一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷方法
【專利摘要】一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷方法，屬于通風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域。針對通風(fēng)機(jī)在能源、化工、冶金等方面的重要性和通風(fēng)機(jī)的失速與喘振帶來的嚴(yán)重危害，研發(fā)出基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測和診斷方法。目前已有的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷方法不能在失速和喘振發(fā)生前發(fā)現(xiàn)失速和喘振，不能有效避免失速和喘振的發(fā)生。本發(fā)明采用通風(fēng)機(jī)的電流信號作為狀態(tài)信號，既能在強(qiáng)干擾環(huán)境下有效監(jiān)測通風(fēng)機(jī)的狀態(tài)，又不需要增加額外的裝置。利用改進(jìn)的變差函數(shù)分析和處理獲取的電流信號，發(fā)現(xiàn)電流信號中對失速和喘振敏感的趨勢成分，實現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)失速和喘振的準(zhǔn)確、快速、可靠地在線診斷與識別。
【專利說明】—種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷方法，通過監(jiān)測和分析通風(fēng)機(jī)的電流信號來診斷和識別通風(fēng)機(jī)的失速、喘振，特別是用于通風(fēng)機(jī)失速和喘振的監(jiān)測及診斷，屬于通風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通風(fēng)機(jī)在能源、冶金、機(jī)械、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，是安全生產(chǎn)的基本保證。通風(fēng)機(jī)狀態(tài)的惡化，特別是發(fā)生失速與喘振，將會造成嚴(yán)重的損失，輕者風(fēng)機(jī)葉片斷裂，嚴(yán)重者會造成通風(fēng)機(jī)基座等附屬設(shè)備的損壞及有毒有害氣體的集聚，造成人員的傷亡。為了保證安全生產(chǎn)，避免發(fā)生失速和喘振，對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)測和診斷十分必要。
[0003]由于通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障類型多、狀態(tài)信號的組成成分多、背景噪聲強(qiáng)等問題，為了準(zhǔn)確及時可靠地監(jiān)測及診斷出通風(fēng)機(jī)的失速和喘振，需要選擇合適的狀態(tài)信號作為診斷依據(jù)和合適的監(jiān)測及診斷方法。通風(fēng)機(jī)發(fā)生失速或喘振時，會出現(xiàn)通風(fēng)流量、壓力、電機(jī)的電壓和電流的大幅度波動，通風(fēng)機(jī)劇烈振動，同時伴有強(qiáng)烈的噪聲。通風(fēng)機(jī)發(fā)生失速和喘振時，通風(fēng)的流量和壓力大幅波動并出現(xiàn)氣流脈沖，由于流量和壓力傳感器的響應(yīng)特性，測量結(jié)果誤差大，可靠性低；通風(fēng)機(jī)的振動加劇，但同時背景噪聲更加強(qiáng)烈，背景噪聲淹沒了振動信號中的特征信息；電機(jī)的電壓和電流隨著失速和喘振的周期做對應(yīng)的波動，不受外界環(huán)境的干擾。目前的失速和喘振的監(jiān)測方法不能在失速和喘振發(fā)生前診斷出失速和喘振，失速和喘振的發(fā)生就會對設(shè)備和人員造成傷害，所以傳統(tǒng)的失速和喘振的監(jiān)測方法并不能避免失速和喘振帶來的危害。失速和喘振發(fā)現(xiàn)的越及時，對設(shè)備和人員的傷害就越小，因此需要在失速和喘振發(fā)生前監(jiān)測和診斷出通風(fēng)狀態(tài)的異常，以指導(dǎo)工作人員采取相應(yīng)的措施，避免悲劇的發(fā)生。因此研發(fā)出一種準(zhǔn)確、可靠、及時的失速和喘振的監(jiān)測及診斷方法具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:目前通風(fēng)機(jī)失速和喘振的監(jiān)測和診斷方法不能在失速和喘振發(fā)生前監(jiān)測及診斷出通風(fēng)狀態(tài)異常的不足，研發(fā)出一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷方法，該方法適用于通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷。通風(fēng)機(jī)的電流信號方便獲取且不受背景噪聲的干擾，失速或喘振發(fā)生時，電流的波動周期與失速或喘振的周期相同。通風(fēng)機(jī)機(jī)械故障、電網(wǎng)的波動，也會在電流上有體現(xiàn)，但與失速或喘振的電流波動周期和幅值均不同。在通風(fēng)機(jī)電機(jī)的電源輸入電纜上安裝電流互感器，采集電機(jī)的電流，將采集到的電流傳輸?shù)轿⑻幚砥?，通過對電流信號的運算分析，提取電流信號的特征。同時利用支持向量機(jī)模型對電流信號的特征進(jìn)行分類和識別，診斷和識別通風(fēng)機(jī)是否具有失速或喘振的趨勢。一旦診斷出通風(fēng)機(jī)的失速和喘振的趨勢，立即報警，指導(dǎo)工作人員采取相應(yīng)的措施，有效避免失速和喘振的發(fā)生。
[0005]一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷方法，其基于的硬件平臺包括電流互感器、信號采集卡、微處理器、監(jiān)測及診斷結(jié)果顯示裝置、通風(fēng)機(jī)狀態(tài)報警裝置；包括以下步驟:
[0006]S1:將電流互感器安裝在通風(fēng)機(jī)電機(jī)的任一輸入電源的電纜上，通風(fēng)機(jī)運行平穩(wěn)后，信號采集卡開始采集電流信號，采樣頻率為f，其中100Hz ( f ( 12kHz,信號采集卡將采集到的電流信號傳輸?shù)轿⑻幚砥髦校?br> [0007]S2:對SI中采集的電流信號進(jìn)行截取，得到電流信號x(k)，k為電流信號的序號，I ^ N，信號每段長度為N，其中200≤N≤10240 ；
[0008]S3:設(shè)置信號間的間隔向量h, h的值為I < h〈N ；
[0009]S4:求取每一個間隔向量h的改進(jìn)的變差函數(shù)值Y(k，h)，計算公式為
【權(quán)利要求】
1.一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振監(jiān)測及診斷方法，其基于的硬件平臺包括電流互感器、信號采集卡、微處理器、監(jiān)測及診斷結(jié)果顯示裝置、通風(fēng)機(jī)狀態(tài)報警裝置；其特征在于:包括以下步驟: S1:將電流互感器安裝在通風(fēng)機(jī)電機(jī)的任一輸入電源的電纜上，通風(fēng)機(jī)運行平穩(wěn)后，信號采集卡開始采集電流信號，采樣頻率為f，其中IOOHz ^ 12kHz,信號采集卡將采集到的電流信號傳輸?shù)轿⑻幚砥髦校? S2:對SI中采集的電流信號進(jìn)行截取，得到電流信號x(k)，k為電流信號的序號，I ≤k ≤ N，信號每段長度為N，其中200≤N≤10240 ； S3:設(shè)置信號間的間隔向量h，h的值為I≤h〈N ; S4:求取每一個間隔向量h的改進(jìn)的變差函數(shù)值Y (k，h)，計算公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振的監(jiān)測及診斷方法，其特征在于:所采集的電機(jī)的電流為定子的電流或轉(zhuǎn)子的電流，將監(jiān)測及診斷的結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中，以供查詢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振的監(jiān)測及診斷方法，其特征在于:采集卡采集的電流信號是電流信號的幅值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電流的通風(fēng)機(jī)失速和喘振的監(jiān)測及診斷方法，其特征在于:其用于對電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)電流波動超過設(shè)定的閾值、電流低于或高于設(shè)定值，做出報警。
【文檔編號】F04D27/00GK103821750SQ201410079068
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】付勝, 徐斌 申請人:北京工業(yè)大學(xué)