一种基于电流的通风机失速和喘振监测及诊断方法
【专利摘要】一种基于电流的通风机失速和喘振监测及诊断方法，属于通风机状态监测领域。针对通风机在能源、化工、冶金等方面的重要性和通风机的失速与喘振带来的严重危害，研发出基于电流的通风机失速和喘振监测和诊断方法。目前已有的通风机失速和喘振监测及诊断方法不能在失速和喘振发生前发现失速和喘振，不能有效避免失速和喘振的发生。本发明采用通风机的电流信号作为状态信号，既能在强干扰环境下有效监测通风机的状态，又不需要增加额外的装置。利用改进的变差函数分析和处理获取的电流信号，发现电流信号中对失速和喘振敏感的趋势成分，实现了通风机失速和喘振的准确、快速、可靠地在线诊断与识别。
【专利说明】—种基于电流的通风机失速和喘振监测及诊断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于电流的通风机失速和喘振监测及诊断方法，通过监测和分析通风机的电流信号来诊断和识别通风机的失速、喘振，特别是用于通风机失速和喘振的监测及诊断，属于通风机状态监测领域。
【背景技术】
[0002]通风机在能源、冶金、机械、化工、医药等行业的应用十分广泛，是安全生产的基本保证。通风机状态的恶化，特别是发生失速与喘振，将会造成严重的损失，轻者风机叶片断裂，严重者会造成通风机基座等附属设备的损坏及有毒有害气体的集聚，造成人员的伤亡。为了保证安全生产，避免发生失速和喘振，对通风机进行监测和诊断十分必要。
[0003]由于通风机的结构复杂、故障类型多、状态信号的组成成分多、背景噪声强等问题，为了准确及时可靠地监测及诊断出通风机的失速和喘振，需要选择合适的状态信号作为诊断依据和合适的监测及诊断方法。通风机发生失速或喘振时，会出现通风流量、压力、电机的电压和电流的大幅度波动，通风机剧烈振动，同时伴有强烈的噪声。通风机发生失速和喘振时，通风的流量和压力大幅波动并出现气流脉冲，由于流量和压力传感器的响应特性，测量结果误差大，可靠性低；通风机的振动加剧，但同时背景噪声更加强烈，背景噪声淹没了振动信号中的特征信息；电机的电压和电流随着失速和喘振的周期做对应的波动，不受外界环境的干扰。目前的失速和喘振的监测方法不能在失速和喘振发生前诊断出失速和喘振，失速和喘振的发生就会对设备和人员造成伤害，所以传统的失速和喘振的监测方法并不能避免失速和喘振带来的危害。失速和喘振发现的越及时，对设备和人员的伤害就越小，因此需要在失速和喘振发生前监测和诊断出通风状态的异常，以指导工作人员采取相应的措施，避免悲剧的发生。因此研发出一种准确、可靠、及时的失速和喘振的监测及诊断方法具有重要的经济价值和社会价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:目前通风机失速和喘振的监测和诊断方法不能在失速和喘振发生前监测及诊断出通风状态异常的不足，研发出一种基于电流的通风机失速和喘振监测及诊断方法，该方法适用于通风机失速和喘振监测及诊断。通风机的电流信号方便获取且不受背景噪声的干扰，失速或喘振发生时，电流的波动周期与失速或喘振的周期相同。通风机机械故障、电网的波动，也会在电流上有体现，但与失速或喘振的电流波动周期和幅值均不同。在通风机电机的电源输入电缆上安装电流互感器，采集电机的电流，将采集到的电流传输到微处理器，通过对电流信号的运算分析，提取电流信号的特征。同时利用支持向量机模型对电流信号的特征进行分类和识别，诊断和识别通风机是否具有失速或喘振的趋势。一旦诊断出通风机的失速和喘振的趋势，立即报警，指导工作人员采取相应的措施，有效避免失速和喘振的发生。
[0005]一种基于电流的通风机失速和喘振监测及诊断方法，其基于的硬件平台包括电流互感器、信号采集卡、微处理器、监测及诊断结果显示装置、通风机状态报警装置；包括以下步骤:
[0006]S1:将电流互感器安装在通风机电机的任一输入电源的电缆上，通风机运行平稳后，信号采集卡开始采集电流信号，采样频率为f，其中100Hz ( f ( 12kHz,信号采集卡将采集到的电流信号传输到微处理器中；
[0007]S2:对SI中采集的电流信号进行截取，得到电流信号x(k)，k为电流信号的序号，I ^ N，信号每段长度为N，其中200≤N≤10240 ；
[0008]S3:设置信号间的间隔向量h, h的值为I < h〈N ；
[0009]S4:求取每一个间隔向量h的改进的变差函数值Y(k，h)，计算公式为
【权利要求】
1.一种基于电流的通风机失速和喘振监测及诊断方法，其基于的硬件平台包括电流互感器、信号采集卡、微处理器、监测及诊断结果显示装置、通风机状态报警装置；其特征在于:包括以下步骤: S1:将电流互感器安装在通风机电机的任一输入电源的电缆上，通风机运行平稳后，信号采集卡开始采集电流信号，采样频率为f，其中IOOHz ^ 12kHz,信号采集卡将采集到的电流信号传输到微处理器中； S2:对SI中采集的电流信号进行截取，得到电流信号x(k)，k为电流信号的序号，I ≤k ≤ N，信号每段长度为N，其中200≤N≤10240 ； S3:设置信号间的间隔向量h，h的值为I≤h〈N ; S4:求取每一个间隔向量h的改进的变差函数值Y (k，h)，计算公式为
2.根据权利要求1所述的一种基于电流的通风机失速和喘振的监测及诊断方法，其特征在于:所采集的电机的电流为定子的电流或转子的电流，将监测及诊断的结果存储在数据库中，以供查询。
3.根据权利要求1所述的一种基于电流的通风机失速和喘振的监测及诊断方法，其特征在于:采集卡采集的电流信号是电流信号的幅值。
4.根据权利要求1所述的一种基于电流的通风机失速和喘振的监测及诊断方法，其特征在于:其用于对电机进行保护，当电流波动超过设定的阈值、电流低于或高于设定值，做出报警。
【文档编号】F04D27/00GK103821750SQ201410079068
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】付胜, 徐斌 申请人:北京工业大学