Оснащение объектов электроэнергетики системами мониторинга и диагностики высоковольтного оборудования

прecc-центр
оборудование
услуги и сервис
Документация

Использование гистограммы частотных сдвигов для диагностического анализа сигналов

Группа сотрудников исследовательского центра ABB в городе Краков, Польша, предложила метод анализа сигналов, основанный на построении гистограммы распределения частотных сдвигов между характерными пиками в спектре сигнала. Метод можно использовать вместо или наряду с анализом спектра сигналов вибрации, акустической эмиссии или потребляемого тока для диагностики состояния оборудования. Работа авторов была представлена на прошедшем в 2015 году IEEE International Symposium on Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives.

Суть метода состоит в следующем. В спектре записанного сигнала выделяются характерные гармоники по простому превышению амплитудой гармоники граничного значения, которое задаётся пользователем. Далее выполняется итеративный перебор всех характерных гармоник в порядке возрастания частоты. В каждой итерации для рассматриваемой гармоники рассчитывается разница и условный вес между рассматриваемой гармоникой и всеми остальными гармониками, чья частота меньше рассматриваемой. Условный вес показывает, насколько амплитуда одной грамоники отличается от другой, для его расчёта могут использоваться разные формулы. В самом простом подходе условный вес определяется простой разницей амплитуд гармоник. После расчёта разницы частот и условных весов строится гистограмма распределения весов по частотным сдвигам. При наличии в спектре исходного сигнала характерных пиковых гармоник дефектов, гистограмма частотных сдвигов также будет содержать характерные пики, по характеристикам которых можно выполнять диагностику оборудования.

Работа метода была проверена на трёх типах сигналов: вибрации, акустической эмиссии и потребляемого тока. Во всех случаях сигналы записывались на двигателе, имеющем дефектный подшипник.

Осциллограмма и спектр сигнала вибрации показаны ниже.


Осциллограмма и спектр вибрации. На спектре дополнительно увеличен участок, содержащий характерные гармоники дефекта

Гистограмма частотных сдвигов, рассчитанная по вибрации, показана ниже.


Гистограмма частотных сдвигов сигнала вибрации

Анализ осциллограммы показывает, что она содержит распределения пиков двух типов: первый тип содержит частоты, кратные 121.77 Гц. Второй тип содержит боковые гармоники шагом 24.96 Гц основной частоты вращения. На изображении ниже в явном виде показаны пики обоих типов.


Пики двух типов в гистограмме частотных сдвигов. На положения пиков указывают стрелки

Аналогичные данные были получены при анализе сигналов акустической эмиссии и потребляемого тока. Спектры и гистограммы сигналов показаны ниже.


Спектр (слева) и осциллограмма частотных сдвигов (справа) акустического сигнала. На гистограмме разноцветными линиями показаны боковые гармоники относительно частоты вращения


Спектр (слева) и осциллограмма частотных сдвигов (справа) потребляемого тока

Таким образом, в гистограмме всех трёх сигналов присутствуют характерные пики, указывающие на развивающийся дефект, что позволяет использовать предложенный метод для диагностики.

Как указано в заключении исследования, преимуществами метода являются слабая подверженность зашумлённости спектра и отсутствие необходимости знать заранее характерные частоты характерных гармоник дефекта. Вместе с тем, отмечают исследователи, метод работает хуже на нестационарных сигналах. Также, при большой степени развития дефекта метод не будет давать существенных преимуществ по сравнению с классическим подходом с анализом спектра. Оба метода будут одинаково эффективны.

Больше новостей и аналитики из мира онлайн-диагностики электрооборудования читайте на нашем Телеграм-канале "ЗВЕЗДА"


Оставить заявку

Название компании

ФИО

Телефон*

Ваш E-mail

Запрос

#
Техническая поддержка

Название организации

Представьтесь, пожалуйста

Электронная почта

Телефон *

Тема обращения

Сообщение *

Прикрепите файл

#