转子系统作为旋转机械装备中重要的动力输出装置,当系统发生碰磨故障时会对整个设备运行状态产生影响,为了利用电机定子电流信号来对转子系统碰磨故障进行诊断,在考虑圆盘质量偏心因素的条件下,建立了转子在碰磨状态下的弯扭耦合振动数学模型,基于库伦摩擦力模型对碰磨力进行求解,再利用拉格朗日方程推导建立了转子系统碰磨弯扭耦合运动微分方程。把电磁扭矩作为纽带,利用MATLAB/Simulink软件建立了三相异步电机-转子系统碰磨机电耦合模型并进行仿真实验。对仿真得到的电流信号进行频谱分析,同时分析振动信号和绘制轴心轨迹用来作为对比验证。仿真结果表明可以通过监测电机的定子电流的特性来对转子系统的碰磨故障进行诊断,这为转子系统动力学研究与故障诊断提供了新的手段,便于对转子系统故障进行预测从而避免严重事故的发生。

作为转子系统动静碰磨的一种特殊形式,转子单点碰磨的研究与分析对碰磨故障诊断具有重要意义,为了全面有效地对其进行研究,提出了一种结合定子电流信号与振动信号的故障诊断方法,推导了定子电流信号如何反应动静碰磨特性,同时利用变分模态分解对振动信号的微弱故障特征进行了提取,分析观察两种信号的频谱特征,可以通过捕捉边频带来判断转子是否发生碰磨。利用MATLAB/Simulink对故障诊断原理进行了仿真实验,结合具体转子系统平台进行实验成功检测出了转子单点碰磨故障。

提出了一种基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法。相对于齿轮故障诊断的一般振动信号诊断方法,该方法具有可实现远程诊断、便于安装且受环境噪声影响小的优点,是一种无损的故障诊断方法。针对电机驱动的齿轮传动系统,建立了负载转矩对电机定子电流的理论模型;并分析了各种状况时的定子电流频谱特征,发现可以利用基频与转频的变频带、基频与啮合频率的边频来判断齿轮断齿故障和磨损故障。通过Matlab/Simulink对电机齿轮系统进行了仿真;并在实验平台上进行了验证。