تشخیص خطای بلبرینگ ها بر مبنای سرعت روتور (RSB-BFD) تحت شرایط سرعت متغیر و بار ثابت
چکیده
این مقاله کاربرد سیگنال سرعت روتور را برای شناسایی و تشخیص خطاهای بلبرینگ در ماشین های الکتریکی چرخشی مورد توجه قرار می دهد. بسیاری از روش های موجود برای تشخیص خطای بلبرینگ (BFD) بر سیگنال-های ارتعاش یا سیگنال های جریان تکیه دارد. با این حال، روش های BFD مبتنی بر ارتعاش یا جریان از چالش های زیادی رنج می برند که باید مورد بررسی قرار گیرند. به عنوان یک جایگزین، این مقاله اولین قدم را در جهت بررسی کارآیی نظارت بر سرعت روتور برای BFD بر می دارد. حالت های خطای بلبرینگ مجدداً بررسی می شوند، و اثرات آنها بر سیگنال سرعت روتور توصیف می شود، و اثرت آنها بر سیگنال سرعت روتور توصیف می شود. بر اساس این تحلیل، یک روش جدید برای تشخیص خطای بلبرینگ، روش تشخیص خطای بلبرینگ مبتنی بر سرعت روتور (RSF-BFD) تحت شرایط سرعت متغیر و بار ثابت ارائه می شود، تا مزیتی را تحت شرایط هزینه و سادگی فراهم آورد. روش پیشنهادی RSF-BFD تحلیل مؤلفه های اصلی مبتنی بر ارزش کامل (AVPCA) را استخراج کند، که عملکرد PCA کلاسیک را با کاربرد ارزش وزنی کامل و خطای مجموع مربعات استخراج می کند.کارایی و اثربخشی روش RSF-BFD با استفاده از یک محیط آزمایشی دارای خطاهای بلبرینگ واقعی در رینگ بیرونی، رینگ درونی و ساچمه نشان داده می شود.
1- مقدمه
روش های تشخیصی AULT اهمیت بیشتری یافته ، زیرا بیشتر فرایندهای مهندسی خودکار شده اند، درحالی که نیروی انسانی مورد نیاز فرایندهای عملیاتی و نظارتی کاهش یافته است. از آنجایی که ماشین های الکتریکی چرخشی (REMs) در قلب اکثر فرایندهای مهندسی قرار دارند و برای حواشی کوچک تر طراحی شده اند، نیاز فزاینده ای به تشخیص خطا برای پایایی وجود دارد. خطاهای مختلفی ممکن این در یک REM رخ بدهد، که می تواند در خطاهای استاتور، خطاهای روتور، گریز از مرکز استاتیک و دینامیک و خطاهای بلبرینگ طبقه بندی شوند. بر اساس مطالعه پایایی روتور IEEE بر روی موتورهای بزرگ بالای 200 hp، خطاهای بلبرینگ ها مهم ترین علت خطای موتور هستند (41%)، پس از آن خطاهای استاتور (37%) و خطاهای روتور (10%) قرار دارند. در واقع، بلبرینگ های روتور نه تنها در موتور به کار می روند، بلکه در اکثر فرایندهای صنعتی که دارای ماشین آلات چرخشی و رفت و برگشتی هستند نیز به کار می روند.
Abstract
This paper addresses the application of rotor speed signal for the detection and diagnosis of ball bearing faults in rotating electrical machines. Many existing techniques for bearing fault diagnosis (BFD) rely on vibration signals or current signals. However, vibration- or current-based BFD techniques suffer from various challenges that must be addressed. As an alternative, this paper takes the initial step of investigating the efficiency of rotor speed monitoring for BFD. The bearing failure modes are reviewed and their effects on the rotor speed signal are described. Based on this analysis, a novel BFD technique, the rotor speed-based BFD (RSB-BFD) method under variable speed and constant load conditions, is proposed to provide a benefit in terms of cost and simplicity. The proposed RSB-BFD method exploits the absolute value-based principal component analysis (PCA), which improves the performance of classical PCA by using the absolute value of weights and the sum square error. The performance and effectiveness of the RSB-BFD method is demonstrated using an experimental setup with a set of realistic bearing faults in the outer race, inner race, and balls.
I. INTRODUCTION
FAULT diagnosis techniques are becoming more important as more engineering processes are automated, while the manpower needed to operate and supervise processes is reduced. Because rotating electrical machines (REMs) are at the heart of most engineering processes and are designed for tighter margins, there is a growing need for fault diagnosis for the sake of reliability. Different faults may occur in an REM, which can be classified as stator faults, rotor faults, static and dynamic eccentricities, and bearing faults [1]. Based on an IEEE motor reliability study for large motors above 200 hp [2], bearing faults are the most significant single cause of motor failure (41%), followed by stator faults (37%), and rotor faults (10%). In fact, rolling bearings are used not only in motors but also in almost every industrial process that involves rotating and reciprocating machinery [3].
چکیده
1- مقدمه
2- سیگنال سرعت روتور در خطاهای بلبرینگ
الف. انواع خطای بلبرینگ
ب. تأثیر خطاهای بلبرینگ بر سیگنال سرعت روتور
3- AVPCA پیشنهادی برای تشخیص خطای بلبرینگ
4- RSB-BFD پیشنهادی که از AVPCA استفاده می کند
الف. روش آموزشی آفلاین
ب. روش کشف و شناسایی خطای آنلاین
5- نتایج آزمایشی و بحث
الف. محیط آزمایشی
ب. روش آموزشی آفلاین
ج. نتایج کشف و شناسایی خطا در سرعت ثابت
د. نتایج کشف و شناسایی خطای آنلاین در شرایط سرعت متغیر
ه. مقایسه AVPCA و PCA کلاسیک در RSB-BFD
و. مقایسه روش های مبتنی بر سرعت و مبتنی بر ارتعاش روتور با استفاده از AVPCA در BFD
6- نکات مربوط به نتیجه گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. ROTOR SPEED SIGNAL UNDER BEARING FAULTS
A. Bearing fault types
B. Effect of bearing faults on rotor speed signal
III. THE PROPOSED AVPCA FOR BEARING FAULT DIAGNOSIS
IV. THE PROPOSED RSB-BFD USING AVPCA
A. Offline training procedure
B. Online fault detection and diagnosis procedure
V.EXPERIMENTAL RESULTS AND DISCUSSION
A. Experimental setup
B. Offline training procedure
C.Online fault detection and diagnosis results under constant speed
D.Online fault detection and diagnosis results under variable speed
E.Comparison of AVPCA and classical PCA for RSB-BFD
F.Comparison of rotor speed-based and vibration-based methods using AVPCA for BFD
VI. CONCLUDING REMARKS
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه