86、工业设备故障诊断技术：从电机到泵的全面解析

工业设备故障诊断技术：从电机到泵的全面解析

1. 引言

在工业领域，各种设备的稳定运行至关重要。感应电机（IMs）作为工业动力的核心，占据了约85%的市场份额，而离心泵则在流体输送等方面发挥着关键作用。然而，这些设备在运行过程中难免会出现各种故障，如感应电机的定子电阻不平衡故障，离心泵的机械密封故障等。这些故障不仅会降低设备的使用寿命，还可能导致系统可靠性下降，增加维护成本和非计划停机时间。因此，有效的故障诊断技术对于保障设备的安全可靠运行具有重要意义。

2. 感应电机定子电阻不平衡故障诊断

2.1 定子电阻不平衡故障的影响

定子绕组故障是感应电机常见的故障类型，约占所有故障的37%，且几乎所有的定子绕组故障都会导致定子电阻不平衡。这种故障会使电机出现不对称和故障，降低电机的使用寿命和系统的可靠性。理论上，定子电阻不平衡会直接影响定子电流，增强其调制特性。因此，通过分析电机供电电流信号，可以有效地检测定子电阻不平衡故障。

2.2 电机电流信号分析方法

2.2.1 快速傅里叶变换（FFT）

FFT是一种基本且常用的方法，广泛应用于电机电流信号分析（MCSA）中。通过FFT，可以识别和提取定子绕组故障频率 (f_{sf} = \frac{1 \pm m \cdot N_b}{1 - s} \cdot p \cdot f_s) ，用于定子故障检测。然而，当测量的电机电流信号的信噪比很低时，FFT在准确检测定子故障方面存在局限性。

2.2.2 其他先进方法

为了更准确地诊断感应电机故障，许多先进的方法被提出和改进。例如，Maryam等人提出了一种在三