chương 1 đã giới thiệu tông quan vẻ cấu tạo, các loại vòng bi và vai trò của vòng bí trong động cơ ba pha. Tiếp theo, giới thiệu về lỗi vòng bị, nguyên nhân „ dâu hiệu và ảnh hưởng của lỗi vòng bị đến động cơ ba pha. Phần cuối của chương đã giới thiệu vẻ các phương pháp tạo lỗi véng bi trong phòng thí nghiệm. Trong đỏ an này, em lựa chọn phương pháp tạo lỗi vòng bị đưởi dạng vết nứt bằng máy cắt dây vả lựa chọn tạo lỗi ở 2 vị trí trong vòng bi là vòng ngoài và vỏng trong với 4 kích thước lần lượt lả 0,2mm, 0,6mm, 1mm và 1,Smm CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TIÊN QUAN ĐẾN XỬ LÝ TÍN HIỆI! VẢ HỌC SÂU 2.1 Phân loại một số tín biệu liên quan đến lỗi vòng bỉ Đổ chẵn đoán lỗi của vòng bí trong động cơ điện, ta thường đựa vào việc phân tích các tín hiệu của déng cơ trong quả trình động cơ hoạt động. Đồng cơ diện khi hoạt đông tạo ra rất nhiều loại ti hiện khác nhau. Tùy thuộc vào việc lây tím hiệu nào đề phân tích thì ta sẽ lựa chọn các loại câm biến phủ hợp để giám sát quả trình hoạt động của động cơ. Ta sẽ phân loại các phương pháp đo tin hiệu dựa trên dạng tín hiệu cảm biển thu được: - Tin higu dong dign (Current signal): Tin higu thu được khi ta lắp đặt.
cấm biến dòng đo tín hiệu dòng điện của stato. Khi vòng bỉ hoạt động trong điều kiện lỗi, các chuyến xuyên tâm của trục động cơ sẽ dẫn đến sự thay đổi nhỏ của roto từ đỏ sẽ gây ra sự thay đối thông lượng từ giữa stator va roto. Điện áp gây ra sau dé sé gay ra sự thay đổi của dòng stator. CA biên đông có thể lắp đặt ở bên ngoài động cơ, tránh ảnh hưởng đến động, cơ trong quả trình hoạt động.
Tuy nhiên so với tin hiệu rưng và tin hiệu song 4m, tin hiệu điện chỉ phát hiện việc xuất hiện lỗi trên động cơ chứ không biểu thị rõ được lỗi xuất phát từ vị trí nào của động cơ. - Tím hiệu rung (Vibration sienal) [4]: Là loại tín hiệu được sử đựng rộng rãi nhất trong các loại tín hiệu ding để kiểm tra trạng thái hoạt động của vòng bi. Tín hiệu nay thu được khi ta lắp đặt cắm biên rung trên động cơ do sự rung động eda vong bi trong qué trink động cơ hoại đông. MộL đông cơ ở trạng thái bình thường sẽ tạo ra độ rung tôi thiếu khi hoạt động, bắt kì sự cổ,lỗi nào xây ra bên trong các bộ phận của động cơ đều gây ra dộ rung lớn hơn.
Mỗi một loại lỗi trên từng vị tí của vòng bị lại sinh ra các tân số khác nhau với các biên độ rưng khác nhau. Do đó, dựa vào tín hiệu rung, ta có thể nhận biết được trạng thái làm việc của vòng bí mã không cần phái có những tác động vật lý như mỡ nắp động cơ,. - Tin hiệu sóng âm (Acoustic Emission sigaal) |4]. Tin hiệu thu được khi ta lắp cảm biến sống âm đo lín hiệu sóng âm phát ra từ các vết múi tại điểm xảy ra lỗi.
Phát xạ sóng âm là một sóng dan hồi thoáng qua được tạo ra được gây ra bởi sự giới phỏng nẵng lượng đột ngột gây ra boi sụ thay đôi cấu trúc trong vật liệu. Câm Điền sóng ảm hoạt động dựa trêu tín hiệu sóng, âm được phát ra lừ các vét nút tại thời điểm xảy ra lỗi. Do đó tín hiệu sóng âm có thể phát hiện sớm nhất tĩnh trạng lỗi vòng bị ngay cả khi những lãi này xây ra ở dưới it cửa vòng bí. Các loại cảm biển do sóng âm thường hoại động ở lẫn số cao vì thể đôi hỏi sự chính xác Luyệt đổi khi lắp đặt cảm biến và giá thành cao hơn nhiêu so với các câm biển khác DS chính xác của việc phát hiện lỗi bằng phương pháp đo sóng âm có thể bị giâm do đỗ ổn từ môi trương xung quanh.
~_ Tin hiệu nhiệt (Thermography) [5]: La mot ky thuat ding để chuẩn đoán lễi không phá hỗy đựa trên ãnh nhiệt thu được từ camera hông ngoại Đâu đò hồng ngoại hấp thụ năng lượng phát ra từ vật thể và đo nhì trên bễ mặt của vật thể. Khi vòng bí bị hỏng, dẫn đến nhiệt độ tăng lên, qua đó có thể phát hiện được vòng bí dang bị lỗi. Tuy nhiên phương pháp này ol phái hiện được lỗi vòng bí khí có sự thay đổi rõ rằng về nhiệt độ đo các vết nút trên vòng bị đã đạt đến một mức độ hư hỏng nhất định, nhưng trong giai doạn dầu của lỗi vòng bị, nhiệt độ của động cơ hau như không bị ảnh hưởng. Các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ môi trường, tốc độ, tải chạy của động cơ và thời gian chạy đều có ảnh hưởng rố rệt nên nhiệt độ của động cơ, do đó làm giám độ chính xác của phương pháp đo nhiệt trên động cơ.
Trên dây là các tín hiệu cảm biến thưởng dược dùng để chân doản lỗi của déng co. Tuy vao việc chân đoán lãi của thành phan nao ta sé lua chon tín hiệu phù hợp với yêu câu bài toán đặt ra 2.2 Các phương pháp xử lý tín hiệu Tín biểu cầm biển sau khi thu dược n qua bước tiển xi ly tinh dễ lọc các thành phân nhiễu và đưa về đạng đữ liệu mong muốn. Đề phân tich xử lý tín thiệu của vòng bị, người ta sử dụng các phương pháp xứ lý trên ba miễn làm việc chính là: -_ Miễn thời gian ~ Miễn lần số ~_ Miễn thời gian - tần số 2.1 Phương pháp xử lý tín hiệu trong miễn thửi gian ‘Tin hiệu thu được từ cảm biến hay bộ chuyển dỗi thường ở dạng chuỗi thời gim, tiên việc xử lý tín hiệu trơng miễn thời gian là phương pháp giúp tốn íL thời gian và tài nguyên nhất Tuy nhiên phương pháp xủ lý tín hiệu trong miền thời gian có độ chỉnh xác và độ tôi ưu không bằng xử lý tín hiệu trong miễn tần số. Một vải phương pháp được sử dụng là phương pháp xác dinh độ lênh chuẩn (Standard DeviaHion) và phương pháp xác định giá tị hiệu đụng (Root.
Meare Squared Value). Phương pháp xác định đó lệch chuẩn. 1à phương pháp dùng để phản ánh mức độ phân tán của từng điểm tin hiệu so với giả trị trune bình của tin hiệu đỏ, Công thức tính độ lệch chuẩn: SD Trong dé. ÁN: Tổng số điểm lấy mẫu Xị: Dữ liệu tại điểm thử ¡ X : Gia trị trung bình của tín hiệu Ð.
Phương pháp xác định giá trị hiệu dụng Là phương pháp tỉnh giá trị hiệu dụng của các điểm lấy mẫu. Phương pháp nảy biểu thị về năng lượng của tín hiệu. RMS = Trong đỏ N: Tổng số điểm lây mâu X¡: Dữ liệu tại điểm thứ ¡ 2. Phương pháp xử lý tín hiệu trong miền tần số Ngày nay, để cỏ thẻ xử lý nhiều và trích xuất các đặc trưng của tín hiệu thị người ta thường ưu tiên xử lý tin hiệu trong.
miễn tần số. Phương pháp nảy có thể g1Úp ta quan sát các pho tân số khác nhau của tin hiệu[6]. Biên đôi phô biển nhất được sử dụng trong miễn tân số là biển đổi Fourier. Biển đổi Fourier được sử dụng để chuyên đổi tin hiệu có hình dạng bất kỳ thành tổng số vô hạn của sóng hinh sin.
Vi việc phân tích các hàm hình sin đễ dàng hơn so với phân tích các hảm có hình dạng chung, phương pháp này rất hữu ich và được sử dụng rộng rãi Một số phép biển đổi Fourier thường được sử dụng là - Fourier Intergral (FI); Phép bién déi Fourier liên tục - Discrete Fourier Transform (DFT): Phép biển đổi Fourier rời rac - Fast Fourier Transform (FFT): Phép biến đôi Fourier nhanh Biên đội Thời gian a Phd mién thoi gian WY Phổ miền tân số Hình 2-1: Hình anh tin higu trong mién tan số và miễn thời gian A. Phép biến đổi Fourier liên tục 25 Thông thường, phép biến đổi Fourier liên tục thường được cơi là phép biến đổi Fourier. Phép biến đổi Fourier sẽ khai triển 1 hàm số theo các thành phần. trong phổ của nó XA | xŒ).a ?“Pt (3) "Trong đỏ XŒD: Tín hiệu sau khi được biến đổi sang miễn tân số x(t): Tin higu géc 4 miễn thời gian.
Phép bién déi Fourier rai rac Phép biển đối Fourier rai rac đôi khi còn được gọi là biến đổi Fourier him hạn, là một biển dỗi Fourier cho các tin hiệu thời giaut rời ree.Đà vào của biến đổi này là một chuỗi hữu hạn các số thực hoặc số phức, làm biển đổi nảy lả một công cụ lý tưởng đê xử lý thông tin trên các máy tỉnh. amt X, — E8txne 8 Ay Với k= 0,12. N-1 C_ Phép biến déi Fourier nhanh iên đối Foirier nhanh FET thực chất là các thuật toán đề thục hiện phép biển đối Fourier rồi rạc ĐT nhằm phân tích tín hiệu rời rạc theo thời gian trong miền tân số hiệu quả nhờ sự cải thiên rất dáng kể về tốc dé va tinh toan don giản|7]. Thuật toán FFT phải tính tất cả N giá trị của DFT sao cho có hiệu quả cao nhất.
Cá một vải thuật toán đẻ thực hiện EFT, tuy nhiên thuật toán Cooley- Tukey là thuật toán được sử dụng phỏ biển nhất Thuật giái Coaley-Tukey ehí áp dụng cho trường hợp N = 2, s€ N. Vì N chăn, nên tổng (4) có thể phân tích thành hai tổng FŒ) = FY ponw = ĐẺ ƒm)W + ĐÓ Ƒùw th 1 My () = Yramwtyre + Y sams pwr 0 m=0 e() + W~*Fa(Œ) Với W 22n/, N _ „ 240/ ag 2) „ nên ta thấy I'.,N/2 1} Có nghĩa là môi mét Fe(k) va Fo(k) được phân tích thành tổng của hai phép biển đổi Fourier rời rạc của N/2 điểm. Tiếp tục quả trình trên cho đến khi cho đến khi ta được biến đổi Fourier rời rạc của 2 điểm. Ngoài ra, do tính tuân hoàn chu kỳ N/2 nên chỉ cản tinh F.(k) va F,(k) voi N/2 <k <N ~ 1 hoặc với 0 < k<N2-1 2.
Phương pháp xử lý tín hiệu trong miền thời gian — tần số A. Phép biển đổi Fourier thời gian ngắn Các tin hiệu thường gặp trong thực tế thường là tin hiệu không dừng (ví dụ tin hiệu nhạc, tín hiệu nhiều, .) thì phân tích Fourier hoàn toàn không mang lại các thông tin hữu ích. Ta xét một ví dụ đơn giản dé thay rõ điều nảy. Xét trường hợp tín hiệu xung õ(0), phép biến đổi Fourier F(@)=1, với Vø.
Ta thấy rằng thông tin Về vị trí xung. trong miễn thời gian hoàn toàn không phát hiện trong miền tân số. Như vậy, biến đổi Fourier không phân tích được biến thiên tân số trong từng vũng theo thời gian của tín hiệu.