• شماره ركورد
    34589
  • پديد آورنده

    اسداله كلانتر

  • عنوان
    عيبيابي ياتاقان موتورالقايي و تشخيص ناهمراستايي محوري در الكتروپمپ با استفاده از سيگنال‌هاي الكتريكي
  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك طراحي كاربردي -ديناميك، كنترل و ارتعاشات
  • سال تحصيل
    1393
  • تاريخ دفاع
    1404/10/30
  • استاد راهنما
    جناب آقاي دكتر ميرسعيد صفي زاده
  • استاد مشاور
    جناب آقاي فردين دالوند(مشاور صنعتي)
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك پرديس
  • چكيده
    پايش وضعيت موتورهاي القايي بر اساس سيگنال‌هاي الكتريكي در سال‌هاي اخير به‌عنوان رويكردي كم‌هزينه و قابل‌اعتماد مورد توجه قرار گرفته است. با وجود اين، روش‌هاي كلاسيك مبتني بر تحليل طيف جريان در تشخيص خرابي‌هاي كم‌انرژي، از جمله خرابي تك‌نقطه‌اي ياتاقان و ناهم‌راستايي محور، كارايي پايدار و مناسبي ارائه نمي‌كنند. پژوهش حاضر با هدف رفع اين محدوديت، رويكردي زمان‌محور مبتني بر مدل‌سازي بخش قابل‌پيش‌بيني سيگنال، استخراج پسماند و بررسي ويژگي‌هاي لحظه‌اي دامنه و فركانس را ارائه و ارزيابي كرده است. اين چارچوب بر روي دو مجموعه مستقل شامل 28 آزمون خرابي ياتاقان و 63 آزمون ناهم‌راستايي در چهار سطح بارگذاري اعمال شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه حذف مؤلفه‌هاي غالب سيگنال و تحليل پسماند حاصل آن، امكان آشكارسازي الگوهاي غيرخطي و كم‌دامنه مرتبط با خرابي را فراهم مي‌كند؛ الگوهايي كه در حوزه فركانس به‌دليل دامنه پايين قابل تشخيص نيستند. در خرابي ياتاقان، تحليل دامنه و فركانس لحظه اي سيگنال‌هاي الكتريكي و همچنين تركيب تحليل پسماند و ويژگي‌هاي لحظه‌اي توانسته است علائم ضربه‌اي عيب را با دقت بالا و به‌صورت مستقل از بار آشكار كند. در مطالعه شرايط ناهم‌راستايي نيز، تحليل پسماند جريان قادر به برجسته‌سازي نوسانات گشتاور بوده و تفكيك منظم ميان حالت‌هاي هم‌محور و ناهم‌محور را ممكن ساخته است، هرچند آثار اين عيب نسبت به ياتاقان ضعيف‌تر است. به‌طور كلي، يافته‌ها نشان مي‌دهد كه روش‌هاي زمان‌محور مبتني بر مدل‌سازي مؤلفه‌هاي اصلي سيگنال و تحليل پسماند مي‌توانند جايگزيني موثر براي روش‌هاي كلاسيك طيفي باشند و با توجه به وابسته نبودن به مدل ماشين و عدم نياز به حسگرهاي اضافي، قابليت پياده‌سازي مستقيم در محيط‌هاي صنعتي را دارند. چارچوب پيشنهادي اين پژوهش مي‌تواند مبنايي براي توسعه سامانه‌هاي پايش هوشمند در كاربردهاي صنعتي متنوع باشد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/11/08
  • عنوان به انگليسي
    Bearing Fault Detection in Induction Motors an‎d Shaft Misalignment Detection in Electro-Pumps Using Electric Signals
  • تاريخ بهره برداري
    1/1/1900 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    اسداله كلانتر

  • چكيده به لاتين
    Vibration analysis has traditionally been used for fault detection in induction-motor-driven electro-pumps; however, in industrial environments it suffers from practical limitations such as high cost, restricted sensor placement, an‎d susceptibility to sensor failure. Conse-quently, condition monitoring based on electrical signals has emerged as a cost-effective an‎d non-intrusive alternative. Despite this, conventional spectral analysis of stator current signatures often exhibits low signal-to-noise ratio, strong load dependency, an‎d statistical overlap between healthy an‎d faulty conditions, which can lead to unreliable diagnosis an‎d false alarms. This dissertation presents an integrated electrical-signal-based framework for the detection of localized bearing faults an‎d shaft misalignment in induction motors. The proposed ap-proach exploits the physical electromechanical coupling by which mechanical impacts an‎d torque fluctuations generated by bearing defects an‎d misalignment induce short-time dis-turbances in rotor speed an‎d air-gap flux rotation, which in turn modulate the phase an‎d instantaneous frequency of stator voltages an‎d currents. Instantaneous amplitude an‎d in-stantaneous frequency features are extracted using the analytic signal representation, an‎d their fault-sensitive impulsive behavior is quantified through higher-order statistical indices in the time domain. To enhance fault visibility under noisy industrial conditions, linear-prediction-based an‎d time-synchronization-based noise-cancellation structures are developed for stator current an‎d voltage signals. The resulting residual an‎d difference signals, together with instanta-neous features, are shown to significantly improve the signal-to-noise ratio an‎d to suppress load-dependent deterministic components. Among the investigated indicators, the kurtosis of instantaneous frequency of motor voltage an‎d current, as well as their prediction-error counterparts, provide highly sensitive an‎d statistically separable signatures for both single-point bearing defects an‎d shaft misalignment. The proposed methods are experimentally validated on an 7.5-kW induction motor driving a centrifugal pump under four load levels an‎d multiple fault conditions, including outer-race, inner-race, rolling-element, an‎d cage defects, as well as parallel, angular, an‎d com-bined misalignment. The results demonstrate stable, load-robust, an‎d non-overlapping dis-crimination between healthy an‎d faulty states, confirming that the combination of instan-taneous feature analysis an‎d noise-cancellation-based residual processing constitutes a reli-able an‎d practically applicable framework for condition monitoring of industrial induction-motor-driven systems.
  • كليدواژه هاي فارسي
    پايش وضعيت، , موتور القايي , خرابي ياتاقان , ناهم‌راستايي محور , دامنه لحظه‌اي , فركانس لحظه‌اي , پيش‌بيني خطي , تحليل پسماند , حذف نويز سيگنال. , Instantaneous Domain
  • كليدواژه هاي لاتين
    Condition Monitoring , Induction Motor , Bearing Fault , Misalignment , Stator Current , Line Voltage , Signal Processing , Instantaneous Frequency , Linear Prediction , Residue
  • Author
    Asadollah Kalantar
  • SuperVisor
    Mir Said Safizadeh