基于VMD和CNN-BiLSTM的矿井提升电动机故障诊断方法

针对传统基于音频信号的电动机故障诊断方法获取电动机音频信号特征信息不足和故障诊断精度不高的问题,提出了一种基于优化的变分模态分解(VMD)和卷积神经网络CNN-双向长短期记忆(BiLSTM)的矿井提升电动机故障诊断方法。针对模态混叠和端点效应问题,采用鲸鱼算法(WOA)优化的VMD对电动机音频信号进行分解,将电动机音频信号分解为K个本征模态分量(IMF),经Pearson相关系数筛选后,提取主IMF分量的13维静态MFCC特征参数,为了获取信号的动态特征,提取13维静态MFCC的一阶差分和二阶差分系数,构成39维特征向量,从而把动静态特征结合起来,提高故障诊断性能。为了提高故障诊断精度,在CNN中引入BiLSTM层,CNN在空间维度上提取音频信号的局部特征,BiLSTM在时间维度上保留音频信号的双向时间序列信息,捕获音频信号长距离依赖关系,从而最大程度保留全局和局部特征。实验结果表明:①VMD分解的每个IMF分量都具有独立的中心频率且分布均匀,在频域上表现出稀疏性的特点,能够有效避免模态混叠问题;在IMF求解中,VMD分解通过镜像延拓的方式避免了经验模态分解(EMD)和集合经验模态分解(EEMD)中出现的端点效应问题。②基于13维静态MFCC特征的故障诊断准确率为97.5%,基于39维动静态MFCC特征的故障诊断准确率比基于13维静态MFCC特征的故障诊断准确率提高了1.11%。③基于CNN-BiLSTM诊断模型的准确率达到98.61%,与目前通用诊断模型CNN,BiLSTM和CNN-LSTM相比,准确率分别提高5.83%,4.17%和3.89%。

矿井提升机调绳离合器装置的改进设计

调绳离合器是双滚筒缠绕式矿井提升机工作的重要部件,在分析现用液压调绳离合器的工作原理后,改进设计了一种新型电机传动的调绳离合器。经过实践应用证明:改进设计后调绳离合器安装简单,效率高且环保,能够避免液压泄漏带来的各种故障及安全隐患。

矿井提升机减速永磁电机磁路设计及应用

基于用户对矿井提升机驱动改造的需求,选用了减速永磁电机(永磁电机加一级行星减速器组合体)作为驱动系统。采用有限元方法对减速永磁电机的磁路进行最优化设计,并通过与样机实测结果对比,证明减速永磁电机各项性能指标均符合要求。实践表明,减速永磁电机在现场使用中安全可靠,节能环保,具有广阔的发展前景。

永磁同步减速电机在矿井提升机上的应用

针对低速永磁同步电机直驱型矿井提升机体积大、成本高、电机运输困难、难以大范围推广等缺点,我们研发了一种永磁同步减速电机直驱型矿井提升机。永磁同步减速电机具有低速永磁同步电机直驱型矿井提升机效率高、节能效果明显、启动转矩大等几乎所有的优点,同时又具有铜损更低、调速范围宽、投资成本低等独有优势,使用户现场使用得以验证。

矿井提升机；异步电动机；矢量控制；混合PSO算法

在矿井提升机异步电机的矢量控制技术中，对于采用PI控制的电流闭环控制方式，PI控制器的参数的优化尤为重要。利用一种混合粒子群（PSO）算法对异步电机速度控制器的参数进行优化，并与常规控制器参数以及标准粒子群算法优化后的速度控制器参数进行比较，实验结果表明，用混合粒子群算法优化的参数，可以提高系统的控制速度、动态性能，对矿井提升机异步电机矢量控制的研究具有一定的理论和现实意义．

基于迭代学习的矿井提升系统跟踪控制

矿井提升机在煤矿开采和生产过程中发挥着至关重要的作用。针对矿料提升过程具有较强重复性的特点,提出迭代学习的提升机速度和位置跟踪控制方法。设计了提升机的D型迭代学习控制器,同时考虑运行过程中出现的非重复性干扰设计了带有滤波器型迭代学习控制器。并采用λ范数证明了系统的收敛性,理论结果表明矿井提升机位置与速度跟踪误差可以收敛到0。同时仿真结果表明,经过30次运行后,跟踪误差几乎收敛到0,迭代学习控制算法可利用矿井作业的重复运行特性可以有效提高提升机的跟踪性能,带有滤波器的迭代学习控制算法可较好地抑制了非重复扰动的影响。

基于温度控制的矿井提升电动机变频冷却系统设计

结合依兰第三煤矿副井提升电动机的冷却系统设计,分析了常规的冷却系统存在的问题,提出了基于温度控制的矿井提升电动机变频冷却系统,并对其主要组成部分和布置进行了介绍,以供工程设计人员参考。

矿井提升机双馈电动机的直接转矩控制

针对矿井提升机电控系统的现状及存在的问题,围绕双馈电动机的变频调速展开研究。将直接转矩控制的优势应用在提升机双馈调速系统中。进一步得出双馈电机直接转矩控制的系统框图。仿真结果表明,电机调速的各项稳态和动态性能指标均能满足要求,此控制方法和策略完全可行,为矿井提升机电控系统的变频改造提供了新的思路。

煤矿提升机双馈调速系统起动特性的研究

分析了煤矿提升机的运行特点与负载特性,提出一种交流提升机双馈调速系统的结构和运行方案,重点研究了其起动过程的运行模式与控制策略,给出了控制系统的结构框图,并通过matlab仿真验证了该方案的可行性。

同步机矿井提升系统的技术特点分析

作者从交交变频器、同步电机、矢量控制技术和全数字化控制器四仑方面分析了新型的同步电机矿井提升系统的技术特点,提出了同步电机结构对控制特性的影响,对采用电流模型和电压模型双模控制的技术难点进行了探讨。

矿井提升机无触点开关启动方法探讨

交流绕线式异步电动机转子回路串电阻的启动方式,既可提高启动力矩,又能限制启动电流,实现满负荷启动和调速;分析交流绕线异步电机转子回路串电阻3种启动控制的线路、原理,探讨用交流无触点开关实现矿井提升机启动控制的方法、电路、原理。

矿井提升机调速控制系统研究

矿井提升机是煤矿生产中的关键设备。电控装置的技术性能,代表着矿井提升机的整体水平。在充分考虑矿井提升机工况的情况下,将变频器和可编程控制器创新性地结合起来,对现有电控系统进行了改造,使电机实现真正意义上的软启动和平滑调速,能够使提升机S形速度给定得到很好地实现,对煤矿的安全生产和信息化建设具有较好的推动作用。

矿井提升机永磁同步电机调速系统

分析传统直接转矩控制引起转矩脉动的原因,提出改进办法,用PI调节器代替滞环比较器,引入矢量控制的解耦思想和预期电压空间矢量调制方法。通过对一个完整的提升周期运行情况的仿真,结果表明:这种预期电压直接转矩控制能有效减小磁链和转矩脉动,更好地满足提升机的运行要求,具有实际意义。

基于矢量控制的矿井提升机交流双馈调速系统

针对国内矿井提升机调速系统的现状,提出用基于双PWM变流器的交流双馈调速方案予以改造.给出调速系统结构图,设计了采用按电机定子磁场定向矢量控制策略的控制系统模型,该模型能实现在位势负载下转速无静差,跟踪好,定子侧单位功率因数等高性能技术指标.以660V等级的提升机为实例,用Matlab对一个提升循环中系统的各种运行状况作了详细仿真,仿真试验结果验证了此方案的可行性.

矿井提升机双PWM交直交变频调速系统

根据矿井提升机的工作特性和拖动系统的现状,研究了其基于双PWM结构的异步电动机交直交变频调速拖动方案。PWM整流器部分采用电压、电流双闭环矢量控制策略;逆变器部分采用按电机转子磁通定向的矢量控制方法。建立了控制系统模型,并深入分析了其原理。最后以660 V等级的提升机为实例,采用Matlab仿真了一个提升循环运行时的情况,仿真结果证明:此调速系统的运行性能良好,达到了预期目的。

转子变频技术在矿井提升机电控系统中的应用

提升机TKD高压交流电控系统的节能变频改造一般选用高压变频方案,而矿井交流提升机普遍使用中小功率电机,高压变频的成本较高、性价比低,因此提出一种采用高压交流绕线电机转子变频调速控制系统的节能变频改造方案,将高压交流绕线电机的定子短封,使用低压变频器对电机的转子供电,实现高压交流绕线电机的变频调速控制。首先在山东新矿集团华恒公司副斜井提升机进行了工业运行试验,对电机性能进行测试分析,并统计了系统的节能效果,结果表明,电机的综合效率没有明显变化,功率因数提高到0.95,节电率效果显著。

异步电机损耗的模糊预补偿粒子群优化

针对矿用三相异步电机节能问题,提出基于粒子群算法的变磁通控制方案。建立三相异步电机能量损耗模型,利用粒子群方法优化调节磁通,减小驱动电机在轻载阶段的无功损耗,实现提升系统能效优化。引入模糊预补偿方法,修正由于磁通降低带来的电机转速波动问题。试验结果表明,所提方案有效降低了驱动电机的无功损耗,同时保证了电机转速的平稳输出。

矿井提升系统的稳定校正

在用于矿井提升的发电机—电动机系统中存在着由于发电机励磁饱和引起的自持振荡 ,这种自振现象必须控制在允许范围内 ,否则将留下安全隐患。本文论述了将稳定变压器作为校正环节 ,用以限制该系统自振幅值 ,使其保持在技术条件允许的范围内 ,以保证该系统的稳定性。

采用交-交变频低频拖动方案改善交流提升系统性能

根据目前我国矿井交流提升的现状，认为采用交－交变频低频拖动是改善交流提升系统的最佳方案。在分析异步电机低频特性之后，提出了低频拖动系统的控制方法。

绕线电机双馈转子变频调速系统在矿井提升机中的应用

介绍了ASCS-6绕线电机双馈转子变频调速系统的工作原理及创新点,对实施方案和运行效果给出了总体评价。