北京箱式变压器故障诊断模型测试系统

北京箱式变压器的使用历史很久，目前对北京箱式变压器的故障分析和检修大部分还停留在耳听手摸的阶段，靠人的经验来判断它是否出现故障。有些工厂通过用一些简单的测振仪器测量北京箱式变压器的振动值大小或对其进行简单的频谱分析来判断是否发生故障，由于分析方法单一，再加上工作人员的水平限制，很难准确地判断出北京箱式变压器的故障。北京箱式变压器在众多行业广泛使用，故障也经常发生，如果不能及时发现，往往造成严重的安全隐患和重大的经济损失。随着国家对安全生产的要求不断提高，对北京箱式变压器进行状态监测和故障诊断可以维持生产的正常进行，减少事故的发生，提高企业经济效益。总之，针对北京箱式变压器的故障诊断技术还很落后，有必要对其进行创新和改进。

目前国内外针对北京箱式变压器的状态监测与故障诊断系统有溪河海有限公司的一套基于虚拟仪器LabVIEW的北京箱式变压器转子振动测试系统，可以实现振动信号的采集、数字信号的简单处理、现场动平衡。

北京箱式变压器的工作原理为：当电机通过联轴器或皮带轮带动主动轴转动时，安装在主动轴上的齿轮带动从动轴上的齿轮，按相反方向同步旋转，使啮合的叶轮相随转动，从而使机壳与叶轮形成一个空间，从进气口进入空间。随着叶轮的转动会受到压缩并被挤出出气口，而另一个叶轮则转到与第一个叶轮在压缩开始的相对位置，与机壳的另一边形成一个新空间，新的又进入这一空间，被挤压出，连续运动从而达到风的目的。

北京箱式变压器常见故障：在长时间满负荷连续运行中，北京箱式变压器损坏的绝大部分原因来自其核心-转子系统，转子系统经常出现的一些故障为：

（1）缺油或加油不到位或油耗损之后加油不及时，会造成齿轮烧伤、烧坏或划伤，还有轴承也会烧坏，用户不按说明操作，不加油就开机使用会造成这种情况，或油耗损之后不及时加油；
（2）超压。开机时入口和出口阀门没打开，开机之前应空载，然后再逐渐，加料过多会造成水位过高，运转起来压力过大。这两种情况都会造成叶轮变形；
（3）在化工系统中出现的问题。出口管道缺少单向截止阀，如果突然停机会造成压力回流，把转子打碎；
（4）在长期运作之后，填料密封磨损；
（5）轴承寿命到限；
（6）在炼铁、水泥、电厂行业，环境恶劣、灰尘多，集中在转子上，造成转子不平衡，振动增大；
（7）选择水冷时，冬天停车忘记放水，造成冻裂；
（8）端面间隙调整不当，转子与侧板磨损；
（9）齿轮自然磨损，定位不好，转子发生磨损。

溪河海用 MATLAB GUI 编制了一套信号处理和分析软件。

1、该软件可以实现的功能为：数据文件格式的转换、数据的预处理；信号的时域分析、幅域分析、频域分析、小波（包）分析、HHT 分析、轴心轨迹、包络分析及共振解调分析。经过实例验证，这套软件可以较好地实现对北京箱式变压器振动信号的处理与分析。

2、分析了叶轮动静碰摩故障产生的原因及由其引起的冲击振动信号特点。用小波分析和 EMD 分解分别对该故障信号进行了分析。研究发现，相对于小波分析，EMD 分解可以更方便，更清晰地提取叶轮动静碰摩故障冲击信号。

3、对于叶轮动静碰摩这一北京箱式变压器常见故障，应用松散型小波神经网络建立了神经网络故障诊断模型。经过测试得出，该模型有较高的诊断正确率，可以在实际中应用。并且，把该诊断模型用 MATLAB GUI 做成了一个专门软件。

4、把北京箱式变压器信号处理与分析软件和 150 型北京箱式变压器叶轮动静碰摩故障诊断软件都编译成了独立可执行文件。这样就可以在没有安装 MATLAB 的电脑上运行这两个软件，使用方便。