Skip to main content
SUPERVISOR
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور) بابک فهیمی (استاد مشاور) مهدی معلم (استاد راهنما)
 
STUDENT
Pedram ShahriariNasab
پدرام شهریاری نسب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Fault detection and prediction in electric machines through temperature profile on the body of the machine
Electric Machines, the most important consumer of electric energy, are considered as the dominant driving force in different industries where most of the production lines are depended on the proper and unintruppted performance of electric machines. In this regard, condition monitoring is being considered as a strategy to increase the life long and to reduce the production line shutdown’s losts. Condition monitoring includes measuring physical signals and process the gathered raw data in order to obtain interpretable indices in monitoring the operating status of the machine and difrentiating the normal and fault condition of the system. In this dissertation, the feasibility of condition monitoring for electric machine based on the temperature distribution profile on the body surface of the machine is studied. A multi-physics modelling approach including electromagnetic, heat transfer, and fluid flow, is being employed to analyze the flow of the fluid inside the machine and to predict the temperature distribution. The model is then used to predict the body temperature distribution for several working codition. The result of such study has resulted to develop a simplified multi-physics model based on which, the temperature on the surface of the machine can be predict using a less ordered yet accurate model. The simplified model is validated in practice. The validated simplified model is useful to predict the temperature profile in a wide range of working condition of the machine, and create a databased for training an intelligent algorithm in evaluating the working condition of the machine based on the predicted temperature profiles. In this regard, first the generated data are employed to define the minimum possible number of required temperature sensors and the best installing position to reduce the costs and reduce the complexity of the condition monitoring system. In the second step, the database is used to study and extract the efficient indeces as the inputs of the condition monitoring algorithm in order to report the abnormal working condition of the machine and then predict the type, cause, and the severity of the abnormality. In this dissertation a three-stage condition monioting algorithm is developed in order to increase the accuracy and functionality of the algorithm. Keywords: Multi-Physics Modelling, Eletro-Thermal Modelling, Switched Reluctance Machines, Fault Diagnosis, Condition Monitoring, Machine Learning
موتور های الکتریکی مهمترین مصرف کننده انرژی الکتریکی و نیروی محرکه صنعت به شمار می روند که کارکرد صحیح خط تولید اکثر صنایع وابسته به عملکرد درست و بدون وقفه آنها دارد. به همین خاطر پایش وضعیت موتور های الکتریکی به عنوان یک راهبرد برای کاهش خسارات ناشی از توقف خط تولید و افزایش عمر موتور ها از طریق کاهش خطا و انجام تعمیرات پیشگیرانه اهمیت فوق‌العاده پیدا کرده است. پایش وضعیت عبارتست از اندازی گیری یک، و یا چند سیگنال، سیستم، پردازش سیگنال‌های اندازه گیری شده و تبدیل داده ها خام به شاخص‌های قابل تفسیر برای پایش، و در نهایت تفکیک شرایط عادی و خطای سیستم بر اساس داده ها که عموما از طریق الگوریتم های یادگیری ماشین انجام می شود. در این رساله، امکان پایش وضعیت ماشین های الکتریکی بر اساس داده های دمایی اندازه گیری شده، از توزیع دما بر روی بدنه ماشین مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی برای تمامی میدان های مورد نیاز موتور انجام شده است که از کنار هم قرار گرفتن مدل این میدان‌ها، مدل کامل چند میدانی شامل مدلسازی الکترومغناطیسی برای بخش های الکتریکی و مغناطیسی موتور ها، مدلسازی انتقال حرارت در تمام بخش های جامد و سیال ماشین، و همچنین مدلسازی حرکت برای بخش سیال موجود در سیستم ارائه شده است. سپس بر اساس مطالعات انجام شده و نتایج به دست آمده از تحلیل مدل چند میدانی، و بر اساس هدف تعریف شده برای مدل که تخمین توزیع دما بر روی بدنه ماشین در شرایط کاری مختلف است، مدلی کاهش یافته معرفی شده است که بر اساس آن، با حفظ دقت مدل کامل، پیچیدگی محاسباتی کاهش یافته و در نتیجه مدلی با دقت قابل قبول برای ایجاد الگوریتم های پایش ماشین ایجاد شده است. در این مرحله، دقت مدلسازی براساس مقایسه با نتایج عملی بر روی یک سیستم تست اعتباربخشی شده است. از مدل ساده شده سپس برای تحلیل توزیع دما در یک رنج متنوع از شرایط کاری سیستم استفاده شد تا پایگاه داده مناسبی برای آموزش سیستم هوشمند جهت ارزیابی تاثیر شرایط کاری مختلف ماشین بر توزیع دما تحلیل شود ایجاد شود. این داده ها در مرحله بعد برای مطالعه و استخراج شاخص ها، به عنوان ورودی الگوریتم پایش، مورد استفاده قرار گرفته است. در این رساله، همچنین تعداد حداقل و محل نصب بهینه سنسورهای حرارتی با استفاده از روش های آماری تعیین شده است به گونه ای که داده های بدست آمده برای محاسبه شاخص های پایش کفایت نماید. داده های موجود و شاخص های پایش معرفی شده سپس برای آموزش الگوریتم های یادگیری ماشین و ایجاد الگوریتم پایش هوشمند چند مرحله ای این رساله استفاده شد که در نهایت، جهت گزارش شرایط کاری غیر عادی ماشین و پیش بینی منشا، نوع، و شدت خطا مورد استفاده قرار گرفته است. دقت الگوریتم سه مرحله ای ارائه شده از طریق داده های تست بر روی شرایط کاری دیگر، متفاوت از شرایط کاری موجود در پایگاه داده، مورد ارزیابی قرار گرفته است که نتایج آن نشان دهنده دقت مناسب این روش می باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی