守卫先锋——基于深度学习的电机智能故障监测  


背景
 

ABB运动控制事业部驱动世界运转,促进节约能源。我们持续创新,不断拓展技术疆界,赋能客户、行业和社会实现低碳未来。通过数字化赋能的变频器、电机和服务,我们的客户和合作伙伴将获得更优的产品性能、安全性和可靠性。我们将领域专长和技术优势融为一体,为工业领域的广泛应用场景提供可靠的变频器和电机解决方案。通过遍布全球的服务渠道,我们始终为客户带来便捷的服务。

在数字化智能化的时代浪潮中,ABB运动控制致力于通过数字化转型不断创新,为客户提供更有竞争力的产品、服务与解决方案,助力可持续高质量发展。本赛题的挑战在于如何充分利用电机运行时产生的多种信号,包括电流、电压等,结合机理模型、计算机视觉和机器学习等技术,实现对转条断裂故障的准确监测和诊断。同时,还需解决信号处理、特征提取、数据融合等关键问题。 


基于电信号的电机转条断裂简介 

在日常巡检中,工程师会通过振动信号对电机进行故障诊断,但通过变频器采集的电信号也能实现对电机的故障诊断,作为传统的振动信号监测的重要补充,它可以: 

  • 变频器与电机通过电气连接,通过电信号监测电机故障,可减少额外的传感器成本 

  • 针对一些现场安装维护困难,如水下设备:潜水泵等 

  • 可与振动信号监测联合诊断,提高诊断准确率 


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电信号监测原理 

电机转条断裂是指电机转子上的导条(通常称为转条)出现断裂或损坏的情况。转条断裂是电机运行过程中常见的故障之一,它可能导致电机性能下降、能效降低甚至损坏设备。 


转条断裂

电机通常由定子和转子两部分组成,其中转子是电机的旋转部件。转条则是固定在转子上的导条,通过电流的激励来产生磁场,从而驱动电机旋转。 

当电机运行时,由于转子的旋转和负载的作用,转条可能会受到机械应力和热应力的影响,导致转条的断裂。转条断裂可能是由于材料疲劳、电流过载、振动过大、负载变化等原因引起的。转条断裂会导致电机的运行不稳定、振动增加、噪声增加以及电机效率下降。 

电信号是指电机运行时产生的电流、电压和功率等信号。通过监测和分析电信号的特征,可以判断电机是否存在转条断裂问题。常用的方法包括采集电机运行过程中的电流波形、频谱分析、时域分析等,以识别转条断裂导致的异常信号模式。 

大赛使用仿真数据和实验数据,包括DOL和VSD两类。DOL是指电机直接在线启动,简单常见,但启动瞬间电流大,适用于小型或轻负载电机。VSD是通过变频器调节电机转速,实现平滑启停和转速调整,适用于需精确控制转速的应用,如电梯、机床等。 


参赛对象


  • 各高校全日制在校生(大专及以上),及各中、高职全日制在校生(含海外高校留学生)。 
  • 参赛者可以个人或团队的方式参加比赛。每支队伍最多3名队员,同时须配备至少1名导师。 
  • 组队参赛者每组须选出一名队长,负责团队报名和提交解决方案。

 

任务要求及作品交付

参与本次比赛的选手需完成如下任务:

1.电机转条断裂检测模型: 

    基于大赛组织方给出的训练集数据,进行信号处理,分析数据间的关系,基于故障机理以及机器
    学习,深度学习技术建立ABB电机转条断裂监测模型,并基于验证集数据给出结果,要求如下:

  • 自主首次开发,尚未以其他方式公开发表,且不侵犯他人知识产权 
  • Python 语言实现,对使用模型不做限制 
  • 模型准确 
  • 代码运行效率高 

2.比赛评分因素 

  • 模型准确性(使用分类模型相关指标混淆矩阵) 50% 
  • 模型创新型: 40% 
  • 演讲技巧: 10% 

3.主办方提供的资源如下:(样本通/百度网盘) 

4.提交作品要求如下: 

  • 模型建模流程介绍PPT 
  • 软件代码打包文件1(针对训练集的源代码以及分析结果) 
  • 软件代码打包文件2(针对验证集的源代码以及分析结果) 

5.作品提交邮箱及要求 

  • 发送到:cn-abb-cup-innovation@abb.com 
  • 邮件主题:题目+队长姓名+学校+电话 (学生信息需与注册信息一致) 
  • 邮件附件:请使用QQ邮箱的文件中转站并从QQ邮箱发出为佳。由于公司安全政策,请务必在发送邮件附件时使用压缩软件(7-zip,win-zip等)加密压缩后再发送,并在邮件正文附上加密密码 

 

赛程安排


奖项及奖品


  1. 比赛设一、二、三等奖及优秀奖 
  2. 一、二、三等奖获奖学生将获得现金奖励,所有获奖学生及其导师均颁发ABB(中国)有限公司及中国自动化学会联合签发的获奖证书 
  3. 获奖团队代表将有机会获邀于9月下旬参加在上海举办的中国国际工业博览会现场颁奖并参观ABB展台 



日常答疑与直播

  • 所有注册参赛选手请按照“姓名+学校名”的格式提交入本分赛QQ群:QQ: 903862923 
  • 赛事信息将通过此网站发布,并通过QQ群告知 
  • 赛事或赛题相关问题请发送至QQ群,主办方技术专家或工作人员将及时解答 


如组队参赛,请队长填写注册报名页。队长报名成功后,进入“成员信息”页面添加组员及导师。点击我要报名或扫描下方二维码报名参赛

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常用链接

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