电机的监测与故障诊断

1、实施安全预警故障案例与技术应用实施安全预警故障案例与技术应用张浩张浩北京西马力检测仪器公司北京西马力检测仪器公司中国设备管理中国设备管理协会设备协会设备在线网络化诊断在线网络化诊断中心中心中国机械工程学会设备与维修工程分会诊断中国机械工程学会设备与维修工程分会诊断中心中心地点：莱钢地点：莱钢时间：时间：2014年年l电气什么时候产生故障？案例呢？电气什么时候产生故障？案例呢？l监测的评判依据。监测的评判依据。l企业又如何实施？企业又如何实施？l机械早期存在哪些隐患？机械早期存在哪些隐患？匝间短路的发展趋势匝间短路的发展趋势RLZoZ看图说话，我们可以保持沉默吗？看图说话，我们可以保持沉默吗？维

2、护的时候看看外表，没有问题异常的时候1）阻抗不平衡导致的）阻抗不平衡导致的电机效率的降低电机效率的降低0246810121416012345678% 阻抗不平衡阻抗不平衡%效效率率降降低低0.750.80.850.90.951012345% 阻抗不平衡阻抗不平衡功功率率因因数数降降低低2）阻抗不平衡导致功）阻抗不平衡导致功率因数的降低率因数的降低01020304050607080012345678%阻抗不平衡阻抗不平衡%电电机机损损耗耗增增加加3）阻抗不平衡导致电机损耗）阻抗不平衡导致电机损耗0102030405000.511.522.533.544.55%温温升升% 阻抗不平衡阻抗不平衡4）

3、阻抗不平衡导致温度上升）阻抗不平衡导致温度上升5）附加的温升导致电机寿命的降低）附加的温升导致电机寿命的降低 020406080100120051015202530% 温度升高温度升高%电电机机寿寿命命降降低低油油 量量对对 中齿齿 轮轮 受受 损损轴轴 承承 受受 损损轴轴 承承 的的 润润 滑滑松松 动失失 去去 平平 衡衡电机存在那些监测关注的问题电机存在那些监测关注的问题转子断条转子断条绕组劣化（短路）绕组劣化（短路）维修质量维修质量入库检查入库检查生产工艺生产工艺早期污染早期污染环境问题环境问题OFF-Line OFF-Line Electrical Signal Electrica

4、l Signal AnalysisAnalysis案例分享案例分享案例：维修前数据案例：维修前数据案例：电机出厂检测案例：电机出厂检测案例：修后存在污染案例：修后存在污染企业现有的监测技术企业现有的监测技术质保期内电机质量的问题质保期内电机质量的问题 上海电气电机厂、型号YKS450-6、功率315KW、电压10KV、电流24.4A、转速989rpm、功率因数0.809案例提供：案例提供：晨鸣纸业集团晨鸣纸业集团-五分厂五分厂 清液泵清液泵P22008 案例：天津西门子电机厂实验室案例：天津西门子电机厂实验室 检测电机序号：3000458008/2000 时间：2008年06月19日 三相电感

5、的波动（也就是磁隙的波动）随转子在不同位置而整体波动，明显存磁偏心现象。转子内部磁路不平衡 检测结果：I/F 倍频值 ，Phase Angles相角偏差为绿色，同时百分比偏差为零，指示电机定子绕组是完好的。电机阻抗和电感测也为绿色，各相阻抗偏差为0.44和各相电感偏差为0.74。 将转子一周看成时钟的将转子一周看成时钟的1212等分，在每个位置分别测试每相的电等分，在每个位置分别测试每相的电感量感量L L，利用，利用 Exel Exel 得出以下图形，反映转子的故障类型：铸得出以下图形，反映转子的故障类型：铸造缺陷或断条；造缺陷或断条；10310410510610712345678910 11

6、 12精密分析转子电磁特性精密分析转子电磁特性 转子完好转子完好铸造缺陷导致不平衡气隙铸造缺陷导致不平衡气隙6.57.58.59.510.5Rotor PositionInductance (mH)10310410510610712345678910 11 Basic Data Interpretation3000 hp Alternator交流电机的转子电磁特性静态测试交流电机的转子电磁特性静态测试 断条！断条！电机绕组监测案例电机绕组监测案例匝间短路测试参数T1-T2T1-T3T2-T3%不平衡R6060606060600 0Z8888888888880 0L4040404040400 0

7、I/F -48-48-48-48-46-464 4Phase Angle7878737378787 7绝缘99 Meg诊断分析： 电阻、阻抗、电感都维持平衡，但I/F与Fi角有一定偏差，这种情况发生在具有大阻值绕组的小功率电机中的单匝短路。长治钢铁集团水泥厂的破碎机绕组检测长治钢铁集团水泥厂的破碎机绕组检测现象：电机启动困难，温度明显上升，用万用表、绝缘表测试没有问题。用MCA测试数据如下：转子案例：永济厂4.884.94.924.944.964.9855.025.045.0602468101214系列1系列2系列On-Line Electrical Signal On-Line Electr

8、ical Signal AnalysisAnalysis案例分享案例分享如何从频谱区段界定故障来源如何从频谱区段界定故障来源专家大师级软件快速分析电机的状态，以分析故障形式。: 1、线频调制电流周围存在PPF 边带指示转子条故障。. 2、在高频谱图中，同一个频率，机械故障在电流谱中存在峰值，而非电压谱中存在。. 3、电气故障在电流和电压谱中均存在。 4、轴承故障不能被线频除尽，峰值只在电流谱中存在。诊断故障包括： 1、转子早期断条的预警； 2、定子的电气劣化问题； 3、电机的动态和静态偏心； 4、轴承问题 5、对中及平衡问题 6、变频问题； 7、电源问题等等2005.1.20 测试 裂度等级测

9、试，裂度等级4级，健康指级，健康指数0.86890.8689，诊断为转子铜条有部分开裂诊断为转子铜条有部分开裂现象，未做处理。案例案例 湖北武钢集团电气公司湖北武钢集团电气公司进口3350kW 风机电机2006.2.23 测试 裂度等级测试，裂度等级7级，健康指数211.39211.39，诊断为转子铜条开裂或高阻连接情况较严重，尚在运行中。转子同电机离线检修时，肉眼初步检查结果：转子铜条与短路环连接处断条达24处以上，超过超过25 %。案例：海南金海浆纸业案例：海南金海浆纸业 RWT 8120U1303M1 RWT 8120U1303M1 电机复合水泵电机复合水泵 75KW 1420RPM 7

10、8A 690V75KW 1420RPM 78A 690V测试时间：测试时间：20092009年年7 7月月3 3日日根据测试数据综合分析，电机轴承座存在异常，建议更换电机检查轴承和轴承座。 123图中1和2是变频器IGBT导通截止时域波形，出现多次提前和滞后的成分，充分说明变频器的IGBT出现早期问题，需要检修；图中的2是变频器的滤波，但是测量到滤波存在大量尖峰，说明滤波电容器已经漏电，需要检修变频器。综上检测，设备维护更换变频器之后，电机回复正常状态。变频器驱动典型案例变频器驱动典型案例- -浙江台塑浙江台塑缺油案例：本溪钢铁有限公司-选矿厂轴承频率轴承频率轴承频率检测时：该电机为空载，但是

11、看到低频的谱图上出现多次谐波 ，而且同时在RMS频谱也出现相应的谱图，出入轴承型号，看到内环 、外环、保持架频率很规则，说明轴承缺油所致 ！谐波案例：莱钢集团-宽厚板厂谐波案例：莱钢集团-宽厚板厂谐波案例：莱钢集团-宽厚板厂谐波案例：莱钢集团-宽厚板厂机械部分机械部分案例分享案例分享案例案例1 1：水泥立磨定滚案例：水泥立磨定滚案例水泥立磨定滚案例水泥立磨定滚案例水泥立磨定滚案例水泥立磨定滚案例案例案例3 3：双丝压力机上的滚珠轴承，转速约为：双丝压力机上的滚珠轴承，转速约为10RPM10RPM内滚道破裂的频域图。注意那些以一倍转速为间隔的非常清晰的边带（1倍转频）案例案例4 4：扬子石化扬子

12、石化 塑料厂挤出机共塑料厂挤出机共7台，台，2台最新安装的挤出机采用在线监测台最新安装的挤出机采用在线监测，其它，其它5台半在线。台半在线。 2000年安装年安装CMS在线监测系统在线监测系统BMS/1-TRAIN 1EVAM现场安装的冲击脉冲模块现场安装的冲击脉冲模块现场安装的冲击脉冲传感器现场安装的冲击脉冲传感器2004年2月底发现齿轮箱右侧轴承位报警2004年年2月份发现冲击脉冲报警，建议停机检查。月份发现冲击脉冲报警，建议停机检查。 2004年年4月月25日，经公司领导研究，同意停机日，经公司领导研究，同意停机2周，进行检周，进行检查。查。 提前同德国联系，派两名工程师协助检修。一名从

13、天津过提前同德国联系，派两名工程师协助检修。一名从天津过来；一名从德国过来。来；一名从德国过来。 由于时间紧迫，再过两周（由于时间紧迫，再过两周（2004年年5月月8日），设备就过保日），设备就过保修期。修期。 5月月1日，人员到位，揭盖检查。日，人员到位，揭盖检查。滚动体滚动体损伤严重！损伤严重！齿轮齿轮断齿断齿两种技术手段，大幅提高系统诊断准确性两种技术手段，大幅提高系统诊断准确性冲击脉冲时域和频域信号；振动时域和频域信号，同时记入软件，利用两种冲击脉冲时域和频域信号；振动时域和频域信号，同时记入软件，利用两种手段综合分析，将准确性从单纯振动分析手段综合分析，将准确性从单纯振动分析60%-

14、70%提高到提高到95%以上。以上。冲击脉冲指示轴承故障齿轮箱齿轮箱冲击脉冲频谱齿轮状态好冲击脉冲频谱齿轮征兆明显，未报警振动频谱轴承未报警振动频谱齿轮对中不良征兆报警振动频谱设备：设备：6 6台轧机台轧机振动测点数：振动测点数：5050个个冲击脉冲测点数：冲击脉冲测点数：4040个个转速测点：转速测点：6 6个个电机电流测点：电机电流测点：6 6个个VCMVCM：3 3套套BMU07BMU07：6 6台台安装时间：安装时间：20082008年年0505月月运行至现在，多次预知故运行至现在，多次预知故障障 根据根据 EPRIEPRI（美国电力科学研究院）统计资料（美国电力科学研究院）统计资料统

15、计，电动机故障分布大致如下：统计，电动机故障分布大致如下：% 以上标准已经 美国能源部 及 IEEE 的20年考核，被认为阻抗测试较直阻R的测试更精确，I/F用于评估故障源于定子还是转子，且能够诊断早期匝间短路等故障。如今这一标准已成为美能源部推荐的电机质量评判依据。电机诊断的国际标准电机诊断的国际标准快速诊断各类故障定子绕组定子绕组定子铁芯定子铁芯转子转子轴承轴承风扇风扇绕组短路绕组短路 相角相角 Fi 与与 I/F接头松动接头松动 电阻电阻 R绕组污染或过热绕组污染或过热 电感电感 L 与与 阻抗阻抗 Z转子状态与细化分析转子状态与细化分析 电感或阻抗波形电感或阻抗波形相角相角 与与 I/

16、F I/F ： Fi Fi 与与 I/F +/- 2 I/F +/- 2 同相、同绕组的匝间短路同相、同绕组的匝间短路 Fi +/- 1, I/F Fi +/- 1, I/F 平衡平衡 同相绕组中的线圈间短路（层间短路）同相绕组中的线圈间短路（层间短路） Fi Fi 平衡平衡, I/F +/- 2 , I/F +/- 2 相间短路相间短路此结论与电机大小无关此结论与电机大小无关电阻电阻 +/- 5% +/- 5%精确区分匝间精确区分匝间/ /层间层间/ /相间故障相间故障I/F-45-45-42Fi676864I/F-45-45-44Fi676864I/F-45-45-42Fi686868匝间

17、匝间线间线间相间相间IEEE PENROSE 定理定理CM Program Implementation for RCM（Infrared thermography）SET/DETMCA/ESA）（Vibration Analysis）（Alignment and Balancing）（Oil & Wear Particle Analysis）（Ultrasonics）什么是什么是MRSMRS系统？系统？菲尔德（北京）净油设备有限公司 为工厂管理者提供资产管理平台为工厂管理者提供资产管理平台 为电机维护者提供技术方案为电机维护者提供技术方案MRS系统系统智能化故障诊断、电机寿命预知分析

18、、电机的能耗评估、界定电气与机械维修导向、电机资产管理。安装之前测试新电机确保电机状可测试现有运行电机立刻得出电机状态测试数据进行趋势分析和管理电信号测试用于分析监测系统健康各类新电机维修机进厂质量把关各类新电机维修机进厂质量把关自学习功能，易于上手自学习功能，易于上手专利技术，精确判断专利技术，精确判断实实施全厂数厂数据账单账单管理所有电机的离线质量评估所有电机的离线质量评估OFF-Line Electrical Signal Analysis（精密点检）（精密点检）真真正实实施电电机数数据及寿寿命管理新电电机维维修电电机进厂质进厂质量把关关唯一唯一静态给静态给出出转转子子损伤损伤的的专专利

19、利唯一智能检测污染的仪器唯一智能检测污染的仪器一次接线减少接线带来的误差一次接线减少接线带来的误差OFF-Line Electrical Signal Analysis（车间巡检）（车间巡检）通过通过PSQ软件快速监测电能质量存在的问题软件快速监测电能质量存在的问题结合安全套件消除各种安全隐患结合安全套件消除各种安全隐患一键给出一键给出1212项工单，解决各种猜测项工单，解决各种猜测唯一转子超长专家预警系统唯一转子超长专家预警系统第二代蓝牙遥控技术、功能模块集成化第二代蓝牙遥控技术、功能模块集成化On-Line Electrical Signal Analysis（全面检测）（全面检测）MCA

20、MCA电机可靠性维修管理平台MRSMRS是是电机可靠性监测与诊断维修管理系统机械、电气综合评定（ATPOL) 修理质量评定（BM312+AT40）电气工程师离线故障分析与检测前期管理运营管理公司PDM中心：不能停机监测IEEE推荐的电机状态监测时间推荐的电机状态监测时间间隔：间隔：电电机机类类别别干干净净、干干燥燥适适中中脏脏、潮潮湿湿三三相相非非重重要要电电机机12 个个月月96三三相相生生产产电电机机663三三相相关关键键电电机机321DC 电电机机663变变压压器器1296如何进行预知维修与监测周期如何进行预知维修与监测周期钻石钻石LEONOVA的功能的功能 HDm/HDc 和和 SPM

21、 HD, 时域和频域分析技术时域和频域分析技术 LR/HR 和和 SPM HD时域和频域分析技术时域和频域分析技术 dBm/dBc技术技术 SPM 频谱分析技术频谱分析技术 高级振动分析技术高级振动分析技术 2和和3通道同步振动测量技术通道同步振动测量技术 增强增强HD倍频追踪技术倍频追踪技术 振动包络技术振动包络技术 ISO2372和和 ISO10816振动时域值与频谱振动时域值与频谱 轴心轨迹轴心轨迹 锤击测试锤击测试,启停机测试启停机测试 单平面和双平面动平衡单平面和双平面动平衡 激光对中激光对中 红外测温探头红外测温探头 RPM波动波动 4-20mA, 0-10 V 模拟量信号测量，可

22、选模拟量信号测量，可选 连续记录连续记录 CondID (non EX) 电子标签电子标签 后触发的冲击脉冲和振动技术后触发的冲击脉冲和振动技术 录制和播放注解录制和播放注解 冲击脉冲和振动传感器听诊器功能冲击脉冲和振动传感器听诊器功能 频闪仪频闪仪, RPM测量测量, 可控制闪光频率可控制闪光频率钻石钻石LEONOVA的功能的功能 内有内有SPM高清技术高清技术 高性能振动分析技术高性能振动分析技术 一到三个通道振动测量一到三个通道振动测量 IP65，坚固耐用坚固耐用 跌落测试跌落测试1米。符合标准米。符合标准IEC 60079-0 注重易用性和人机工程学注重易用性和人机工程学 EX认证认证

23、 4,3和和3,5英寸英寸TFT彩色显示屏彩色显示屏 ARM Thumb 处理器处理器, 400MHz 数模转换器数模转换器 300 MHz, 2400 MIPS 2 x 128 MB 内存内存 256MB 闪存闪存 微型微型SD卡高达卡高达8 GB，工业级，工业级钻石钻石LEONOVA的性能的性能 HDm/HDc 和和SPM HD 时域和频域分析时域和频域分析 LR/HR 和和 SPM HD时域和频域分析时域和频域分析 dBm/dBc技术技术 SPM 频谱分析频谱分析 高级振动分析高级振动分析 1通道振动测量通道振动测量 HD倍频追踪倍频追踪 包络包络 ISO2372和和 ISO10816

24、与频谱与频谱 轴心轨迹轴心轨迹 锤击测试锤击测试,启停机测试启停机测试 单平面动平衡单平面动平衡翡翠翡翠LEONOVA的功能的功能 激光对中激光对中 红外测温探头红外测温探头 转速转速,转速波动转速波动 4-20mA, 0-10 V 模拟量测量，可选模拟量测量，可选 连续记录连续记录 CondID (non Ex)电子标签电子标签 后触发的冲击脉冲和振动后触发的冲击脉冲和振动 录制和播放注解录制和播放注解 冲击脉冲和振动传感器听诊器功能冲击脉冲和振动传感器听诊器功能 频闪仪频闪仪,RPM测量测量, 和控制闪光频率和控制闪光频率翡翠翡翠LEONOVA的功能的功能 内有内有SPM高清技术高清技术

25、高性能振动分析技术高性能振动分析技术 一到三个通道振动测量一到三个通道振动测量 IP65，坚固耐用坚固耐用 跌落测试跌落测试1米。符合标准米。符合标准IEC 60079-0 注重易用性和人机工程学注重易用性和人机工程学 EX认证认证 4,3和和3,5英寸英寸TFT彩色显示屏彩色显示屏 ARM Thumb 处理器处理器, 400MHz 数模转换器数模转换器 300 MHz, 2400 MIPS 2 x 128 MB 内存内存 256MB 闪存闪存 微型微型SD卡高达卡高达8 GB，工业级，工业级翡翠翡翠LEONOVA的性能的性能迷你数采器迷你数采器 MINI LOGGER1、工业化设计、工业化设

26、计 采用碳纤维外壳，耐脏，耐油，经久耐用；采用碳纤维外壳，耐脏，耐油，经久耐用； 新电池理念，更方便拆卸和更换。快速充电，新电池理念，更方便拆卸和更换。快速充电， 充电充电1小时可使用小时可使用8小时；小时； 更大更清晰的彩色显示屏，阳光下或黑暗环境一更大更清晰的彩色显示屏，阳光下或黑暗环境一 样使用；样使用； 更快更流畅的使用操作；更快更流畅的使用操作； 更大的内存，达更大的内存，达1G; 全新设计理念，手持平衡感更好；全新设计理念，手持平衡感更好； 重量轻，仅重量轻，仅800克克移动式在线移动式在线固定固定3c3c在线在线趋势趋势管理管理诊断诊断满足使用简单的要求满足使用简单的要求- -

27、从事或不从事状态检测工作的人员都能看懂的系统从事或不从事状态检测工作的人员都能看懂的系统满足操作方便的要求满足操作方便的要求- - windowswindows窗口形式操作系统，全中文界面窗口形式操作系统，全中文界面满足管理者的要求满足管理者的要求-得到授权的人员才可以访问指定的数据库，访问的得到授权的人员才可以访问指定的数据库，访问的深度也可控制，如：上传数据、修改数据、分析数据、删除数据等深度也可控制，如：上传数据、修改数据、分析数据、删除数据等满足使用者的要求：满足使用者的要求：采用树状结构和窗口两采用树状结构和窗口两种管理模式，从事数据库种管理模式，从事数据库的建立时采用树状结构，的建立时采用树状结构，分析、浏览时采用窗口管分析、浏览时采用窗口管理模式，两种模式可以随理模式，两种模式可以随时切换；时切换；支持支持windowswindows的各种操作，的各种操作，如：拷贝、粘贴、剪切、如：拷贝、粘贴、剪