MF101电动机故障检测仪说明书

1、MF101电动机故障检测仪说明书版本：2.0期：2006.8*本说明书可能会被修改，请注意最新版本资料MF101电动机故障检测仪使用说明书欢迎您使用中国华电南京农网城网工程公司电动机故障检测产品，本手册将详细为您介绍MF101电动机故障检测仪的产品特点，配套软件及使用方法，请您仔细阅读！您在使用过程中，若有疑问，请直接与公司技术服务部联系，我们将竭诚为您提供优秀的技术支持！注意：使用仪器之前，请仔细阅读手册，以免误操作造成麻烦。目录1. MF101电动机故障检测仪简述,11.1 简介,11.2 功能,11.3 应用范围,21.4 采集系统仪器及使用,21.5 装置出厂时的产品及附件,22. 装

2、置的主要构成,32.1 技术特点,32.2 主要技术数据,33. 测试仪操作,43.1 面板说明,43.2 测试准备,43.3 数据采集及仪器操作步骤,53.3.1 测试前的准备工作,53.3.2 电动机稳态运行时的测试步骤,53.3.3 电动机启动时的测试步骤,64联机软件,71.1 系统配置要求,71.2 软件安装,71.3 软件简介,81.4 分析软件主界面及使用步骤,81.4.1 软件分析操作步骤,101.4.2 正常运行状态分析,101.4.3 启动过程的数据分析,141.5 特殊情况下的软件分析,155. 基本原理及算法,155.1 傅立叶变换基本原理,165.2 自适应陷波滤波器

3、,165.3 极窄带自适应滤波器,165.4 短时傅立叶变换,166. 定货须知,171. MF101电动机故障检测仪简述1.1 简介MF101是为满足用户需要，具有自主知识产权，填补国内空白的便携式智能电机故障诊断装置，广泛应用于电力、煤炭、化工、钢铁、水泥等系统的各类异步电机上，随时在线或定期对大中小型电机运行状态进行监测与故障诊断，以确保其安全运行。并根据监测和诊断电机的状态来确定维修方案，从而避免恶性故障的发生，是工矿企业开展状态检修、设备故障诊断必备设备。MF101电动机故障检测仪1.2 功能现场对运行中的异步电动机进行检测和故障诊断对有轻微故障而现场不能确诊的电机，可以通过下列方法

4、进一步诊断：可将数据转送到PC机上，再进行全方位诊断分析可利用电机启动过程并进行检测，进行转子绕组故障诊断可利用对电机失电残压的检测进行故障诊断提供快速的通讯接口。对小型电机，可直接测量定子电流进行诊断和研究。可以进行三相电流及一相电压的同时采样，作其他分析之用，如三相不平衡等。可以兼作录波器使用，存储数据时能达128K字节。具有大容量电池配置可选项，现场测试可不受电源限制（或避免拖连一根电源线）。具有掉电保护功能，即使对不选用大容量电池的用户，采集的数据也不受掉电影响。系统使用方便，不影响被诊断电机的运行，对一台电机进行一般诊断，从数据采集到给出结果在10分钟之内即可完成。1.3 应用范围各

5、种容量的笼型异步电动机1.4 采集系统仪器及使用为了实现电气隔离和现场实际的需要，本系统采用了深圳华谊仪表公司的M97B甘型电流变换器，其功能是采集电机定子电流信号（二次测采样）,把电流信号转换成电压信号。使用时只需要把转换器夹在待测电流的导线上，不但不影响原来的线路，而且使用简单，安全可靠，对一次侧进行了隔离，非常适合便携仪器使用。1.5 装置出厂时的产品及附件检测仪一台装置备用充电电池一组专用电流测试钳一把电源线一根通信电缆一根软件配套光盘一张便携式计算机（用户可选）一台说明：上述为最基本的系统，如有缺少，请与生产商联系。联机软件支持windows95/98/xp系统，要求计算机配置为P4

6、CPU40GB以上硬盘，系统内存不少于128M并彳亍口USB10M/100M网口。2. 装置的主要构成2.1 技术特点电压放大器它是信号采集、A/D转换中的关键器件。对其精度、转换时间、回转率、温度适应性等方面都提出了严格的要求。A/D模数转换器是数据处理的重要模块，它的精度直接影响该故障诊断仪的诊断结果，由于故障特征量的幅值与基波幅值相差可达60dB。本装置选用了14位高分辨率A/D采样器件。信号采集方式为了实现电气隔离和现场实际的需要，本系统采用了高性能钳型电流变换器，其功能是采集电机定子电流信号(二次测采样)，把电流信号转换成电压信号。信号处理核心本装置采用TI公司的高速数字信号处理器芯

7、片，采用改进的哈佛结构。有一组程序总线和三组数据总线，高度并行的算术逻辑单元ALU，专用的硬件逻辑，片内存储器，片外外设和高度专业化的指令集。在处理大规模的数据时体现了其专业优势。2.2 主要技术数据额定参数工作电源：AC220V/20W采样输入范围：电压：0.03V3VRMS/4555Hz电流：3A6A(3060A),5A15A(50150A),10A30A(100300A)采样频率：1024Hz频谱分辨率：0.1Hz环境条件环境温度：工作：-40C+60C贮存：-55C+85C相对湿度：5%90%大气压力：80110Kpa（相对海拔高度2km以下）具有掉电保持功能3. 测试仪操作3.1 面

8、板说明MF101电动机故障检测仪正面的平面示意图如下：1 .电源指示灯2 .测量状态灯3 .计算状态灯4 .通讯指示灯5 .转子正常指示灯6 .故障待观察指示灯7 .转子故障指示灯8 .信号函指示灯9 .信号过载灯10 .电源开关11 .计算按钮12 .测量开始按钮13 .通道选择开关14 .稳态/启动切换开关15 .复位按钮*上图为测试仪正面的平面示意图，实际操作以装置为准;背面板有一个并行口，及测试仪电源输入。3.2 测试准备MF101型电动机故障检测仪一台钳型电流互感器一把电源线一根通信电缆线一根电脑一台电动机故障分析软件一套3.3 数据采集及仪器操作步骤3.3.1 测试前的准备工作(1

9、) 仪器使用前，应先给电池充足电量。充电方法：将测试仪接上电源线，接入220V交流电，打开面板上电源开关，此时充电开始，充电时间大于1小时(首次充电时间应大于10小时)，充电完成后，关掉面板开关，即可去现场进行测试。(2) 接通装置电源，这时面板“电源指示灯“亮，说明装置工作正常。按下复位按钮，这时“信号弱指示灯”亮说明测试电路的数据存储器已被清空，否则以前测量的数据会影响测量的结果。3.3.2 电动机稳态运行时的测试步骤(1) 钳型电流互感器输出端子对应插入测试仪面板上的通道(电流在36A时，将“通道选择开关”拨到“通道1”位置；电流在3060A时，将“通道选择开关”拨到“通道2”位置,；其

10、他电流范围时，应配专用的电流钳)，输入钳口夹在需测电机电流互感器二次侧一相上，稳态/启动切换开关拨到“稳态”位置；(2) 开始测试时，首先按下测试仪面板电源开关，此时面板上电源灯亮，按一下复位按钮，将装置复位；(3) 接着按一下“测量开始”按钮，“测量状态灯”亮，测试仪开始采集信号；(4) 当面板上“计算状态灯”亮时，即表示信号采集结束，按一下“计算按钮”，测试仪即给出测试结果；(5) 测试结果分别由“转子正常，故障待观察，转子故障”3个指示灯显示；(6) 当“故障待观察指示灯”亮时，说明难以分辨被测电机是否存在故障(有时现场系统会出现干扰、电机负荷轻)，需进行电机的启动测试。也可将测试仪中保

11、存的数据转录入电脑，存为一文本文件(文件命名方式见注)，用软件进行分析；(7) 测试结束，关掉电源，取下电流钳。3.3.3 电动机启动时的测试步骤(1) 钳型电流互感器输出端子对应插入测试仪面板上的通道(电流在36A时，将“通道选择开关”拨到“通道1”位置；电流在3060A时，将“通道选择开关”拨到“通道2”位置,；其他电流范围时，应配专用的电流钳)，输入钳口夹在需测电机电流互感器二次侧一相上，“稳态/启动切换开关”拨到“启动”位置。(2) 开始测试时，按下测试仪面板电源开关，此时面板上电源灯应亮，按一下复位按钮，将装置复位。(3) 按一下“测量”按钮，“测量状态灯”亮，测试仪开始采集信号测量

12、按钮，立即(约0.51秒，最好不要超过1秒)启动电机。(4) 当面板上“计算状态灯”亮时，即表示信号采集结束，按一下“计算按钮”，测试仪即给出测试结果；(5) 测试结果分别由“转子正常，故障待观察，转子故障”三盏指示灯显示；(6) 当“故障待观察指示灯”亮时，说明难以分辨被测电机是否存在故障，可将测试仪中保存的数据转录入电脑存为一文本文件(文件命名方式见注)，用软件进行分析；(7) 测试结束，关掉电源，取下电流钳。*注：文件命名格式为：所测电机编号十年/月/序号.DAT,如:06年7月第1次测量。IB01060701.DAT,其中IB01为电机编号，于*说明:由于本装置的硬件部分采用在仪器面板

13、上显示故障特征分量幅值大小范围的方法，用“转子正常，故障待观察，转子故障”三盏指示灯显示,DSP内部的分析程序结束后，LED灯状态表示故障特征分量的幅值：“转子正常指示灯”亮：故障特征量幅值较小，表明电机转子无断条，电机工作正常。“故障待观察指示灯”亮：存在故障特征分量，但不明显，电机转子可能有断条，需进一步做测试分析。“转子故障指示灯”亮：有明显的故障特征量，表明电机转子有断条，电机有故障。4. 联机软件4.1 系统配置要求计算机硬件及配置（推荐）：处理器（CPU:PentiumV2.4G以上内存：256MBz上硬盘空间：大于20GB输入设备：标准键盘，鼠标操作系统：中文WindowsXP4

14、.2 软件安装一：将MF101型电动机故障检测仪配套光盘插入电脑光驱，将高压电动机故障分析系统文件夹拷贝到桌面。二：将PORTIO拷贝到桌面，双击安装。:将MIDAS.DLL文件拷贝到C:目录下,在“开始”-“运行”中输入“regsvr32midas.dll,回车4.3 软件简介联机软件也是整个系统的故障信号处理模块。由于电机故障诊断的复杂性,在硬件上无法全部完成诊断任务，这时可以利用现代计算机语言编写数据处理软件，对定子电流信号进行傅立叶变换、自适应滤波、短时傅立叶变换等处理,以其灵活性弥补图形、报表等直观的方式来表现信号中的各个频率成分的大小。硬件上的不足。尤其对于判断具有轻微故障的电机是

15、很重要的。整个故障检测与诊断系统的结构与功能流程图如下:操作员4.4 分析软件主界面及使用步骤用并口连接器将PC机与故障检测仪器相连，在WindowsXK境下，运行联机软件MOTORDSP.EXE下页中的第一张图为软件主界面，左侧是目录项，分别对应不同情况下的数据分析：1,电机带负载正常运行状态分析，分析包括定子电流傅立叶分析和自适应陷波；2,电机带负载启动状态分析，包括启动起始点判断和短时傅立叶分析；3,其他情况的数据分析。右侧为参数设置，图形显示区。下页中的第二张图为软件流程图，每一个分析的软件流程都可以用此软件流程图来表示：目孤H子电新卷桥,具忘女传好所也机帝殳亚正常送亓时，利用总串通号

16、处理it市进阡蚊母会M,世异于电机箱于出现亦能神即明喋，皆在这融沛出现乜制”的猊分,对定干电剂1行忖豆叶好析，通过*折算I累利斯匐网是否不花.M割女|西1包鬲三就波朱吊碎5Kx工技的干扰叫打蝮11分站.卜面我们结合具体的例子来介绍该软件的具体操作步骤4.4.1 软件分析操作步骤1 .打开电脑，进入C:目录，双击MOTOR-DSP图标，软件运行，出现数据采集界面，点击“初始化端口”按钮，接着用并口电缆将测试仪与电脑连接。2 .点击”采集数据按钮”，出现下图所示的数据采集子系统2FiaJjwi:3 .等待数秒钟，界面出现“数据采集完毕”提示，点击结束系统，关闭数据采集界面。此时测试仪中的数据已经录

17、入并保存在C:目录中,文件名为：旧01060701.DAT的文本文档，4 .在分析软件右侧界面中点击“浏览按钮”,打开NZDATA文件，即可进行数据的分析。下面我们就结合实例分别就电机的正常运行状态和故障状态进行分析。4.4.2 正常运行状态分析1、无故障情况如下图所示：13回区1目诂更用可点“舁桁者法i进亏定子电痢明ft分新.*源上件亮/-“皿号,电机H负风五运仃扰毒?H,定字由施忖立叶分析-狂目话反谆被后时忖立琳F电机带便吃起司状面分所耳它前”折F开妇收件整.用说期-1此图为采集某电厂6KV风机定子电流数据，再运用本软件分析所生成的频谱分析图。在图中，采样数据图为幅值在时域上的分布。而幅度

18、谱图的横坐标为频率，纵坐标为幅值比率。图中50Hz处为幅度最大处，而在其他频率处幅值很小，由此可判断从电流数据中未提取出其他频率分量，即定子中未感应到故障频率分量，即转子运行正常。而此电机经检修，确未发现转子故障。下面简单介绍一下电机在此运行状态下的数据分析方法。经检测仪采集数据并保存（自动保存在故障分析软件目录下，文件名为旧01060701.DAT）后，进入上图所示界面，先选择“定子电流傅立叶分析”功能选项，再点击“浏览”按钮，然后找到旧01060701.DAT文件（也可以自己命名并保存到其他目录下），点击“打开”按钮，打开数据文件（旧01060701.DAT）。如下图：日志F由自用殳帔正常

19、速田比用定于电出忖立叶升后经自适理本次后由何立叶*用0帝殳出E初婚病，耳它融卷分析讦幽蝇我马文I|丽蜜忤蝌加计腕长夏丽z效时辨fZFiajkvl1昨1E.r-0ma顿*1拨aJflc-t-a-iip再设置采中频率为400Hz,下图设置计算长度为8192,最后点击计算分析”按钮，软件给出分析结果，如国间区目暴itKSSAff歌曲史件13x5AS家用自蜜而ni+.fcff丽:|Wtf|工卡科眈侑1-rliIiXM1d3TMKr1：天气窜正以下不由的讨社yl:34TTC.l4F1J篝wnil倒四Tl匹亚e.铝经：j“rjT:lElElElilsl=rlElKI小用用明朝出1115-llE:Em落I5

20、WH第制图WWSJ空制婚w制中电机带负jme运行就克谢f定子函忖立H务析一电目话瓜市沙后的忖立计,电加帝兔幅前,耳它就些好折利用付克叶分后秘j进行定子电跑胆配*1宗-1,2WJCCiU1(133fI-IH-ii4-JSs-10Mi-：_I-II-J=M,-IM:总X3-zzW15*IM京jir件阴眸电-1此图中未发现50Hz以外的明显频率分量（小于基频幅值的3%）,则可判断为无故障电机。2、有故障情况下图所示为某钢铁厂一故障电机测试数据，按照上述步骤在本软件中打开产生的由图中可以看出，在48Hz处有一明显频率分量，在频率分量数据显示区可看到其幅值比例大小。在48Hz附近，其比值（301.15）

21、明显偏大，如下图:.利用也在叶分折方注,进行定平电礴I分析.，电机帝西就百瞄了些壬M定子电流忖立H好析=触日适思途裁后的付立计由机帝先收1己动在慈分析其它簟据分后i.oai式加3,m之如.aoa5M01-5M-J.fflM-J.5W计半触逢择忠JB变代ahdTSw3DE|tiluiiiiminiiimiiiiiiiuijSTTSI;同一计算崔:席麻一计河|Ha建于季费选用C星班量植苜师三个通波r-显序器厘在以下范的谟波AuyBm3DIKdSt1JZ-21.73的5的白17?SEl911胭1443iEt1BKjJLUiiUiUliiiLUniHtHHMHtiiUHierH;1*4tF47.17w

22、15M-3.OTQ-戈5M由此即可判断出电机在48Hz处产生了分量，（因高压电机转差率小，故其产生的频率分量接近基波频率测试仪现场测速，代入公式（F=50Hz）,则判断电机为故障电机。（在使用转速1-2S）F计算，应当在此频率出现超过2.5%的分4.4.3 启动过程的数据分析数据采集与导入如上所述，下图为一故障电机启动时的波形图:日回区电祝韬负攻正宗后吊聒用电郎沿负攻闽忧淳*折我咨起由超观打句时而文什（H7T3会曲*小段好场再它购咐粕“叫学IM示atrflllIsiwfi-zlT-le.Itt笈Jef|0WpBO|iw?2i|亏闲碇5|STM?jr|4K|IIJTJ网弱WMI物报M吃3-fft

23、fiMTI3Mwat对电机起南案摆遂行巨司忖立叶明机生快身间一舞罩小玷朗.MWTDJWEF-IMWl蚀iKAMtWAg诩井姓鹭召心曾gdftfi3IruM：a3手翱孙彳（il肿汁iiArtf|n恒率岁孰一JfBS*KE1启动状态的计算参数设置方法：窗口类型设为：矩形窗；窗口宽度：设为2048;平移时间：为0.10.5秒（此处选为0.2）。设置完成后，点击“计算分析”按钮。此时，图形显示不完整，需进行3D图形参数的选择，其中F:MIN设为0Hz,MAX设为5060Hz,SCALE设为100000以上（自己调整至合适比率）；T栏、Y栏为软件自动选择。最后点击“设置”按钮，则出现类似上图图形。在上图

24、中，我们可以看到自启动开始至结束有一频率分量的回归过程（050Hz）,如图中黄色标志所示。据此可判断此电机确为故障电机。此分析软件的其他分析时使用方法可自己实际操作，这里就不赘述了4.5 特殊情况下的软件分析在本系统的实践使用过程中，有时会出现各种各样的干扰信号。具体表现为在50Hz两边对称出现干扰频率分量，或在100Hz,150Hz,200Hz,一等处，出现大于50Hz处3%的分量。这是因为在高压电机使用过程中，出现一次谐波和高次谐波，负载有波动变化或电机转子偏心而引起的。这个对称分量离50Hz中心频率较远，故可不予理会。（因为高压电机的转子断条故障所产生的频率分量，基本集中在45Hz到50

25、Hz问。）有时用户在测试结束，采集数据时会出错（通讯灯在通讯时会闪烁），从而造成本分析软件分析采集的数据后，出现不正常的分析结果图形。这是因为，WindowsXP系统禁止用户应用程序操作并行通讯口，从而使并行通讯不稳定。在这种情况出现时（很少出现），可将通讯线拔出，再插上采集一次，然后按步骤分析。5. 基本原理及算法首先，判断是否存在故障频率分量是在频域中进行的，而通过采集得到的定子电流信号是在时域中的，这就需要将信号从时域转换到频域，最简单就是进行傅立叶变换；其次，观察故障频率表达式，在异步电机正常运行时转差率很小，这就导致故障频率和基波频率靠的很近；再次，理论和实践已经证明即使出现断条故障，故障频率分量的幅值也很小，不会超过基波频率幅值的5%，这个特点和上一个特点结合在一起就给我们的判断带来了很大的困难，为了解决这样的困难，采取了两种不同的方法，它们是自适应陷波滤波器和启动过程信号时频分析方法。这也是联机软件所