电机状态评估MSE

1、HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT电机状态评估-(MSE)MotorStatusEvaluation状态检测与故障判断维修部万兵华新水能电机（高压）维修维护的现状及重要性咼压电机是目刖生产线至关重要的设备,所有大型设备驱动的主体；高压电机在不同的工况和环境下运行；高压电机在不同的维修策略下进行维修维护。由于高压电机故障大部分来的突然，且事故后的停机检修会企业带来很大的经济损失和巨大生产影响，因此必须高度重视！2/67华新水能HUAXINCEM

2、EHTHUAXINCEMEHT2012年10月26日HUAXINCEMEHTHUAXINCEMEHT2012年10月26日华新水能近年来高压电机维修维护费用费用逐年增加，且幅度增长大随着使用时间的增长，预防性维修维护需求突出维修策略的科学性更显重要3/67HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日目前的维修维护状态事后维修预防性维修预测性维修预知（主动）维修一基于可靠性的维修华新水能4/674事后维修（RM）优点：不必投资在状态监测上不会出现过度维修适用于少数非重点设备且有备用设备缺点：无法预测事

3、故停机产生设备二次损坏及灾难性后果生产损失高额维修费用5/67管理失控5/67华新水能案例案例 HUAXINCEMEHT2012HUAXINCEMEHT2012年10月26日HUAXINCEMEHT2012HUAXINCEMEHT2012年10月26日9崔金洛坏69崔金洛坏6黑灯!襄阳公司原料磨主电机故障2012年7月2日襄阳公司原料磨主电机（6500kw）运行中跳停，并导致窑缺料停机近50小时。检查电机定子绕组短路，转子绕组接地，电机大修费用近62万元。原因是：该电机3月份外送保养过程中未检查发现并处理有载纬带的缺陷，致使、电机在运行过程中出现纬带撕脱引华新水龊华新水龊HUAX1NCEMEN

4、THUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日预测性维修（PDM）优点：减少意外停机仅在需要时购买和使用所需备件只需在适当时候进行维修缺点：监测仪器、系统、服务、人员花费不能延长设备寿命10/67华新水逛10预知(主动)维修预知(主动)维修一基于可靠性的维修(PAM)预知(主动)维修预知(主动)维修一基于可靠性的维修(PAM)HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日优点：设备寿命延长，停机时间减少设备可靠性增加,减少故障及二

5、次损坏总维护费用降低缺点：监测仪器、系统、服务、人员花费要求特殊技能需要更多时间进行分析全体员工改变观念11/67华新水能1120122012年10月26日20122012年10月26日现状必要性常常只有百分之十，而约百分之九十的电机的维修是没有必要的；12/6712有些电机已经发生故障却没能及时检测出和维修，有些电机没有故障却也要停下来维修。HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日维修策略的优化RM事后维修PM预防维修PdM预测维修PAM预知（主动）维修华新水能13电机故障分类原原一.口轴承故

6、障对中问题定子故障（短路等）转子故障（断条等）根据EPRI（美国电力科学研究院）的报告，电机故障的53%源于机械原因，如轴承故障、不平衡、松动等；47%源于电气原因。这其中，10%源于转子，如铸件缺陷导致的不平衡气隙、断条等；37%源于定子绕组。14/6714华新水能152012152012年10月26日152012152012年10月26日引起故障的外在因素6%5%20%15/676%5%20%15/67过载口潮湿润滑不良口化学污染粉尘颗粒口单相运行轴承失效口绝缘老化其它A华新水配HUAX1NCEMENT常规检测常规检测/状态监测的模式常规检测常规检测/状态监测的模式HUAX1NCEMENT

7、HUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日华新水能16电机监测与管理系统的建立电机监测与管理系统的建立电机监测与管理系统的建立电机监测与管理系统的建立HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日1717绝缘电阻计（DA/PI）高压绝缘测试仪LCR测试仪浪涌测试仪华新水能静态电路分析（MCA）华新水能电压表安培表功率表数据采集器电源质量分析仪动态效率仪动态电信号分析（ESA）电机检测的误区电机检测的误区一技术上的误区电机检测的误

8、区电机检测的误区一技术上的误区HUAX1NCEMEIWTHUAX1NCEMEIWT2012年10月26日HUAX1NCEMEIWTHUAX1NCEMEIWT2012年10月26日绝缘表就可解决问题华新水能对地绝缘问题仅占电机系统故障中5%以下！18电机检测的误区电机检测的误区一认识上的误区电机检测的误区电机检测的误区一认识上的误区2012年2012年10月26日2012年2012年10月26日电桥可以检测到匝间短路1）认为三相平衡是电阻值的平衡是错误的；2）运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡;(Ss华新水迟HUAX1NCEMENT电机检测的误区电机检测的误区一概念上的误区电机检测的误

9、区电机检测的误区一概念上的误区2012年2012年10月26日2012年2012年10月26日使用匝间耐压试验仪？A华新水迟HUAX1NCEMENT20HUAXINCEMENTHUAXINCEMENT2012年10月26日HUAXINCEMENTHUAXINCEMENT2012年10月26日电机状态评估-(MSE)电机离线诊断技术Off-LineMotorCircuitAnalysis电机在线状态监测On-LineElectricalSignalAnalysis电机全面性能诊断分析软件一ESA(ElectricalSignalAnalysis)电能质量分析及上传软件PSM(PowerSight

10、Manager)21/67华新水能21HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日模式及费用比较现有维修维护模式基于MSE的维修维护模式1、所有重要电机由维修部进行MSE测试每年1、电机损坏进行维修占5%12次亠2、高压电机和关键电机只在测试报告依据上2、高压电机现场维护至少1次/年进行维护维修3、状态趋势的跟踪分析，提前发现隐患，给3、高压电机外送专业维护约1次/3年予更科学的维修维护策略4、降低过度维修和维修失常带来的费用和影4、低压关键电机现场维护至少1次/年响现有维修维护模式费用估算（以一条

11、日产4000吨水泥熟料生产线估算）基于MSE的维修维护模式费用估算16台高压电机及关键电压电机MSE测试及报告5000元/台（高压电机）约9万/年,2000元/台电机损坏进行维修估算10万/年（低压）3万/年高压电机现场维护至少10万/年常规维修维护费用（工厂）10万/年高万电机外送专业维护约60万/3年（分摊维修维餐试改进佞全套件）硬件及安装费低压关键电机现场维护约5万/年华新水能合计：约21万/年（改进为一次性投入，长久合计：约45万/年22/67华新水能HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月2

12、6日1、为甲方的高压电机及关键低压电机提供常规在线测试评估；2、为甲方的高压电机及关键低压电机提供常规离线测试评估；3、为甲方的提供常规电能质量的检测评估；4、为甲方高压电机及关键低压电机的维修策略提供技术支持服务；5、支持甲方并建立高压电机及关键低压电机建立状态数据库进行长期科学管理和跟踪；6、为甲方高压电机及关键电机异常状态提供紧急在线测试评估服务；7、为甲方外送高压电机维修维护提供离线和在线质量验收检测服务；23/67华新水能华新水能A华新水迟A华新水迟NUAXINCEMENT2012年10月26日A华新水迟A华新水迟NUAXINCEMENT2012年10月26日IEEE推存的电气设备状

13、态检测的时间间隔电器类别干净、干燥T壬中脏、潮月湿-相非重要电机4口/7*Hi-Ln12个月9厂人1厂人个月6个I一1r人r、月-相生产电机6个月6个月3个曰-相关键电机DC电机3个月2个6个曰月1个月6个曰3个曰DC电机变压器6个月12个曰6个月39个曰61月；个曰变丿压器丄21月91月6:1月注：美国电气和电子工程师协会（IEEE）是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技术组织之一（成员人数），拥有来自175个国家的36万会员（到2005年）。IEEE定义的标准在工业界有极大的影响。24/6724HUAXINCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年1

14、0月26日HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日电机离线诊断技术一MCA技术Off-LineMotorCircuitAnalysisMCA技术的原理MCA的基本原理是将电机看成是一个包含电阻、电感、电容的复杂电路进行分析，从而诊断其状态。由于ALL-TEST检测仪提供高频、真正弦波，完全静态模拟电机的运行状态，因此得以准确评估绕组品质。这一点是包括电桥在内的其它仪器无法做到的。25/67华新水能25华新水能IVICA技术的核心之|阻抗测试相角Fi相角Fi阻抗阻抗26Z2=R2+(Xl-XC)2MCA基本原理将电机看成是包含电阻、电感、电容的复杂电路。华新水能阻抗

15、的平衡测试发现以下问题:二三二二二三二二三三5三三一三二_一二三二二二三二二三三5三三一三二_一二二-=二?三二二二一WithDefect转子故障：铸件缺陷、气隙不均衡、偏心、断条断环；定子绕组故障：匝间、线间（层间）、相间短路;绝缘缺陷（将磁通集中点转向至缺陷点）。27/6727华新水能HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日交流电机的转子电磁特性静态测试评估内部磁场的建立、气隙的分布与漏磁；定子三相电感的平衡依赖于转子条或绕组的分布；诊断：断条、不均恒气隙、铸造缺陷、偏心等。定子三相电感的平

16、衡依赖于转子条或绕组的分布；诊断：断条、不均恒气隙、铸造缺陷、偏心等。28/67华新水能28HUAXINCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年10月26日HUAXINCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年10月26日L(mH)ABACBCL(mH)ABACBC010610510430106104105601051041069010410510612010410610515010510610418010610510421010610410524010510410627010410510630010410610533010510610429静态监测转子电磁特性评估将

17、转子一周看成时钟的12等分，在每个位置分别测试每相的电感受量L利用Exel得出以上图形。由此看出是铸件缺陷导致不平衡气隙。华新水能A华新水配A华新水配HUAMNCEMENT2012年10月26日A华新水配A华新水配HUAMNCEMENT2012年10月26日图例转子完好10.59.58.57.56.50123456789101112RotorPosition铸造缺陷导致不平衡气隙30/6730HUAXINCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年10月26日HUAXINCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年10月26日交流电机转子故障的快速评判转子问题三相电感与阻抗

18、保持“平行关系”（同时大同时小），三相不平衡的原因来自转子；华新水逛31华新水逛31交流电机绕组故障的快速评判绕组问题三相电感与阻抗不是“平行关系”，三相不平衡的原因多源于绕组线圈污染或过热。华新水能32华新水能32HUAXINCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年10月26日HUAXINCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日MICA技术的核心之一：勺日用测试简单的电阻测试不能解决匝间短路、转子问题。交流电机真正的三相平衡是阻抗与相角的平衡。华新水迟IVICA技术的核心之二.I/F

19、倍频测试对于某相绕组，测试频率加倍前后，看电流的变化:I频率加倍I=I频率加倍+(2wL-2C)2R+(2wL-2C)22倍频测试值I/F，即频率加倍的变化率:I/F=件=I2-1X100%II纯电感电路：I/F-0%即电流减少一半纯电阻电路：I/F-卫即电流不变纯电容电路：I/F100%34/67即电流增加一倍华新水能34精确区分匝间/层间/相间故障相角与I/F的关系Fi1,I/F平衡一同相绕组中的线圈间短路（层间短路）Fi平衡,I/F2相间短路/67华新水逛35良好5%2%-0-1良好5%2%-0-1缺陷-0%-3%以上标准已经美国能源部及IEEE的20余年IMCA技术电机诊断的国|际标准

20、IEEE电机三相平衡评判标准测试项目电感L阻抗ZI/F相角Fi华新水能考用于被估故障抗测试子直是R子测且能够诊断华新水能/6736电机在线状态监测及综合诊断系统电机在线状态监测及综合诊断系统-ESA电机在线状态监测及综合诊断系统电机在线状态监测及综合诊断系统-ESAHUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日电机电气信号分析ElectricalSignalAnalysis主机电流互感器电压测试钳/67华新水能37HUAXINCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年10月26日HUAXI

21、NCEMENT2012HUAXINCEMENT2012年10月26日ESA技术头现的两种途径dDPeakCFTimeRMSdDPeakCFTimeRMS-j38ESA技术即可用于频域分析也可用于时域分析。电机电流用环绕位于电机控制中心电源线或任何方便的电缆的电流传感器（CT）卡钳来感应，电压使用电压夹钳和引线连接到启动器的输出或其他方便测试的点进行采样。在三相电机中，为了获得系统的全部功率，需利用三个电流传感器卡钳和三个电压测试夹钳。38华新水能全面一体化的硬件系统电机数据采集器，功能模块包括:1、交流电动机采集模块2、直流电动机采集模块3、变频装置电动机采集模块全面一体化的硬件系统电机数据采

22、集器，显示功能包括1、在线监测电源电流/电压的平衡度；2、采集器可以在现场察看每一项的功率因数；3、管理员设置：选择采集方式-交流、直流、变频等;39/67华新水能39定子绕组定子铁芯转子轴承40/6740定子绕组定子铁芯转子轴承40/6740ESA技术解决电动机的问题电气健康评估定子绕阻健康状态转子健康状态气隙和动态偏心耦合健康评估联轴器连接皮带连接和齿轮装置负载问题华新水能华新水能专家软件-智能化全面分析Note-Noiselloofis-58dbTimeFreqPhasorsResultsPowerfactorOKCtirreritdrVoltageOKLoadOKLd:3t.3%Vlt

23、-GNDreS.NOTneutralOKiConnectionOKRotorOKQStatorDKAirgapOKHarmonicdistortionnrMisalignment翳BearingOKBottomlineIIKqk41/67华新水能41A华新水迟A华新水迟HUAXINCEMENT2012年10月26日A华新水迟A华新水迟HUAXINCEMENT2012年10月26日谐波检测与分析u-aloc(wsmsso0t0015913172125293337414549RMSVoltc2065RMSCttjrmt*46600BTnwPmr440000THD-295%Cnm*tTBD5IV%E

24、-Factof*I09TmePF*08142ESA快速分析法则供电频率（线频LF）的转差频边频（PPF）揭示转子状态；机械故障：卜峰值出现在电流谱而非电压谱电气故障：,峰值同时出现在电流谱和电压谱轴承故障:线频的非整数倍峰值仅出现在电流谱43/6743ESA快速分析法则有一些简单的法则可以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。44/6744NUAXINCEMENTNUAXINCEME

25、NT2012年10月26日NUAXINCEMENTNUAXINCEMENT2012年10月26日ESA技术特点之一：转子超长预警分析dB*+/268Hz4545华新水能华新水能频谱图例46/6746C2012C2012年10月26日C2012C2012年10月26日频谱图例-低频测试数据（120HZ）我们利用ESA技术确认了转子问题。45db的峰值，线频极通频边带，指示转子高阻或断条。47/6747案例之一湖北武钢集团电气公司案例之一湖北武钢集团电气公司一续案例之一湖北武钢集团电气公司案例之一湖北武钢集团电气公司一续案例之一湖北武钢集团电气公司案例之一湖北武钢集团电气公司C2012C2012年

26、10月26日C2012C2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日进口3350kW风机电机裂度等级测试，裂度等级4级，健康指级，健康指数0.8689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。华新水宛48/67未做处理。华新水宛48/6748裂度等级测试，裂度等级7级，健康指数211.39,诊断为转子铜条开裂或高阻连接情况较严重，尚在运行中。49/6749案例之一湖北武钢集团电气公司案例之一湖北武钢集团电气公司一续案例之一湖北武钢集团电气公司案例之一湖北武钢集团电气公司一续HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT20

27、12年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日-50CD-3-10C04.1500-20.00-25CO-3000-.4500-SOUO-5500-WUU-70UU-.7500bUUD-BG.COyu.uu-9500-H1ElChLCurrent1英-西占律壬乔；:云:冇亦o7；益:,j石二:曲云:df云乔孑证乔F赢育五打云3f%乔為品孑2站島：6站孑云苗ZT舊乔bG孑忌扁高匚)5r120口L厶V/J200II1/*LBJ川/yfjlLrriLuI/1u/、#1111华新水能50/6750案例之一湖北武钢集团电气公司案例之一湖北武钢集团电气公司一续案例

28、之一湖北武钢集团电气公司案例之一湖北武钢集团电气公司一续2012年2012年10月26日2012年2012年10月26日7,7,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%。51/67ESAESA技术特点之一疋子匝间短路ESAESA技术特点之一疋子匝间短路HUAX1NCEMENT2012HUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENT2012HUAX1NCEMENT2012年10月26日CF=1168Hz定子槽频CF=转频RFX定子槽数=24.33x48=1168Hz查找定子绕组问题，首先确定定子槽通过频率（CF）。CF等

29、于定子槽数乘以转频。当CF有转频边带出现在它左右时就存在定子匝间短路问题或定子机械问题。52例如：24.33Hz（转频）x48（槽）=1168Hz（CF）。如果CF有转频边带24.33Hz，那么定子就存在机械的或电气的劣化。52华新水迟ESAESA技术特点之三：诊断机械不平衡ESAESA技术特点之三：诊断机械不平衡2012年2012年10月26日2012年2012年10月26日CF=9732Hz士1士1xLF,+4xLF+2xLF200Hz100Hz.CF=转频RFx转子条数=24.33x40=973.2Hz通过确定RBxRS中心频率就像静态和动态偏心一样，可以发现机械不平衡，CF=转频RFx

30、转子条数二40(RB)x24.33Hz=9732Hz。LF边带有可能在此CF左右，那么4倍LF间隔然后是2倍LF出现峰值。你也可能看到升高的转频峰值。图形要观察的是两倍、四倍和两倍线频。50Hz系统中，它们是100Hz、200Hz、100Hz。53/67.A华新水迟A华新水迟NUAXINCEMENTESAESA技术特点之四：诊断偏心ESAESA技术特点之四：诊断偏心HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日静态偏心动态偏心士50Hz150Hz华新水能54/6754ESAESA技术特点之五诊断轴承故

31、障ESAESA技术特点之五诊断轴承故障HUAXINCEMENTHUAXINCEMENT2012年10月26日HUAXINCEMENTHUAXINCEMENT2012年10月26日NTN6305BrgBPOR=4.394BPIR=2.6062xBSF=0.372FTF=1.831x2x3x4xBPOR106.9213.8320.7427.6BPIR63.4126.8190.225362xBSF9.0518127.15362FTF445890133.6178.13207Hz427.6Hz外环故障华新水能轴承故障频谱可以利用轴承库确定轴承故障频55/6755电流谱分析电流谱分析一一轴承故障电流谱分析

32、电流谱分析一一轴承故障HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日早期一高频低能：10、15、20倍故障频率晚期一低频高能：1、2、3、4倍等低倍频620Hz720Hz中心频率=670Hz620Hz720Hz670/24.33=27.538BPIR=2.75410倍内环频率56/67华新水能56ESAESA技术特点之六：变频装置故障ESAESA技术特点之六：变频装置故障HUAXINCEMENTHUAXINCEMENT2012年10月26日HUAXINCEMENTHUAXINCEMENT2012年10

33、月26日57/6757华新水能电能质量电能质量-波形分析电能质量电能质量-波形分析HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENTHUAX1NCEMENT2012年10月26日Stm.60&sWeOV1513-TwPF:omSOO0400030002000100000-1000200030004000|”5000I.II齐川0050100ISO2001230)0033040045050058华新水能HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日HUAX1NCEMEHTHUAX1NCEMEHT2012年10月26日电能矢量图及

34、分析华新水能电能质量分析：电流电能质量分析：电流电能质量分析：电流电能质量分析：电流电能质量分析：电压电能质量分析：电压HUAX1NCEMENT2012HUAX1NCEMENT2012年10月26日HUAX1NCEMENT2012HUAX1NCEMENT2012年10月26日A华新水迟A华新水迟HUAX1NCEMENT2012年10月26日参量数值分析电压偏差因子VDF1.06倍额定电压存在冲击，电源须核查1.5倍额定电压存在尖峰，电源须核查三相平均电压1.06倍额定电压超出最大允许值，存在冲击，电源须核查0.875倍额定电压低于最小允许值，存在衰减，电源须核查峰值因子CF1.45存在冲击及尖峰，电源须核查1.351.45OK三相电压平衡3%应核查5%须停机60/6760参量数值分析变压器谐波衰减因子(THDF)97.5%105%OK，波形为正弦105%存在削波，电源须核查电流偏差山