电机的在线监测与诊断ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机的在线监测与诊断,07632,电机的在线监测与诊断07632,电机的故障特点与诊断内容,故障识别必须对诊断对象的各种性能、结构、各种参数非常熟悉。,电机包含有以下几个独立相互关联的工作系统：电路系统、磁路系统、绝缘系统、机械系统和通风散热系统。电机组成部分：定子、转子、轴承装置、底板及一些附属结构（如风扇、换向器等）。,一个故障在电机上常常表现出多种的故障征兆。也有几个故障起因反映同一个故障征兆,电机的故障特点与诊断内容故障识别必须对诊断对象的各种性能、结,笼型异步电动机因笼条断裂时，就会出现振动增加，起动时间延长，定子电流摆动，电机滑差增加，转速转矩波动，温升增高等故障征兆,一台直流电机运行中由于过载、机械振动、换向器变形、维护不当、湿度过低等诸原因，造成换向恶化故障。,恶劣的环境和苛刻的运行条件，以及超过技术条件所规定的允许范围运行，往往是直接导致电机故障的起因,笼型异步电动机因笼条断裂时，就会出现振动增加，起动时间延长，,电机的故障特点与诊断内容,电机典型故障归纳：,1,、定子铁心故障,通常发生在大型汽轮机发电机上，主要是铁心深处的过热问题,早期征兆是大的环路电流、高温和绝缘材料的热解,2,、绕组绝缘故障,原因：绝缘老化，绝缘缺陷及引线套管受污染,主要症状：定子绕组局部放电量的增加,电机的故障特点与诊断内容电机典型故障归纳：,发电机中常用局部放电（,PD,）在线监测这类故障,感应电动机中常用定子电流信号分析确定定子绕组故障,3,、定子绕组股线故障（发电机）,股线间短路产生电弧发电、可能发展接地故障或相间短路故障,征兆：水冷电机的冷却水中有绝缘材料热解产生的气体,发电机中常用局部放电（PD）在线监测这类故障,4,、定子端部线圈故障,运行过程产生的冲击力使定子端部绕组发生位移，从而引发绝缘劣化和发生局部放电,征兆：振动和局部放电,5,、冷却水系统故障,征兆：定子线棒或冷却水温度偏高、绝缘材料热解及可能引起的放电,6,、转子绕组故障（异步电动机）,4、定子端部线圈故障,转子故障主要有转子导条断裂，这将引起转矩跳动，转速波动，转子振动以及过热等,最常见的检测方法是定子电流监测（监测效果较困难），常采用振动和绝缘材料热解监测方法。,7,、转子绕组故障（发电机）,主要是匝间短路故障。匝间短路可能由于发电机在低速启动或停车时，槽中导体表面的污物引起了电弧，或者是巨大的离心力和高温影响了绕组和绕组绝缘。,匝间短路故障可引起局部过热甚至导致转子接地。,转子故障主要有转子导条断裂，这将引起转矩跳动，转速波动，转子,通用的监测方法是采用气隙磁密监测，通过探测气隙磁密，可以确定匝间短路的数量和位置；监测轴承振动是否加强。,8,、转子本体故障（各类电机）,主要由巨大的转子离心力、大的负序暂态电流和转子不同心引起,征兆：轴承处过量的振动,通用的监测方法是采用气隙磁密监测，通过探测气隙磁密，可以确定,对不同故障进行相对应特征量的监测,1,、放电监测,2,、温度监测,3,、热解产生的微粒监测,4,、振动监测,5,、气隙磁密监测,对不同故障进行相对应特征量的监测,第一章 电机红外诊断,第一章 电机红外诊断,第一章 电机红外诊断,一、红外诊断基础,第一章 电机红外诊断 一、红外诊断基础,1.,红外线位置,1.红外线位置,2.,红外测温具有下列,特点,(1),测温,范围广,；,-170,+3200,。,(2),测温,精度高,：可分辨,0.01K,或更小。,(3),反应,速度快,：可在几毫秒内测出物体的温度。,(4),可测,小目标,：最小可测出直径为,7.5um,的目标温度。,(5),不接触被测物体，,不破坏其温度场,。,(6),测距,可远可近。,2. 红外测温具有下列特点,3.,红外测温与接触测温性能比较,项 目,红 外 测 温,接 触 测 温,测温要求,（,1,）知道被测物的发射率,（,2,）被测物的辐射能充分抵达红外探测器,（,3,）消除背影噪声,（,1,）测温设备与被测物间良好接触,（,2,）接触测温时，被测物温度不应有显著变化,优 点,（,1,）非接触，对被测物体无影响,（,2,）可测运动中的物体,（,3,）可测瞬态温度,（,4,）可对点、线、面测温,（,5,）可测绝对温度，也可测相对温度,（,1,）可测物体内部温度,（,2,）要求精度高时，测温要求较简单,缺 点,（,1,）仅测表面温度,（,2,）要求精度高时，测温要求严格,（,1,）对,小目标,的温度不能测,（,2,）不能测,运动中,的目标,（,3,）不适于测,瞬态,温度,（,4,）测温,范围,不够宽,（,5,）在生产过程中，不便于同时测,多个目标,3. 红外测温与接触测温性能比较 项 目红 外 测 温接 触,4.,红外热像仪,红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）：是通过,非接触探测红外能量,（热量），并将其,转换为电信号,，进而在显示器上,生成热图像,和,温度值,，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。,红外热像仪能够将探测到的热量,精确量化,，不仅能够观察热图像，还能够对发热的故障,区域进行准确识别,和严格分析。,4.红外热像仪红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）：是通过非,图,10-2-8,红外热像仪基本原理框图,图10-2-8 红外热像仪基本原理框图,第七章 电机红外诊断,二、红外诊断技术,第七章 电机红外诊断 二、红外诊断技术,1.,红外诊断技术的构成,一台运转中的设备，当其零部件产生,故障时,，设备的整体或局部的,热平衡,会受到破坏或影响，设备内部的热必然逐步到达其,外部,表面，导致,外表温度场分布的变化,。,红外检测技术,捕捉到,这些红外辐射的信息，通过检测结果总结分析，可以发现,:,不同部位,有不同的温度界限，,同一部位在,不同故障情况,下有不同的温度等级。,确诊出设备的,故障性质、部位和程度,，进而预测故障发展趋势和设备的寿命。,如图所示,1.红外诊断技术的构成一台运转中的设备，当其零部件产生故障时,红外诊断技术的构成,红外诊断技术的构成,2.,红外热像仪的测温方法,1,模拟量测温方法,较早期的红外热像仪，利用热像仪输出的,视频模拟信号,测量物体的温度，实质上就是测量物体视频信号的幅度。,2,智能化测温方法,运用微处理机,摆脱模拟量的,非线性校正,和,叠加,的繁琐过程。,通过多路模拟开关和,A/D,转换器分别获得被测物体,图像信号电压,与,参考黑体温度电压,的数值,;,然后根据各自的函数关系进行计算；,比模拟量方法精确,3,软件化测温方法,配置有完整的图像处理系统，它包括相应的硬件和软件。,利用该软件，测量并显示出目标及其热图像上任意位置点,温度值,的精确结果和,区域分析结果,等。,2. 红外热像仪的测温方法1模拟量测温方法,三、电机红外诊断实例,三、电机红外诊断实例,1.,电机故障的产生、特征与发展（以发电机为例）,1.电机故障的产生、特征与发展（以发电机为例）,实例,1,. 发电机定子线棒接头故障红外诊断,（,1,）基本原理,绕组有电阻，通电发热,当发电机容量确定后，线棒固有电阻即为定值。,大型发电机，每相绕组线棒接头可达上千个，如果各接头接触电阻彼此不等，其中焊接不良的接头必然接触电阻大、发热量多和温升也高。,因此，定子线棒焊接质量的红外诊断，实质上就是在向定子某一支路（或一相）绕组通入相同电流的条件下，用红外热像仪测量和比较各接头温度（或温升）来进行判别的。,实例1. 发电机定子线棒接头故障红外诊断（1）基本原理,实例,1,.,发电机定子线棒接头故障红个诊断,图,10-4-3,实测一台,50MW,水轮发电机定子线棒接头温度分布直方图,最右力部分为高温,实例1. 发电机定子线棒接头故障红个诊断图10-4-3,实例,1,.,发电机定子线棒接头故障红个诊断,（,2,）,判据,属于以下情况之一的线棒接头应该判为焊接质量不合格（或已出现焊接故障）,1,）热像不连续且温升,超过平均温升,10,者；或温升超过平均温升,10,，且在温度分布直方图中远离温度连续分布区的接头。,2,）当已知接头绝缘层内外表面温度降时，在额定电流下，线棒接头表面温度,推算到,接头,内,的温度值超过,110,者。,实例1. 发电机定子线棒接头故障红个诊断（2）判据,（,3,） 图,10-4-4,发电机定子线棒接头焊接故障热像图,（3） 图10-4-4 发电机定子线棒接头焊接故障热像图,实例,2.,定子铁心故障的红外诊断,发电机定子铁心故障主要是,铁心局部短路,，,这些短路点多数出现在定子,齿部,表面，也有些在,槽部,，但,很少发生在铁心内部和轭背,。,实例2. 定子铁心故障的红外诊断发电机定子铁心故障主要是,实例,2.,定子铁心故障的红外诊断,（,1,）定子铁心故障的红外检测方法,在运行状态下，发电机定子铁心封闭在机壳内，无法进行在线监测；,只能在静态下抽出转子，,外施电源励磁,，使定子铁心,磁通密度接近额定值,，借助铁损产生的温升进行铁心故障的红外检测。,具体方法：,通入的励磁电流应可使铁心产生约,1.0T,的磁通密度；,测量铁心在圆周方向的,磁通密度分布,并作出曲线，,利用原有铁心和线棒温度测点监视和控制,铁心温度不得超过允许值,(105),。,在磁通密度,1.0T,下持续,试验时间,为,90min,，,如果故障点,不能明显暴露,出来，试验磁通密度可增大到,1.4T,，持续时间为,45min,。,实例2. 定子铁心故障的红外诊断（1）定子铁心故障的红外,实例,2.,定子铁心故障的红外诊断,（,1,）定子铁心故障的红外检测方法,水轮发电机：,定子铁心轴向较短，直径很大，,可把红外热像仪置于铁心中央，沿铁心内圆的圆周方向扫描，并记录扫描热像。,把这些热像连接起来，相当于定子铁心内圆展开,从施加励磁时开始测试，每隔,30min,测量一次，直至温升接近稳定时为止。,汽轮发电机,定子铁心轴向较大、直径较小，热像仪置于铁心两端，对着铁心内圆扫描，记录整个铁心内圆的热像。,把这些热像拼接起来呈扇形状。,实例2. 定子铁心故障的红外诊断（1）定子铁心故障的红外,实例,2.,定子铁心故障的红外诊断,图,10-4-5,良好定子铁心热像图,图,10-4-6,有三处缺陷的定子铁心热像图,实例2. 定子铁心故障的红外诊断 图10-4-5 良好定,实例,3.,.,某发电机定子铁心热像图,a),励磁机侧左侧,b),汽轮机侧左侧,实例3. 某发电机定子铁心热像图 a)励磁机侧左侧 b,其它,其它,第二章 电机绝缘诊断,第二章 电机绝缘诊断,一、电机绝缘老化,一、电机绝缘老化,一、电机绝缘老化,电机在长期运行后绝缘性能渐趋,劣化,，,绝缘结构的老化是各种劣化的,综合表征,。,造成电机绝缘结构老化的,因素,很多：,一、电机绝缘老化电机在长期运行后绝缘性能渐趋劣化，,1.,电机绝缘劣化因素,表,11-2-1,电机绝缘劣化因素及产生的劣化征象,劣化因子,表现形式,劣化征象,热,连续,挥发、枯缩、化学变质、机械强度降低、散热性能变差,冷热循环,离层、龟裂、变形,电压,运行电压,局部放电腐蚀、表面漏电灼痕,冲击电压,树枝状放电,机械力,振动,磨损,冲击,离层、龟裂,弯曲,离层、龟裂,环境,吸湿,泄漏电流增大、形成表面漏电通道和炭化灼痕,结露,浸水,导电物质污损,油、药品污损,浸蚀和化学变质,1. 电机绝缘劣化因素表11-2-1 电机绝缘劣化因素及产,2.,高压交流电机绝缘,劣化过程,图,11-2-2,高压交流电机绝缘劣化过程,2. 高压交流电机绝缘劣化过程图11-2-2 高压交流电,二、 电机绝缘的特征量,二、 电机绝缘的特征量,1.,绝缘的特征量,1,局部放电量、放电位置,设备内部绝缘,(,油、纸,),若存在杂质、气泡，它会导致其内部放电，日长月久就可能导致放电部位扩大，最后击穿。因此及早的监测其放电量和放电位置，并及时维修处理，可避免大事故发生。但开始发生放电时，其放电量很小，难以测量及定位。,2,介质损耗因数,介质损耗因数 是表明设备绝缘状态的重要参数之一，当测得设备的大时，说明设备绝缘受潮，电导电流增大或内部有局部放电。设备正常时其值在,0.1,0.8,之间。,1. 绝缘的特征量 1局部放电量、放电位置,1.,绝缘的特征量,3,泄漏电流,对于一些设备不能测量值时，也可用测量泄漏电流方法确定设备绝缘受潮或损坏程度。,4,设备电容值,设备中若进水时，其电容值会增大，但漏油时，其电容值会减少。规程规定当电容值的偏差超出额定值,-5,10,范围，应停电检查。,上述,4,项特征参数中，局部放电是反映绝缘状态最灵敏的量，其次值、电容值漏电流也可反映绝缘状况。,1. 绝缘的特征量 3泄漏电流,2.,电机绝缘诊断内容,2. 电机绝缘诊断内容,3.,我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求,（,1,）测量绕组的,绝缘电阻和吸收比,，应符合下列规定：,1,）额定电压为,1000V,以下，常温下绝缘电阻值不应低于,0.5M,；额定电压为,1000V,及以上，在运行温度时的绝缘电阻值，定子绕组不应低于每千伏,1M,，转子绕组不应低于每千伏,0.5M,。绝缘电阻温度换算可按本标准附录二的规定进行。,3. 我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求 （1）测量绕组的,3.,我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求,2,）,1000V,及以上的电动机应测量,吸收比,。吸收比不应低于,1.2,，中性点可拆开的应分相测量。,注：,进行交流耐压试验时，绕组的绝缘应满足本条第一、二款的要求。,交流耐压试验合格的电动机，当其绝缘电阻值在接近运行温度、环氧粉云母绝缘的电动机则在常温下不低于其额定电压每千伏,1M,时，可以投入运行。但在投运前不应再拆开端盖进行内部作业。,3. 我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求 2）1000V及,3.,我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求,（,2,）测量电动机,轴承的绝缘电阻,，当有油管路连接时，应在油管安装后，采用,1000V,兆欧表测量，绝缘电阻值不应低于,0.5M,。,3. 我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求 （2）测量电动机,4.,绝缘诊断的程序,4. 绝缘诊断的程序,6.,大型电机定子绕组绝缘诊断性试验纵览,测量绝缘系统整体性的直接方法是,直流,、,交流,和,(,或,),冲击耐压,的击穿强度试验,.,目前对新机和在役机组普遍采用的诊断性试验主要包括：,绝缘电阻及极化指数、,直流耐压及泄漏电流试验、,交流耐压试验、,介损增量试验、,局部放电测量,;,另外还有手包绝缘表面对地电位试验、槽放电试验、紫外光检测电晕试验等。,6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验纵览 测量绝缘系统整体,6.,大型电机定子绕组绝缘诊断性试验,(1),绝缘电阻及极化指数,影响绝缘电阻值的主要因素包括：表面杂质,(,油污、绝缘表面受潮的粉尘、防晕层等,),、湿度、温度、试验电压幅值、剩余电荷。,该试验对于,发现绕组脏污和吸潮,是非常好的方法，当然也能够发现绝缘裂缝或穿透性绝缘故障。,6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验(1) 绝缘电阻及极化,6.,大型电机定子绕组绝缘诊断性试验,（,2,）交流耐压试验,交流耐压的试验目的是发现绕组中的,贯穿性,缺陷。,其基本出发点是：如果绕组在高于运行电压的耐压试验中未发生故障，当其投入运行时绕组应,不会很快发生,因绝缘老化而导致的故障。,由于交流耐压试验中绝缘系统的应力分布与运行中相同，因此更易于找到在系统有,相对地故障,时、,非故障相过电压,可能导致的定子故障。,耐压试验的结果是通过或未通过，没有其他评估信息。,6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验（2）交流耐压试验,6.,大型电机定子绕组绝缘诊断性试验,（,3,）直流耐压及泄漏电流试验,交流耐压试验,中绝缘系统的应力分布,取决于电容,，,直流耐压,时电压的分布取决于,绝缘系统各部分的绝缘电阻,，,绝缘电阻小的部位承受电压也低,。,6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验（3）直流耐压及泄漏电,6.,大型电机定子绕组绝缘诊断性试验,（,4,）介损增量试验,介损试验：是用于确定高压定子线圈中是否发生局部放电的间接方法，,由于局部放电大小可反映发电机绝缘系统劣化的程度，所以从介损增量试验中可以看出绝缘中是否存在比较普遍的缺陷。,理论上，在较低电压时绝缘的介质损耗与电压无关，而当电压升高时，如果主绝缘中存在的空隙发生局放，局放产生的,热、光、声所消耗的能量,就表现为损耗的异常增加，测量的介损值相应增加，将超过正常因介质损耗而产生的数值。,6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验（4）介损增量试验,6.,大型电机定子绕组绝缘诊断性试验,（,5,）局部放电试验,局部放电是引起许多定子绕组绝缘故障产生的,原因,，也是,早期故障的重要信号,局放试验是,评估定子绕组状态,的很重要的一个诊断性试验。,局放脉冲的时间是毫微秒级的，其频谱最高到,几百,MHz,使用可以测量高频信号的仪器就可以探测到,PD,脉冲电流。,局放试验的关键是被测量,Q,m,（最高局放脉冲的幅值,（最大视在局放量）,),按照测量方法的不同有以下几种单位。,1) pC,：实验室使用比较多，比较直观；,2) mV,：在示波器和脉冲幅值分析仪,(PMA),上读取，,PMA,还可以计算每段幅值脉冲的个数；,3) mA,：使用工频,TA,在示波器上读取；,4) dB (,分贝,),：使用频谱分析仪记录脉冲时使用。,6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验（5）局部放电试验,6.,大型电机定子绕组绝缘诊断性试验,（,5,）局部放电试验,理论上每个,PD,脉冲的幅值与空隙的大小成正比，,PD,越大说明该缺陷越大。,与介损试验相比，介损反映的是绕组,整体存在空隙,的情况，,而最大视在局放量反映的是绕组中,最劣化部位,的状态。,6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验（5）局部放电试验,二、 电机局部放电诊断,（主要针对高压电机）,二、 电机局部放电诊断（主要针对高压电机）,1.,电机离线时局部放电测量,图,11-4-30,是局部放电测量最基本的原理图,测量系统由施加,试验电压,和,高频电压检测,两部分组成。,外施电压部分：与交流工频耐压试验相同,高频电压检测部分：,局部放电信号：由高频耦合电容器上拾取,测量仪表：局部放电电量仪，测量和记录局部放电电荷量,Q,max,。,1. 电机离线时局部放电测量 图11-4-30是局部放电测量,1.,电机离线时局部放电测量,图,11-4-30,电机局部放电试验线路,T1,调压器；,T2,试验变压器；,R,限流电阻；,PT,电压互感器；,V,电压表；,M,被测电动机；,CA,、,CB,耦合电容；,L,、,C,测量回路电感电容；,V1,脉冲峰值电压表,1. 电机离线时局部放电测量,1.,电机离线时局部放电测量,测得的曲线上：,如,放电起始电压,U,c,较高，则可认为该电机局部放电是正常的；,当放电电量较大，放电起始电压又较低，如图中虚线，则说明电机局部放电现象较严重，需进一步诊断其原因和放电主要部位。,图,11-4-31,局部放电曲线,1. 电机离线时局部放电测量测得的曲线上：图11-4-31,1.,电机离线时局部放电测量,图,11-4-32,检测电路图,1. 电机离线时局部放电测量图11-4-32 检测电路图,2.,发电机局放在线监测系统,组成：系统采用,高频宽带电流传感器,、,宽带前置放大电路,、,窄带信号检波,和报警单元、包括,DSP,信号高速采集模块的工控机和高性能服务器等，组成宽带加窄带的系统硬件配置方式（见图）。,系统的,信号源,为发电机中性点，在发电机中性线上安装高频宽带电流传感器,(CT),，在传感器附近配置宽带前置放大电路，传感器的输出信号经宽带前置放大电路进行宽带放大和阻抗匹配后，再利用,50,同轴电缆将信号送往距现场较远的后级窄带处理单元和宽带处理单元分别处理。,2. 发电机局放在线监测系统组成：系统采用高频宽带电流传感器,2.,发电机局放在线监测系统,宽带处理单元,将宽带前置放大器送过来的宽带信号经隔离后送到,DSP,高速采样系统。,由工控机和服务器对信号进行,抗干扰处理,和,提取特征参数,后存入局放信号特征数据库，,专家系统根据特征数据库中的宽带和窄带,历史数据,作出电机绝缘状态的,诊断,。,2. 发电机局放在线监测系统宽带处理单元将宽带前置放大器送过,2.,发电机局放在线监测系统,图,13-5-27 HSB-1,型局放在线监测系统结构图,2. 发电机局放在线监测系统图13-5-27 HSB-1型局,第三章 电机振动诊断,第三章 电机振动诊断,序,对于旋转机械，振动量值是,重要,的运行状态特征,健康,的旋转机械都会有振动,人体的脉搏,一样，在正常情况下，脉搏的跳动并不妨碍人体从事各种活动。,当人体内部,有病,的时候，脉搏就会有各种异常表现。,诊断脉搏的变化可以查知病况，及时给予正确的治疗。,异常振动也是机械内部,缺陷,的表征。,通过振动的测量分析，,揭露,出设备内部隐形缺陷,序,一、电机的电磁振动,一、电机的电磁振动,1.,定子电磁振动异常主要,原因,(1),三相交流电机,定子异常,产生的电磁振动。,(2),气隙静态偏心,引起的电磁力。,(3),气隙动态偏心,引起电磁振动,(,偏心的位置对定子是不固定的，对转子是固定的，因此偏心的位置随转子而转动,),。,(4),转子绕组故障,引起的电磁振动。,(5),转子不平衡,产生的机械振动。,转子不平衡的原因：,电机转子质量分布不均匀,转子零部件脱落和移位,联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡,冷却风扇与转子表面不均匀积垢。,1.定子电磁振动异常主要原因(1)三相交流电机定子异常产生的,1.,定子电磁振动异常主要,原因,(6),滑动轴承由于,油膜涡动,产生振动。,(7),滑动轴承由于,油膜振荡,产生振动。,(8),加工,和,装配不良,产生振动。,(9),安装,时，轴线,不对中,引起振动。,(10),定子,铁心和定子线圈,松动,(11),电动机座,底脚螺钉松动,，相当于机座刚度降低。,1.定子电磁振动异常主要原因(6) 滑动轴承由于油膜涡动产生,2.,定子异常电磁振动,（,1,）原因,定子三相磁场不对称：,电网三相电压不平衡,定子绕组三相不对称等,定子铁心和定子线圈松动,电动机座底脚螺钉松动,2. 定子异常电磁振动（1）原因,2.,定子异常电磁振动,（,2,）特征,振动频率为电源频率的,2,倍。,切断电源，电磁振动立即消失。这是区分电磁振动与其它振动的基本方法。,振动可以在定子机座和轴承上测得。,振动与机座刚度和电机的负载有关。,2. 定子异常电磁振动（2）特征,2.,转子绕组不平衡引起电磁振动,(1),原因：,笼条,铸造质量,不良，产生断条或高阻,笼形转子因,频繁起动,，电机负载大产生断条或高阻,绕线式,异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生不平衡电磁力,同步电动机,励磁绕组,匝间短路。,2. 转子绕组不平衡引起电磁振动(1) 原因：,2.,转子绕组不平衡引起电磁振动,(2),特征：,与转子,动态偏心,产生的电磁振动，波形相似，现象相似，较难区别：振动频率为,f,0,/,p,在,空载或轻载,时，振动与节拍噪声不明显,;,当,负载增大,时，这种振动和噪声随之增加,在定子的,一次电流中,，也产生脉动变化，其脉动节拍频率为,2,sf,。,对,定子电流频谱,图中，基频两边出现边频。,同步电动机励磁绕组匝间短路，能引起,f,0,/,p,频率,(,转频,),的电磁振动和噪声,断电后,，电磁振动和电磁噪声消失,2. 转子绕组不平衡引起电磁振动(2)特征：,2.,转子绕组不平衡引起电磁振动,图,12-2-3,转子绕组不平衡引起电磁振动,a),发生振动机理,b),电磁振动波形,2. 转子绕组不平衡引起电磁振动 图12-2-3 转子绕组不,3.,电动机气隙不均引起的电磁振动,气隙不均匀,(,气隙偏心,),有两种,:,静态不均匀,(,静态偏心,),动态的不均匀,(,动态偏心,),它们都会引起电磁振动，但是振动的特征并不完全相同。,3.电动机气隙不均引起的电磁振动 气隙不均匀(气隙偏心)有两,3.,电动机气隙不均引起的电磁振动,静态气隙偏心,产生的电磁振动,特征,：,1) 电磁振动,频率,是电源频率,f,0,的,2倍，即,f,2,f,0；,2)振动随,偏心值,的增大而增加,3)振动随,负载,增大而增加；,4),断电后,电磁振动消失；,5) 气隙偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动较难区别,3.电动机气隙不均引起的电磁振动 静态气隙偏心产生的电磁振动,3.,电动机气隙不均引起的电磁振动,气隙动态偏心,产生电磁振动的,特征,：,1),转子旋转频率,和,旋转磁场同步频率,的电磁振动都可能出现。,2),电磁振动以,周期脉动,，,负载增加,，,S,加大，,脉动节拍加快,。,3),发生与脉动节拍相一致的,电磁噪声,。,4),断电后,，电磁振动消失，电磁噪声消失。,3.电动机气隙不均引起的电磁振动 气隙动态偏心产生电磁振动的,二、电机振动的诊断,二、电机振动的诊断,1.,电机振动的,简易诊断,电机的振动简易诊断一般在运行,现场,进行,使用设备通常是,便携式测振仪,定期、定点，单一频段内的总振级的测量,仪器频响范围一般为,101000Hz，,对于电机的振动是否正常作出迅速评价,1. 电机振动的简易诊断电机的振动简易诊断一般在运行现场进行,二、电机振动的诊断,1.,电机振动的简易诊断,二、电机振动的诊断 1. 电机振动的简易诊断,二、,转子绕组不平衡引起电磁振动,2.,电机振动的精密诊断之一：,利用数据采集器、计算机和专用诊断软件,二、转子绕组不平衡引起电磁振动 2. 电机振动的精密诊断之,二、,转子绕组不平衡引起电磁振动,3,.,电机振动的精密诊断之二：,利用测振和信号分析仪器作精密诊断,二、转子绕组不平衡引起电磁振动 3. 电机振动的精密诊断之,三、电动机轴承振动的诊断实例分析,三、电动机轴承振动的诊断实例分析,三、电动机轴承振动的诊断实例分析,诊断对象是一台驱动离心式压缩机的异步电动机，容量,3400kW,，,2,极，转速,2970r/min,，电源频率为,50Hz,，结构上采用整体底板、座式滑动轴承。,简易诊断时，发现轴承和定子振动较大，超过允许值，下面对该电动机进行精密诊断。,三、电动机轴承振动的诊断实例分析诊断对象是一台驱动离心式压,三、电动机轴承振动的诊断实例分析,图,12-4-6,实例,1,所示异步电动机振动诊断示意图,三、电动机轴承振动的诊断实例分析图12-4-6 实例1所示,第四章 电动机故障诊断,第四章 电动机故障诊断,一、电动机常见异常（故障）,一、电动机常见异常（故障）,1.,电动机温升过高,1. 电动机温升过高,1.,电动机温升过高,1. 电动机温升过高,2.,三相电流不平衡,原因：,三相电源电压不平衡,匝间短路,绕组断路,(,或并联支路中一条或几条支路断路,),定子绕组部分线圈接反,三相匝数不相等,2. 三相电流不平衡原因：,3.,空载电流偏大,原因：,电源电压偏高,定子,Y,接误接成接,转子装错,(,极数少的转子装进了极数多的定子内,),转子直径变小了，气隙偏大,铁心导磁性能差,定、转子铁心错位，铁心有效长度减小,定子绕组每圈匝数绕错,(,少,),线圈节距嵌错,绕组的线圈组接反,应串联的线圈组错接成了并联,轴承损坏,转轴弯造成定、转子相擦,风扇装错,(,如,2,极电机装上了,4,、,6,极电机风扇,),3. 空载电流偏大原因：,二、定子绕组故障精密诊断,二、定子绕组故障精密诊断,实例,.,基于三相电流之间的相位差的诊断,1.,基于三相电流之间的相位差的诊断,以电流分析法为基础,对定子绕组故障的分析,判据：三相电流之间的相位差,实例. 基于三相电流之间的相位差的诊断1. 基于三相电流,实例,.,基于三相电流之间的相位差的诊断,图,15-4-3,正常状态时的电流谱图,实例. 基于三相电流之间的相位差的诊断图15-4-3正常,实例,.,基于三相电流之间的相位差的诊断,图,5-4-4,绕组匝间短路（,5,匝）时的电流谱图,实例. 基于三相电流之间的相位差的诊断图5-4-4 绕组匝,实例,.,基于三相电流之间的相位差的诊断,故障后,1,、,3,、,5,、,7,次谐波分别,增加了,6.92dB,、,14.99dB,、,5.92dB,和,16.44dB,。,此外，在基波两侧出现频率分别为,25Hz,和,75Hz,的边频带,所以：,电机定子绕组发生匝间短路时，定子电流中的,高次谐波明显增强,；绕组的自感、互感发生变化，三相电流之间的,相位差,亦发生变化,。,实例. 基于三相电流之间的相位差的诊断故障后1、3、5、7,实例,.,基于三相电流之间的相位差的诊断,互相关分析：,实例. 基于三相电流之间的相位差的诊断互相关分析：,实例,.,基于三相电流之间的相位差的诊断,定子电流互相关分析：,正常 故障,实例. 基于三相电流之间的相位差的诊断定子电流互相关分析：,实例,.,基于三相电流之间的相位差的诊断,互相关分析结果：,相位差由,6.48ms,变为,7.73ms,，即相位差由故障前的,116.1,变为故障后的,139.1,。,实例. 基于三相电流之间的相位差的诊断互相关分析结果：,四、转子绕组故障精密诊断,（结合文章发表的讲）,四、转子绕组故障精密诊断,1.,基于稳态电流,转子断条是笼型异步电动机,常见故障,之一,当发生转子断条故障时，在定子电流中将出现频率的 附加电流分量,这一频率的电流分量为转子断条故障的特征分量。,因为定子电流信号易于采集，所以，基于快速傅里叶变换,(FFT),的定子电流信号频谱分析方法被广泛应用于转子断条故障的在线检测。,1.基于稳态电流转子断条是笼型异步电动机常见故障之一,实例,1.,基于稳态电流,实例1.基于稳态电流,实例,2.,基于起动电流,实例2.基于起动电流,实例,3.,起动电流特殊分量,实例3.起动电流特殊分量,实例,4.,失电残压,实例4.失电残压,实例,4.,失电残压,实例4.失电残压,第五章 发电机故障诊断,第五章 发电机故障诊断,电机的在线监测与诊断ppt课件,一、定子绕组接地,一、定子绕组接地,