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电机状态监测与故障诊断技术
2020-03-27 13:40:07
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振动状态监测

  电机状态监测与故障诊断技术


  电机具有结构简单、制造方便、价格便宜、运行可靠等优点,广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重机、卷扬机以及矿山机械等设备,是工业企业各类设备的主要动力源,在生产生活中占有举足轻重的地位。在发达国家,电机所消耗的电量已占到全部发电量的一半以上;在国内,电机的用电量约占总发电量的60%左右。振动状态监测


  据不完全统计,全国每年仅因电机烧毁所消耗的电量就达数千万度,电机烧毁的数量达30万台次以上,容量约0.5亿千瓦,因维修所耗的电线约6000万公斤,修理费达20亿元以上,而因停工停产所造成的损失更是一个无法估量的巨大数目。随着经济的发展,驱动各种机械和工业设备的电机需求量将急剧的增加,对电机保护就显得越来越重要。在电机的保护方面,对运行中的电机进行状态检测并在线进行故障诊断及早期预测有着不可估量的作用和价值。


  1、电机状态检测模式


  对于一些较为重要的生产工序而言,其通常需要电机保持长时间、连续不间断地运行,在这样的工序当中配置状态监测系统能够起到如下作用:一是能够对电机进行有效的保护,提前发现电机中潜在的故障和隐患问题,避免突发性故障引起设备损坏和危及操作人员人身安全的情况发生;二是对电机的运行状态参数进行持续监测与采集,并将采集到的数据信息存储到数据库当中,通过对参数的比较分析,对电机的实际运行状态进行评估,为检修提供依据。


  1.1、保护性监测


  保护性监测模式是从确保电机运行安全的角度出发,其能够提供与电机运行状态有关的参数。采用该监测模式对电机状态进行监测时,需要将传感器安装在被监测电机上,以此来对电机进行连续不间断地监测,通过测量值与设定值的比较,如果测量值超限,便会发出报警信号,并在达到危险值时,自行切断电路,使电机停止运行,防止故障问题进一步扩大,造成电机损坏。


  1.2、预知性监测


  预知性监测模式是从评估电机运行状态的角度出发,主要包括电机运行状态的趋势预测与分析两个方面,通过对变量与其它参量之间关系的处理,评估电机当前的运行情况。该监测模式可应用于监测电机的轴承、齿轮箱、转子等等,由于这些部件在出现故障的初期,均会伴随有相应的征兆,借助频谱分析,便可及时发现故障问题,给维修工作提供依据。


  2、电机状态检测技术与应用


  2.1、电流监测技术


  电流监测技术在电机中比较常见,它是目前电机监测有效的方式之一。由于电流信号的采集比较容易,因此可将之做成非侵入式,这种监测技术较为突出的应用优势在于能够与电机保护和调速系统进行有效集成。当电机的定子绕组发生匝间短路故障时,可将负序电流及负序阻抗作为故障监测及诊断依据;若是电机出现气隙偏心问题时,在圆周上气隙磁导会呈现出不均匀分布的状态,这样便可在定子电流中感应出故障特征的谐波分量,从而对故障性质进行判断。


  2.2、振动监测技术


  振动监测技术是一种借助振动传感器对电机轴承或机座振动频率进行监测的方法。电机处于正常运行状态时,轴承及机座的振动频率一般不会出现较大的变化,如果电机发生故障,则会导致轴承的振动频率出现变化,通过传感器可以对电机的振动频率进行实时采集,与已知的故障特征频率进行比较后,可以判断故障的性质,并找出故障部位。


  2.3、温度监测技术


  温度监测技术是通过埋置在电机轴承、定子绕组等部位的温度传感器,对电机运行过程中的温度信号进行检测,从而判断电机是否存在故障。温度监测是应用较早的一种电动机状态监测方法,虽然这种方法能够对电机的运行状态进行监测,但由于受传感器布设位置的限制,使其很难准确对电机故障进行定位,所以这种监测技术常被用于电机的运行状态分析。


  2.4、功率监测技术


  功率检测技术是一种新型的电机状态监测技术,其主要是通过对电机运行过程中瞬时功率的分析进行故障监测与诊断。对线电压与线电流构成的瞬时功率进行监测,能够发现电机转子侧的故障问题;对三相线电压与线电流构成的瞬时功率进行监测,可以诊断电机的其它故障问题。


  3、电机状态监测与故障诊断


  电机状态检测和故障诊断技术是应用先进的测试、分析机器和计算机技术,检查和识别电机及其驱动设备的实时状态,诊断它是否正常,并能给出故障诊断与预测未来电机状态的技术。电机状态监测和故障诊断是根据电机运行时产生的不同信息的变化规律,识别电机运行状态是正常还是异常,因此通常包括了信息数据采集、数据处理,模式识别、故障诊断等过程。振动状态监测


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