MF102電機(jī)故障綜合在線檢測儀

1、MF102電機(jī)故障綜合在線檢測儀用戶使用說明書中國華電南京農(nóng)網(wǎng)城網(wǎng)工程有限公司(C)Copyright NJCHEC，2007-2008.All rights reserved企業(yè)簡介中國華電南京農(nóng)網(wǎng)城網(wǎng)工程有限公司依托華電集團(tuán)總公司的雄厚實力和國電南京自動化股份有限公司的技術(shù)優(yōu)勢，在中低壓變電站綜合自動化系統(tǒng)，發(fā)電廠、廠用系統(tǒng)保護(hù)，電力故障錄波系統(tǒng)，自動準(zhǔn)同期裝置，高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)等方面進(jìn)行技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、工程技術(shù)，并進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)。公司被國家經(jīng)貿(mào)委推薦為第一批全國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造所須設(shè)備產(chǎn)品及生產(chǎn)企業(yè)。（國經(jīng)貿(mào)電力1988844號）公司具備強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊，與著名高校

2、東南大學(xué)電氣工程學(xué)院深度合作，以國際領(lǐng)先的技術(shù)和理念，開發(fā)出MF系列電機(jī)故障綜合在線檢測產(chǎn)品，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、煤炭、化工，鋼鐵，水泥等系統(tǒng)的各類異步電機(jī)上，深受用戶的好評。公司始終貫徹“誠信為本，客戶至上，堅持創(chuàng)新，追求卓越”的價值理念。經(jīng)過多年的發(fā)展積累，公司擁有一支高水平，資深的電力自動化技術(shù)人才隊伍，結(jié)合著名高等學(xué)府先進(jìn)的理論及強(qiáng)大的研發(fā)能力，竭誠為廣大用戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。歡迎您使用中國華電南京農(nóng)網(wǎng)城網(wǎng)工程公司電機(jī)故障檢測產(chǎn)品，本手冊將詳細(xì)為您介紹MF102電機(jī)故障檢測儀的產(chǎn)品特點(diǎn)，系統(tǒng)軟件及使用方法，請您仔細(xì)閱讀！您在使用過程中，若有疑問，請直接與公司技術(shù)服務(wù)

3、部聯(lián)系，我們將竭誠為您提供優(yōu)秀的技術(shù)支持！目 錄 一、MF102電機(jī)故障綜合在線檢測儀簡述21.1 概述21.2 主要功能31.3 應(yīng)用范圍4二、MF102電機(jī)故障綜合在線檢測儀操作步驟52.1 測試前的準(zhǔn)備工作52.2測試步驟5三、系統(tǒng)基本原理及算法93.1 數(shù)據(jù)處理算法簡介93.2 MF102技術(shù)創(chuàng)新103.3系統(tǒng)軟件流程圖：11四、裝置的主要技術(shù)特點(diǎn)及技術(shù)規(guī)格124.1 技術(shù)特點(diǎn)124.2 主要技術(shù)規(guī)格13五、裝箱清單14一、MF102電機(jī)故障綜合在線檢測儀簡述1.1 概述異步電機(jī)是我國工礦企業(yè)設(shè)備的原動力，廣泛應(yīng)用在核電、火電、化工、鋼鐵、煤礦、船舶、建材等領(lǐng)域。本公司與東南大學(xué)電氣工

4、程學(xué)院聯(lián)合研制開發(fā)的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)是主要用于大中型異步電機(jī)的故障診斷，打破了國外對此方面技術(shù)的壟斷，為國內(nèi)首創(chuàng)的新型電機(jī)故障檢測設(shè)備。MF102檢測的電機(jī)故障類型主要分為轉(zhuǎn)子故障和定子故障兩部分：（一）、轉(zhuǎn)子故障1籠形轉(zhuǎn)子斷條。這會造成電動機(jī)起動困難；運(yùn)行時出現(xiàn)過載發(fā)熱或振動。產(chǎn)生故障的原因主要有：制造中焊接工藝不當(dāng)，焊接不牢固，發(fā)生脫焊；運(yùn)行中帶負(fù)載頻繁起動、制動；過載運(yùn)行；生產(chǎn)機(jī)械的振動以及運(yùn)行操作不當(dāng)使轉(zhuǎn)子繞組電流密度過大等。 2轉(zhuǎn)子偏心。產(chǎn)生的原因首先是制造工藝不精，轉(zhuǎn)子不是按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格來制造，其次是軸承老化。 3轉(zhuǎn)子軸承振動。主要是由電動機(jī)機(jī)械故障，軸承損壞等原因造成的。（二）、定

5、子故障1繞組匝間短路。主要是由電機(jī)過載、過電壓、單相運(yùn)行或?qū)Ь€絕緣不良以及線圈老化等造成的。 2繞組絕緣電阻降低。繞組絕緣受潮、絕緣表面和縫隙中浸入塵垢、油污及化學(xué)腐蝕氣體均會引起絕緣電阻下降。MF102是國內(nèi)首家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的便攜一體式電機(jī)故障智能診斷系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于電力、煤礦、化工、鋼鐵、水泥、船舶等領(lǐng)域的各類異步電機(jī)。MF102電機(jī)診斷系統(tǒng)通過在線檢測運(yùn)行電流，對運(yùn)行電流進(jìn)行頻譜分析,能夠自動找出電機(jī)故障特征頻率，經(jīng)過運(yùn)算分析后給出診斷結(jié)果.MF102電機(jī)故障診斷系統(tǒng)能夠長期在線和定期在線對大、中、小型電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測以及故障診斷，通過監(jiān)測和診斷的結(jié)果判斷電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)從而來確定

6、檢修方案，能夠極大地減少檢修時間，提高生產(chǎn)效益，避免惡性故障發(fā)生。MF-102與第一代產(chǎn)品MF-101相比，在故障診斷算法和人機(jī)交互界面上有了本質(zhì)改變。MF-102采用了更精確更快速的算法,取代了MF-101采用的自適應(yīng)陷波算法，將精度提高了兩個數(shù)量級，克服了自適應(yīng)陷波算法難以把定子電流中的故障分量和基波頻率分量分離的缺點(diǎn)，同時提高了診斷速度，MF-102可以在1秒內(nèi)完成數(shù)據(jù)運(yùn)算，向客戶提供診斷結(jié)果。MF-102具有友好的人機(jī)交互界面，采用真彩屏進(jìn)行故障頻譜顯示，通過觸摸屏接受用戶指令輸入，采用DSP和ARM的雙處理器模式，DSP作為信號采集和信號處理器，ARM負(fù)責(zé)人機(jī)接口和上位機(jī)通信。用戶通

7、過MF102可以一目了然的看到故障分量，MF102具有結(jié)構(gòu)清晰、擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。此外，MF102還內(nèi)置了32M閃存，具有強(qiáng)大的存儲功能，可以將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)存儲在裝置中，在任何時間場合可以提取出來進(jìn)行分析與研究。圖1.1 MF102外觀圖1.2 主要功能異步電機(jī)作為生產(chǎn)動力被廣泛使用，能否及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)電機(jī)的早期故障已引起各國的學(xué)者和工程師的普遍重視。轉(zhuǎn)子斷條、轉(zhuǎn)子偏心、振動是大、中型三相籠形異步電機(jī)常見的故障。MF-102融合數(shù)字變頻、小波變換、傅立葉變換、希爾伯特變換等先進(jìn)算法可以精確診斷電機(jī)故障情況，有效的提高了裝置的精度和靈敏度，是故障診斷算法的一次巨大的革新。此外，在裝置的實

8、現(xiàn)上，采用TFT真彩屏進(jìn)行時域波形和頻譜波形顯示，使用觸摸屏進(jìn)行輸入，人機(jī)界面友好，易于用戶操作，能夠存儲1萬組以上的電機(jī)數(shù)據(jù)，可以對電機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行橫向和縱向比較分析。主要功能如下：² 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條診斷² 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心診斷² 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子振動診斷² 匝間短路診斷² 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率等參數(shù)測量² 電機(jī)啟動電流測量和記錄² 諧波分析² 提供快速的通訊接口（USB、UART、LAN）。² 可以兼作錄波器使用，存儲數(shù)據(jù)量為32M。² 配置大容量電池獨(dú)立運(yùn)行，現(xiàn)場測試可不受電源限制（無需外接電源）

9、。1.3 應(yīng)用范圍化工、鋼鐵、電力、煤礦、船舶、油田等領(lǐng)域。二、MF102電機(jī)故障綜合在線檢測儀操作步驟2.1 測試前的準(zhǔn)備工作(1) MF102充電說明。充電方法：將MF102測試儀接上電源線，接入220V交流電，此時充電開始，充電時間大于1小時（首次充電時間應(yīng)大于10小時），充電完成后，即可去現(xiàn)場進(jìn)行測試。(2) 鉗型電流傳感器Ø 鉗型電流傳感器簡介本系統(tǒng)采用瑞士LEM公司的鉗形電流傳感器,該鉗形電流傳感器實現(xiàn)了電氣隔離，采集電機(jī)定子電流信號（二次側(cè)采樣），把電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。Ø 鉗型電流傳感器使用方法使用前需給電流傳感器安裝9V電池,測量時只需要把鉗形電流傳感器

10、夾在待測電流的導(dǎo)線上，打開傳感器電源開關(guān)即可，測量結(jié)束后，關(guān)閉電源開關(guān)，取下電池。(3) 接通裝置電源，這時觸摸屏亮，說明裝置工作正常。2.2測試步驟（1）將鉗形電流表的插頭接到裝置的信號輸入口。（2）打開裝置的電源開關(guān)，等待裝置進(jìn)入工作界面。（3）將鉗形電流表夾到電機(jī)的三相的任一相電纜后打開鉗形電流表的電源開關(guān)，可以看見鉗形電流表的電源指示亮。（4）點(diǎn)擊裝置的觸摸屏的連續(xù)測試按鈕。圖2.1 操作界面1（5）觀察時域波形是否是正弦信號，再觀察信號強(qiáng)度是否為黑色字體，如果為紅色字體則說明信號太強(qiáng)或太弱，需要調(diào)整信號的強(qiáng)度。（6）觀察信號的頻譜波形，如果故障頻譜幅值超過直流分量的幅值，可以診斷為故

11、障；如果故障頻譜幅值低于直流分量的幅值，則可以診斷為正常，如下圖所示。圖2.2 正常 圖2.3 故障（7）如果需要將一幀頻譜數(shù)據(jù)保存到裝置中，可以點(diǎn)擊裝置界面左下角的保存按鈕，就會出現(xiàn)保存數(shù)據(jù)對話框，在保存數(shù)據(jù)對話框中輸入保存的編號后按確定按鈕，就可以將一幀數(shù)據(jù)保存到裝置中。圖2.4 操作界面2圖2.5 操作界面3（8）點(diǎn)擊裝置操作界面上的查看按鈕就可以出現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄對話框，點(diǎn)擊相應(yīng)的記錄編號，在被點(diǎn)擊后的記錄編號上就會出現(xiàn)深藍(lán)色反白顯示，在點(diǎn)擊操作界面上的確定按鈕，就可以將記錄數(shù)據(jù)用圖形的方式顯示出來，以便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。圖2.6 操作界面4三、系統(tǒng)基本原理及算法3.1 數(shù)據(jù)處理算法簡介判斷

12、電機(jī)是否存在故障需要在頻域中觀察故障頻率分量，而采集得到的定子電流信號屬于時域信號，其最簡單的方法就是直接對其進(jìn)行傅立葉變換；根據(jù)電機(jī)故障頻率分布原理，異步電機(jī)在正常運(yùn)行時轉(zhuǎn)差率很小，就導(dǎo)致故障頻率和基波頻率靠的很近；理論和實踐已經(jīng)證明即使出現(xiàn)斷條故障，故障頻率分量的幅值也很小，不會超過基波頻率的5%，因此電機(jī)故障頻率分布和故障頻率幅值的特點(diǎn)使得普通的傅立葉變換法難以準(zhǔn)確判斷電機(jī)故障。為了解決這樣的問題，本公司第一代故障檢測儀MF101采取了自適應(yīng)陷波濾波的方法，但是自適應(yīng)陷波濾波難以把定子電流中的故障分量和基波分量成功分離，對現(xiàn)場的診斷帶來一定的影響。鑒于以上原因，公司最新研制了MF-102

13、電機(jī)故障綜合檢測儀，MF-102采用了更精確的更先進(jìn)的頻率變換技術(shù)取代MF-101所采用的自適應(yīng)陷波原理，將精度提高了兩個數(shù)量級，克服了自適應(yīng)陷波的缺點(diǎn)，同時提高了診斷速度，MF-102可以在1秒內(nèi)完成數(shù)據(jù)運(yùn)算，向客戶提供診斷結(jié)果，是國內(nèi)電機(jī)故障診斷檢測裝置的一次巨大的革新。（1）傅立葉變換基本原理：傅立葉變換是眾多科學(xué)領(lǐng)域（特別是信號處理、圖像處理、量子物理等）重要應(yīng)用工具之一。從實用的觀點(diǎn)看，當(dāng)人們考慮傅立葉分析的時候，通常是指傅立葉變換和級數(shù)。從物理意義上講，傅立葉變換的實質(zhì)是把這個波形分解成許多不同頻率的正弦波的疊加，這樣就可以將對原函數(shù)的研究轉(zhuǎn)化為對其權(quán)系數(shù)即其傅立葉變換的研究 。在

14、實際應(yīng)用中，通常采用為2的整數(shù)次冪的傅立葉變換，這樣在計算系數(shù)時可以采用蝶形算法等快速計算方法進(jìn)行計算，提高計算效率，所以就把基于2的整數(shù)次冪的蝶形算法稱快速傅立葉變換（FFT）。對采樣信號進(jìn)行傅立葉計算，實際上是對無限長的信號進(jìn)行截斷，截斷帶來的能量泄漏勢必會影響信號分析的精度。（2）短時傅立葉變換：傅立葉變換是一種整體變換，即對信號的表征要么完全在時域，要么完全在頻域，作為頻域表示的功率譜并不能告訴我們其中頻率分量出現(xiàn)在什么時候及其變化情況。然而，在許多實際應(yīng)用場合，信號是非平穩(wěn)的，其統(tǒng)計量是時變函數(shù)，只是了解信號在時域或頻域的全局特性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，最希望得到的乃是信號頻譜隨時間變化的情況

15、，為此需要使用時間和頻率的聯(lián)合函數(shù)來表示信號，短時傅立葉變換就具備了上述特點(diǎn)，特別是應(yīng)用于電機(jī)起動過程中的故障診斷分析，更體現(xiàn)了其優(yōu)越性。3.2 MF102技術(shù)創(chuàng)新(1)在國際上首次采用頻率變換技術(shù)、連續(xù)細(xì)化傅立葉變換、檢測閾值自整定技術(shù)，融合并應(yīng)用于異步電動機(jī)故障檢測領(lǐng)域，高靈敏度又高可靠性地實現(xiàn)在線檢測異步電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條。(2)采用小波分析、自適應(yīng)濾波、檢測閾值自整定技術(shù)，精確實現(xiàn)在線檢測異步電機(jī)軸承故障、電機(jī)振動和轉(zhuǎn)子偏心。(3)在國際上首次實現(xiàn)采用異步電動機(jī)定子負(fù)序視在阻抗濾波值及定子視在阻抗角作為故障特征量，精確在線檢測異步電動機(jī)定子繞組匝間短路故障。(4) 采用超高速數(shù)模轉(zhuǎn)換、軟自動

16、增益控制以及大容量存儲器可以實現(xiàn)電機(jī)的啟動電流和穩(wěn)態(tài)電流的測量和錄波。(5) 采用超長數(shù)據(jù)分析、高性能DSP芯片，大大提高了頻率分辨率和診斷結(jié)果的精確性。(6) 國內(nèi)首次采用嵌入式軟硬件平臺，無需臺式電腦或筆記本電腦的支持，便于攜帶,并且采用圖形化界面，便于操作，用戶無須具備專業(yè)知識即可操作。 3.3系統(tǒng)軟件流程圖：開始系統(tǒng)初始化讀取采樣參數(shù)配置系統(tǒng) 重新配置系統(tǒng)？ Y讀取配置參數(shù) N啟動采樣函數(shù)？ Y模擬信號采樣刷新緩沖區(qū)數(shù)據(jù) N直流陷波 數(shù)字信號頻率變換 離散傅里葉變換 功率分量計算 結(jié)束處理頻譜信息發(fā)送至顯示緩沖區(qū) 圖3.1 系統(tǒng)軟件流程圖四、裝置的主要技術(shù)特點(diǎn)及技術(shù)規(guī)格4.1 技術(shù)特點(diǎn)

17、Ø 電壓放大器 它是信號采集、A/D轉(zhuǎn)換中的關(guān)鍵器件，對其精度、轉(zhuǎn)換時間、回轉(zhuǎn)率、抗干擾性、溫度適應(yīng)性等方面都提出了嚴(yán)格的要求。Ø A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器 是數(shù)據(jù)處理的重要模塊，它的精度直接影響該故障診斷儀的診斷結(jié)果，由于故障特征量的幅值與基波幅值相差可達(dá)60dB，本裝置選用了16位高分辨率A/D采樣器件。 Ø 信號采集方式 為了實現(xiàn)電氣隔離和現(xiàn)場實際的需要，本系統(tǒng)采用了高性能鉗型電流傳感器，其功能是采集電機(jī)定子電流信號（二次側(cè)采樣），把電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。 Ø 信號處理核心 本裝置采用TI公司的高速數(shù)字信號處理器，具有改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、一組程序總線、三組數(shù)

18、據(jù)總線、高度并行的算術(shù)邏輯單元ALU、專用的硬件邏輯、片內(nèi)存儲器、片外外設(shè)和高度專業(yè)化的指令集。在處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)時體現(xiàn)了其專業(yè)優(yōu)勢。 Ø 人機(jī)交互核心 本裝置采用ARM微控制器，實現(xiàn)了友好的人機(jī)交互界面，ARM芯片對整個系統(tǒng)進(jìn)行全局管理，將DSP處理后的數(shù)據(jù)傳送到觸摸屏上，用戶可以一目了然的看到結(jié)果，從而采取相應(yīng)的處理措施。4.2 主要技術(shù)規(guī)格Ø 基本參數(shù) 電源：AC 220V/20W電池：11000mAh，待機(jī)5小時USB：2.0UART：115200BVGA分辨率：640×480Ø 采樣輸入范圍：電壓：0.03V3V RMS/5200Hz電流：3A6A（3060A），5A15A（50150A），10A30A（100300A）采樣頻率：1000Hz頻譜分辨率：0.0625HzØ 環(huán)境條件 環(huán)境溫度：工作：-40+60貯存：-55+85相對濕度：590大氣壓力：80110Kpa（相對海拔高度2km以下）Ø 具有掉電保持功能五、裝箱清單Ø MF102電機(jī)故障綜合檢測儀一臺&