電機(jī)的在線監(jiān)測與診斷

1、.電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷.電機(jī)的故障特點(diǎn)與診斷內(nèi)容故障識別必須對診斷對象的各種性能、結(jié)構(gòu)、各種參數(shù)故障識別必須對診斷對象的各種性能、結(jié)構(gòu)、各種參數(shù)非常熟悉。非常熟悉。電機(jī)包含有以下幾個(gè)獨(dú)立相互關(guān)聯(lián)的工作系統(tǒng)：電路系電機(jī)包含有以下幾個(gè)獨(dú)立相互關(guān)聯(lián)的工作系統(tǒng)：電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和通風(fēng)散熱系統(tǒng)。統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和通風(fēng)散熱系統(tǒng)。電機(jī)組成部分：定子、轉(zhuǎn)子、軸承裝置、底板及一些附電機(jī)組成部分：定子、轉(zhuǎn)子、軸承裝置、底板及一些附屬結(jié)構(gòu)（如風(fēng)扇、換向器等）。屬結(jié)構(gòu)（如風(fēng)扇、換向器等）。一個(gè)故障在電機(jī)上常常表現(xiàn)出多種的故障征兆。也有幾一個(gè)故障在電機(jī)上常常表現(xiàn)出多種的故障征兆。

2、也有幾個(gè)故障起因反映同一個(gè)故障征兆個(gè)故障起因反映同一個(gè)故障征兆 .籠型異步電動機(jī)因籠條斷裂時(shí)，就會出現(xiàn)振動增加，起動時(shí)籠型異步電動機(jī)因籠條斷裂時(shí)，就會出現(xiàn)振動增加，起動時(shí)間延長，定子電流擺動，電機(jī)滑差增加，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩波動，溫間延長，定子電流擺動，電機(jī)滑差增加，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩波動，溫升增高等故障征兆升增高等故障征兆一臺直流電機(jī)運(yùn)行中由于過載、機(jī)械振動、換向器變形、維一臺直流電機(jī)運(yùn)行中由于過載、機(jī)械振動、換向器變形、維護(hù)不當(dāng)、濕度過低等諸原因，造成換向惡化故障。護(hù)不當(dāng)、濕度過低等諸原因，造成換向惡化故障。 惡劣的環(huán)境和苛刻的運(yùn)行條件，以及超過技術(shù)條件所規(guī)定的惡劣的環(huán)境和苛刻的運(yùn)行條件，以及超過技術(shù)條件所規(guī)

3、定的允許范圍運(yùn)行，往往是直接導(dǎo)致電機(jī)故障的起因允許范圍運(yùn)行，往往是直接導(dǎo)致電機(jī)故障的起因 .電機(jī)的故障特點(diǎn)與診斷內(nèi)容電機(jī)典型故障歸納：電機(jī)典型故障歸納：1、定子鐵心故障、定子鐵心故障通常發(fā)生在大型汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)上，主要是鐵心深處的過熱通常發(fā)生在大型汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)上，主要是鐵心深處的過熱問題問題 早期征兆是大的環(huán)路電流、高溫和絕緣材料的熱解早期征兆是大的環(huán)路電流、高溫和絕緣材料的熱解2、繞組絕緣故障、繞組絕緣故障原因：絕緣老化，絕緣缺陷及引線套管受污染原因：絕緣老化，絕緣缺陷及引線套管受污染主要癥狀：定子繞組局部放電量的增加主要癥狀：定子繞組局部放電量的增加.發(fā)電機(jī)中常用局部放電（發(fā)電機(jī)中常用局部放

4、電（PD）在線監(jiān)測這類故障）在線監(jiān)測這類故障感應(yīng)電動機(jī)中常用定子電流信號分析確定定子繞組故障感應(yīng)電動機(jī)中常用定子電流信號分析確定定子繞組故障3、定子繞組股線故障（發(fā)電機(jī)）、定子繞組股線故障（發(fā)電機(jī)）股線間短路產(chǎn)生電弧發(fā)電、可能發(fā)展接地故障或相間短路股線間短路產(chǎn)生電弧發(fā)電、可能發(fā)展接地故障或相間短路故障故障征兆：水冷電機(jī)的冷卻水中有絕緣材料熱解產(chǎn)生的氣體征兆：水冷電機(jī)的冷卻水中有絕緣材料熱解產(chǎn)生的氣體.4、定子端部線圈故障、定子端部線圈故障運(yùn)行過程產(chǎn)生的沖擊力使定子端部繞組發(fā)生位移，從而引運(yùn)行過程產(chǎn)生的沖擊力使定子端部繞組發(fā)生位移，從而引發(fā)絕緣劣化和發(fā)生局部放電發(fā)絕緣劣化和發(fā)生局部放電征兆：振動

5、和局部放電征兆：振動和局部放電5、冷卻水系統(tǒng)故障、冷卻水系統(tǒng)故障征兆：定子線棒或冷卻水溫度偏高、絕緣材料熱解及可能征兆：定子線棒或冷卻水溫度偏高、絕緣材料熱解及可能引起的放電引起的放電6、轉(zhuǎn)子繞組故障（異步電動機(jī)）、轉(zhuǎn)子繞組故障（異步電動機(jī)）.轉(zhuǎn)子故障主要有轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂，這將引起轉(zhuǎn)矩跳動，轉(zhuǎn)速波轉(zhuǎn)子故障主要有轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂，這將引起轉(zhuǎn)矩跳動，轉(zhuǎn)速波動，轉(zhuǎn)子振動以及過熱等動，轉(zhuǎn)子振動以及過熱等 最常見的檢測方法是定子電流監(jiān)測（監(jiān)測效果較困難），常最常見的檢測方法是定子電流監(jiān)測（監(jiān)測效果較困難），常采用振動和絕緣材料熱解監(jiān)測方法。采用振動和絕緣材料熱解監(jiān)測方法。7、轉(zhuǎn)子繞組故障（發(fā)電機(jī)）、轉(zhuǎn)子繞組故

6、障（發(fā)電機(jī)）主要是匝間短路故障。匝間短路可能由于發(fā)電機(jī)在低速啟動主要是匝間短路故障。匝間短路可能由于發(fā)電機(jī)在低速啟動或停車時(shí)，槽中導(dǎo)體表面的污物引起了電弧，或者是巨大的或停車時(shí)，槽中導(dǎo)體表面的污物引起了電弧，或者是巨大的離心力和高溫影響了繞組和繞組絕緣。離心力和高溫影響了繞組和繞組絕緣。匝間短路故障可引起局部過熱甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地。匝間短路故障可引起局部過熱甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地。.通用的監(jiān)測方法是采用氣隙磁密監(jiān)測，通過探測氣隙磁密，通用的監(jiān)測方法是采用氣隙磁密監(jiān)測，通過探測氣隙磁密，可以確定匝間短路的數(shù)量和位置；監(jiān)測軸承振動是否加強(qiáng)?？梢源_定匝間短路的數(shù)量和位置；監(jiān)測軸承振動是否加強(qiáng)。8、轉(zhuǎn)子本體故

7、障（各類電機(jī)）、轉(zhuǎn)子本體故障（各類電機(jī)）主要由巨大的轉(zhuǎn)子離心力、大的負(fù)序暫態(tài)電流和轉(zhuǎn)子不同主要由巨大的轉(zhuǎn)子離心力、大的負(fù)序暫態(tài)電流和轉(zhuǎn)子不同心引起心引起 征兆：軸承處過量的振動征兆：軸承處過量的振動.對不同故障進(jìn)行相對應(yīng)特征量的監(jiān)測對不同故障進(jìn)行相對應(yīng)特征量的監(jiān)測1、放電監(jiān)測、放電監(jiān)測2、溫度監(jiān)測、溫度監(jiān)測3、熱解產(chǎn)生的微粒監(jiān)測、熱解產(chǎn)生的微粒監(jiān)測4、振動監(jiān)測、振動監(jiān)測5、氣隙磁密監(jiān)測、氣隙磁密監(jiān)測.第一章 電機(jī)紅外診斷.第一章 電機(jī)紅外診斷 一、紅外診斷基礎(chǔ)一、紅外診斷基礎(chǔ). 1.紅外線位置.2. 紅外測溫具有下列特點(diǎn)(1)測溫范圍廣；-170+3200。(2)測溫精度高：可分辨0.01K或

8、更小。(3) 反應(yīng)速度快：可在幾毫秒內(nèi)測出物體的溫度。(4)可測小目標(biāo)：最小可測出直徑為7.5um的目標(biāo)溫度。(5) 不接觸被測物體，不破壞其溫度場。(6)測距可遠(yuǎn)可近。.3. 紅外測溫與接觸測溫性能比較 .4.紅外熱像儀n紅外熱像儀（熱成像儀或紅外熱成像儀）：是通過非接觸探測紅外能量（熱量），并將其轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測設(shè)備。n紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y到的熱量精確量化，不僅能夠觀察熱圖像，還能夠?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識別和嚴(yán)格分析。.圖10-2-8 紅外熱像儀基本原理框圖.第七章 電機(jī)紅外診斷 二、紅外診斷技術(shù)二、紅外診斷技術(shù).1.紅外

9、診斷技術(shù)的構(gòu)成紅外診斷技術(shù)的構(gòu)成n一臺運(yùn)轉(zhuǎn)中的設(shè)備，當(dāng)其零部件產(chǎn)生故障時(shí)，設(shè)備的整體或局部的熱平衡會受到破壞或影響，設(shè)備內(nèi)部的熱必然逐步到達(dá)其外部表面，導(dǎo)致外表溫度場分布的變化。n紅外檢測技術(shù)捕捉到這些紅外輻射的信息，通過檢測結(jié)果總結(jié)分析，可以發(fā)現(xiàn):n不同部位有不同的溫度界限，n同一部位在不同故障情況下有不同的溫度等級。n確診出設(shè)備的故障性質(zhì)、部位和程度，進(jìn)而預(yù)測故障發(fā)展趨勢和設(shè)備的壽命。n如圖所示.n紅外診斷技術(shù)的構(gòu)成紅外診斷技術(shù)的構(gòu)成.2. 紅外熱像儀的測溫方法紅外熱像儀的測溫方法1模擬量測溫方法模擬量測溫方法n較早期的紅外熱像儀，利用熱像儀輸出的視頻模擬信號測量物體的溫度，實(shí)質(zhì)上就是測量

10、物體視頻信號的幅度。2智能化測溫方法智能化測溫方法n運(yùn)用微處理機(jī),擺脫模擬量的非線性校正和疊加的繁瑣過程。n通過多路模擬開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器分別獲得被測物體圖像圖像信號電壓信號電壓與參考黑體溫度電壓參考黑體溫度電壓的數(shù)值;n然后根據(jù)各自的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；n比模擬量方法精確3軟件化測溫方法軟件化測溫方法n配置有完整的圖像處理系統(tǒng)，它包括相應(yīng)的硬件和軟件。n利用該軟件，測量并顯示出目標(biāo)及其熱圖像上任意位置點(diǎn)溫度值的精確結(jié)果和區(qū)域分析結(jié)果等。 . 三、電機(jī)紅外診斷實(shí)例三、電機(jī)紅外診斷實(shí)例.1.電機(jī)故障的產(chǎn)生、特征與發(fā)展（以發(fā)電機(jī)為例） .實(shí)例1. 發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故障紅外診斷障

11、紅外診斷（1）基本原理n繞組有電阻，通電發(fā)熱n當(dāng)發(fā)電機(jī)容量確定后，線棒固有電阻即為定值。n大型發(fā)電機(jī)，每相繞組線棒接頭可達(dá)上千個(gè)，如果各接頭接觸電阻彼此不等，其中焊接不良的接頭必然接觸電阻大、發(fā)熱量多和溫升也高。n因此，定子線棒焊接質(zhì)量的紅外診斷，實(shí)質(zhì)上就是在向定子某一支路（或一相）繞組通入相同電流的條件下，用紅外熱像儀測量和比較各接頭溫度（或溫升）來進(jìn)行判別的。.實(shí)例1. 發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故障紅個(gè)診斷發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故障紅個(gè)診斷圖圖10-4-3 實(shí)測一臺實(shí)測一臺50MW水輪發(fā)電機(jī)定子線棒接頭溫水輪發(fā)電機(jī)定子線棒接頭溫度分布直方圖度分布直方圖最右力部分為高溫.實(shí)例1. 發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故

12、障紅個(gè)發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故障紅個(gè)診斷診斷（2）判據(jù)判據(jù) 屬于以下情況之一的線棒接頭應(yīng)該判為焊接質(zhì)量不合格（或已出現(xiàn)焊接故障）n1）熱像不連續(xù)且溫升超過平均溫升10者；或溫升超過平均溫升10，且在溫度分布直方圖中遠(yuǎn)離溫度連續(xù)分布區(qū)的接頭。n2）當(dāng)已知接頭絕緣層內(nèi)外表面溫度降時(shí)，在額定電流下，線棒接頭表面溫度推算到接頭內(nèi)的溫度值超過110者。.（3） 圖圖10-4-4 發(fā)電機(jī)定子線棒接頭焊接故障發(fā)電機(jī)定子線棒接頭焊接故障熱像圖熱像圖 .實(shí)例2. 定子鐵心故障的紅外診斷n發(fā)電機(jī)定子鐵心故障主要是鐵心局部短鐵心局部短路路，n這些短路點(diǎn)多數(shù)出現(xiàn)在定子齒部齒部表面，也有些在槽部，但很少發(fā)生在鐵心內(nèi)部和軛背

13、。.實(shí)例2. 定子鐵心故障的紅外診斷（1）定子鐵心故障的紅外檢測方法）定子鐵心故障的紅外檢測方法n在運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)定子鐵心封閉在機(jī)殼內(nèi)，無法進(jìn)行在線監(jiān)測；n只能在靜態(tài)下抽出轉(zhuǎn)子，外施電源勵磁外施電源勵磁，使定子鐵心磁通密度接近額定值磁通密度接近額定值，借助鐵損產(chǎn)生的溫升進(jìn)行鐵心故障的紅外檢測。n具體方法：n通入的勵磁電流應(yīng)可使鐵心產(chǎn)生約1.0T的磁通密度；n測量鐵心在圓周方向的磁通密度分布磁通密度分布并作出曲線，n利用原有鐵心和線棒溫度測點(diǎn)監(jiān)視和控制鐵心溫度鐵心溫度不得超過允許值不得超過允許值(105)。n在磁通密度1.0T下持續(xù)試驗(yàn)時(shí)間為90min，n如果故障點(diǎn)不能明顯暴露不能明顯暴露出

14、來，試驗(yàn)磁通密度可增大到1.4T，持續(xù)時(shí)間為45min。.實(shí)例2. 定子鐵心故障的紅外診斷（1）定子鐵心故障的紅外檢測方法）定子鐵心故障的紅外檢測方法水輪發(fā)電機(jī)：水輪發(fā)電機(jī)：n定子鐵心軸向較短，直徑很大，n可把紅外熱像儀置于鐵心中央，沿鐵心內(nèi)圓的圓周方向掃描，并記錄掃描熱像。n把這些熱像連接起來，相當(dāng)于定子鐵心內(nèi)圓展開n從施加勵磁時(shí)開始測試，每隔30min測量一次，直至溫升接近穩(wěn)定時(shí)為止。汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)n定子鐵心軸向較大、直徑較小，熱像儀置于鐵心兩端，對著鐵心內(nèi)圓掃描，記錄整個(gè)鐵心內(nèi)圓的熱像。n把這些熱像拼接起來呈扇形狀。 .實(shí)例2. 定子鐵心故障的紅外診斷 n圖10-4-5 良好定子鐵

15、心熱像圖 n圖10-4-6有三處缺陷的定子鐵心熱像圖 .實(shí)例3. 某發(fā)電機(jī)定子鐵心熱像圖某發(fā)電機(jī)定子鐵心熱像圖 a)勵磁機(jī)側(cè)左側(cè) b)汽輪機(jī)側(cè)左側(cè) .其它.第二章 電機(jī)絕緣診斷.一、電機(jī)絕緣老化一、電機(jī)絕緣老化.一、電機(jī)絕緣老化一、電機(jī)絕緣老化n電機(jī)在長期運(yùn)行后絕緣性能漸趨劣化，n絕緣結(jié)構(gòu)的老化是各種劣化的綜合表征。n造成電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)老化的因素因素很多：.1. 電機(jī)絕緣劣化因素電機(jī)絕緣劣化因素表表11-2-1 電機(jī)絕緣劣化因素及產(chǎn)生的劣化征象電機(jī)絕緣劣化因素及產(chǎn)生的劣化征象.2. 高壓交流電機(jī)絕緣劣化過程圖11-2-2 高壓交流電機(jī)絕緣劣化過程 .二、 電機(jī)絕緣的特征量 .1. 絕緣的特征量

16、1局部放電量、放電位置局部放電量、放電位置設(shè)備內(nèi)部絕緣(油、紙)若存在雜質(zhì)、氣泡，它會導(dǎo)致其內(nèi)部放電，日長月久就可能導(dǎo)致放電部位擴(kuò)大，最后擊穿。因此及早的監(jiān)測其放電量和放電位置，并及時(shí)維修處理，可避免大事故發(fā)生。但開始發(fā)生放電時(shí)，其放電量很小，難以測量及定位。2介質(zhì)損耗因數(shù)介質(zhì)損耗因數(shù) 介質(zhì)損耗因數(shù) 是表明設(shè)備絕緣狀態(tài)的重要參數(shù)之一，當(dāng)測得設(shè)備的大時(shí)，說明設(shè)備絕緣受潮，電導(dǎo)電流增大或內(nèi)部有局部放電。設(shè)備正常時(shí)其值在0.10.8之間。tgtg.1. 絕緣的特征量 3泄漏電流泄漏電流 對于一些設(shè)備不能測量值時(shí)，也可用測量泄漏電流方法確定設(shè)備絕緣受潮或損壞程度。4設(shè)備電容值設(shè)備電容值 設(shè)備中若進(jìn)水時(shí)

17、，其電容值會增大，但漏油時(shí)，其電容值會減少。規(guī)程規(guī)定當(dāng)電容值的偏差超出額定值-510范圍，應(yīng)停電檢查。上述4項(xiàng)特征參數(shù)中，局部放電是反映絕緣狀態(tài)最靈敏的量，其次值、電容值漏電流也可反映絕緣狀況。 .2. 電機(jī)絕緣診斷內(nèi)容電機(jī)絕緣診斷內(nèi)容.3. 我國關(guān)于交流電動機(jī)絕緣電阻的測量要求 （1）測量繞組的絕緣電阻和吸收比絕緣電阻和吸收比，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1）額定電壓為1000V以下，常溫下絕緣電阻值不應(yīng)低于0.5M；額定電壓為1000V及以上，在運(yùn)行溫度時(shí)的絕緣電阻值，定子繞組不應(yīng)低于每千伏1M，轉(zhuǎn)子繞組不應(yīng)低于每千伏0.5M。絕緣電阻溫度換算可按本標(biāo)準(zhǔn)附錄二的規(guī)定進(jìn)行。.3. 我國關(guān)于交流電動機(jī)絕

18、緣電阻的測量要求 2）1000V及以上的電動機(jī)應(yīng)測量吸收比。吸收比不應(yīng)低于1.2，中性點(diǎn)可拆開的應(yīng)分相測量。 注：進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，繞組的絕緣應(yīng)滿足本條第一、二款的要求。交流耐壓試驗(yàn)合格的電動機(jī)，當(dāng)其絕緣電阻值在接近運(yùn)行溫度、環(huán)氧粉云母絕緣的電動機(jī)則在常溫下不低于其額定電壓每千伏1M時(shí)，可以投入運(yùn)行。但在投運(yùn)前不應(yīng)再拆開端蓋進(jìn)行內(nèi)部作業(yè)。 .3. 我國關(guān)于交流電動機(jī)絕緣電阻的測量要求 （2）測量電動機(jī)軸承的絕緣電阻，當(dāng)有油管路連接時(shí)，應(yīng)在油管安裝后，采用1000V兆歐表測量，絕緣電阻值不應(yīng)低于0.5M。 .4. 絕緣診斷的程序 .6. 大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)縱覽 n測量絕緣系統(tǒng)整體性

19、的直接方法是直流、交流和(或)沖擊耐壓的擊穿強(qiáng)度試驗(yàn).n目前對新機(jī)和在役機(jī)組普遍采用的診斷性試驗(yàn)主要包括：n絕緣電阻及極化指數(shù)、n直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)、n交流耐壓試驗(yàn)、n介損增量試驗(yàn)、n局部放電測量;n另外還有手包絕緣表面對地電位試驗(yàn)、槽放電試驗(yàn)、紫外光檢測電暈試驗(yàn)等。.6. 大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)(1) 絕緣電阻及極化指數(shù)絕緣電阻及極化指數(shù)n影響絕緣電阻值的主要因素包括：表面雜質(zhì)(油污、絕緣表面受潮的粉塵、防暈層等)、濕度、溫度、試驗(yàn)電壓幅值、剩余電荷。n該試驗(yàn)對于發(fā)現(xiàn)繞組臟污和吸潮發(fā)現(xiàn)繞組臟污和吸潮是非常好的方法，當(dāng)然也能夠發(fā)現(xiàn)絕緣裂縫或穿透性絕緣故障。.6. 大型電機(jī)定子繞組絕

20、緣診斷性試驗(yàn)（2）交流耐壓試驗(yàn)）交流耐壓試驗(yàn)n交流耐壓的試驗(yàn)?zāi)康氖前l(fā)現(xiàn)繞組中的貫穿性缺陷。n其基本出發(fā)點(diǎn)是：如果繞組在高于運(yùn)行電壓的耐壓試驗(yàn)中未發(fā)生故障，當(dāng)其投入運(yùn)行時(shí)繞組應(yīng)不會很快發(fā)生因絕緣老化而導(dǎo)致的故障。n由于交流耐壓試驗(yàn)中絕緣系統(tǒng)的應(yīng)力分布與運(yùn)行中相同，因此更易于找到在系統(tǒng)有相對地故障時(shí)、非故障相過電壓可能導(dǎo)致的定子故障。n耐壓試驗(yàn)的結(jié)果是通過或未通過，沒有其他評估信息。.6. 大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（3）直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)）直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)n交流耐壓試驗(yàn)中絕緣系統(tǒng)的應(yīng)力分布取決于電容，n直流耐壓時(shí)電壓的分布取決于絕緣系統(tǒng)各部分的絕緣電阻，絕緣電阻小的部位承受電壓也低

21、。.6. 大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（4）介損增量試驗(yàn)）介損增量試驗(yàn)n介損試驗(yàn)：是用于確定高壓定子線圈中是否發(fā)生局部放電的間接方法，n由于局部放電大小可反映發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)劣化的程度，所以從介損增量試驗(yàn)中可以看出絕緣中是否存在比較普遍的缺陷。n理論上，在較低電壓時(shí)絕緣的介質(zhì)損耗與電壓無關(guān)，而當(dāng)電壓升高時(shí)，如果主絕緣中存在的空隙發(fā)生局放，局放產(chǎn)生的熱、光、聲所消耗的能量就表現(xiàn)為損耗的異常增加，測量的介損值相應(yīng)增加，將超過正常因介質(zhì)損耗而產(chǎn)生的數(shù)值。.6. 大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（5）局部放電試驗(yàn)）局部放電試驗(yàn)n局部放電是引起許多定子繞組絕緣故障產(chǎn)生的原因，也是早期故障的重要信號早期故障

22、的重要信號n局放試驗(yàn)是評估定子繞組狀態(tài)評估定子繞組狀態(tài)的很重要的一個(gè)診斷性試驗(yàn)。n局放脈沖的時(shí)間是毫微秒級的，其頻譜最高到幾百M(fèi)Hzn使用可以測量高頻信號的儀器就可以探測到PD脈沖電流。n局放試驗(yàn)的關(guān)鍵是被測量Qm （最高局放脈沖的幅值（最大視在局放量）)n按照測量方法的不同有以下幾種單位。n1) pC：實(shí)驗(yàn)室使用比較多，比較直觀；n2) mV：在示波器和脈沖幅值分析儀(PMA)上讀取，PMA還可以計(jì)算每段幅值脈沖的個(gè)數(shù)；n3) mA：使用工頻TA在示波器上讀??；n4) dB (分貝)：使用頻譜分析儀記錄脈沖時(shí)使用。.6. 大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（5）局部放電試驗(yàn)）局部放電試驗(yàn)n理論上

23、每個(gè)PD 脈沖的幅值與空隙的大小成正比，PD越大說明該缺陷越大。n與介損試驗(yàn)相比，介損反映的是繞組整整體存在空隙體存在空隙的情況，n而最大視在局放量反映的是繞組中最劣最劣化部位化部位的狀態(tài)。 .二、 電機(jī)局部放電診斷（主要針對高壓電機(jī)）.1. 電機(jī)離線時(shí)局部放電測量 n圖11-4-30是局部放電測量最基本的原理圖n測量系統(tǒng)由施加試驗(yàn)電壓試驗(yàn)電壓和高頻電壓檢高頻電壓檢測測兩部分組成。n外施電壓部分：與交流工頻耐壓試驗(yàn)相同n高頻電壓檢測部分：n局部放電信號：由高頻耦合電容器上拾取n測量儀表：局部放電電量儀，測量和記錄局部放電電荷量Qmax。.1. 電機(jī)離線時(shí)局部放電測量圖11-4-30電機(jī)局部放電

24、試驗(yàn)線路T1調(diào)壓器； T2試驗(yàn)變壓器； R限流電阻； PT電壓互感器； V電壓表； M被測電動機(jī)； CA、CB耦合電容； L、C測量回路電感電容； V1脈沖峰值電壓表 .1. 電機(jī)離線時(shí)局部放電測量測得的曲線上：n如放電起始電壓Uc較高，則可認(rèn)為該電機(jī)局部放電是正常的；n當(dāng)放電電量較大，放電起始電壓又較低，如圖中虛線，則說明電機(jī)局部放電現(xiàn)象較嚴(yán)重，需進(jìn)一步診斷其原因和放電主要部位。n圖11-4-31 局部放電曲線 C1018maxQ.1. 電機(jī)離線時(shí)局部放電測量n圖11-4-32 檢測電路圖 .2. 發(fā)電機(jī)局放在線監(jiān)測系統(tǒng)n組成：系統(tǒng)采用高頻寬帶電流傳感器高頻寬帶電流傳感器、寬帶前寬帶前置放大

25、電路置放大電路、窄帶信號檢波窄帶信號檢波和報(bào)警單元、包括DSP信號高速采集模塊的工控機(jī)和高性能服務(wù)器等，組成寬帶加窄帶的系統(tǒng)硬件配置方式（見圖）。n系統(tǒng)的信號源信號源為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)，在發(fā)電機(jī)中性線上安裝高頻寬帶電流傳感器(CT)，在傳感器附近配置寬帶前置放大電路，傳感器的輸出信號經(jīng)寬帶前置放大電路進(jìn)行寬帶放大和阻抗匹配后，再利用50同軸電纜將信號送往距現(xiàn)場較遠(yuǎn)的后級窄帶處理單元和寬帶處理單元分別處理。.2. 發(fā)電機(jī)局放在線監(jiān)測系統(tǒng)n寬帶處理單元寬帶處理單元將寬帶前置放大器送過來的寬帶信號經(jīng)隔離后送到DSP高速采樣系統(tǒng)。n由工控機(jī)和服務(wù)器對信號進(jìn)行抗干擾處抗干擾處理理和提取特征參數(shù)提取特征參數(shù)后

26、存入局放信號特征數(shù)據(jù)庫，n專家系統(tǒng)根據(jù)特征數(shù)據(jù)庫中的寬帶和窄帶歷史數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)作出電機(jī)絕緣狀態(tài)的診斷診斷。 .2. 發(fā)電機(jī)局放在線監(jiān)測系統(tǒng)圖13-5-27 HSB-1型局放在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.第三章 電機(jī)振動診斷.序n對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，振動量值是重要的運(yùn)行狀態(tài)特征n健康的旋轉(zhuǎn)機(jī)械都會有振動n人體的脈搏一樣，在正常情況下，脈搏的跳動并不妨礙人體從事各種活動。n當(dāng)人體內(nèi)部有病的時(shí)候，脈搏就會有各種異常表現(xiàn)。n診斷脈搏的變化可以查知病況，及時(shí)給予正確的治療。n異常振動也是機(jī)械內(nèi)部缺陷的表征。n通過振動的測量分析，揭露出設(shè)備內(nèi)部隱形缺陷.一、電機(jī)的電磁振動一、電機(jī)的電磁振動.1.1.定子電磁振動異常主要原

27、因(1)三相交流電機(jī)定子異常定子異常產(chǎn)生的電磁振動。(2)氣隙靜態(tài)偏心氣隙靜態(tài)偏心引起的電磁力。(3)氣隙動態(tài)偏心氣隙動態(tài)偏心引起電磁振動(偏心的位置對定子是不固定的，對轉(zhuǎn)子是固定的，因此偏心的位置隨轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)動)。(4)轉(zhuǎn)子繞組故障轉(zhuǎn)子繞組故障引起的電磁振動。(5)轉(zhuǎn)子不平衡轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動。 轉(zhuǎn)子不平衡的原因：n電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻n轉(zhuǎn)子零部件脫落和移位n聯(lián)軸器不平衡，冷卻風(fēng)扇不平衡，皮帶輪不平衡n冷卻風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子表面不均勻積垢。.1.1.定子電磁振動異常主要原因(6) 滑動軸承由于油膜渦動油膜渦動產(chǎn)生振動。(7) 滑動軸承由于油膜振蕩油膜振蕩產(chǎn)生振動。 (8) 加工加工和裝配不良裝

28、配不良產(chǎn)生振動。 (9) 安裝安裝時(shí)，軸線不對中不對中引起振動。(10) 定子鐵心和定子線圈松動(11) 電動機(jī)座底腳螺釘松動底腳螺釘松動，相當(dāng)于機(jī)座剛度降低。 .2. 定子異常電磁振動定子異常電磁振動（1）原因）原因n定子三相磁場不對稱：定子三相磁場不對稱：n電網(wǎng)三相電壓不平衡電網(wǎng)三相電壓不平衡n定子繞組三相不對稱等定子繞組三相不對稱等n定子鐵心和定子線圈松定子鐵心和定子線圈松動動n電動機(jī)座底腳螺釘松動電動機(jī)座底腳螺釘松動.2. 定子異常電磁振動定子異常電磁振動（2）特征）特征n振動頻率為電源頻率的振動頻率為電源頻率的2倍。倍。n切斷電源，電磁振動立即消失。這是區(qū)切斷電源，電磁振動立即消失。

29、這是區(qū)分電磁振動與其它振動的基本方法。分電磁振動與其它振動的基本方法。n振動可以在定子機(jī)座和軸承上測得。振動可以在定子機(jī)座和軸承上測得。n振動與機(jī)座剛度和電機(jī)的負(fù)載有關(guān)。振動與機(jī)座剛度和電機(jī)的負(fù)載有關(guān)。 .2. 轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動(1) 原因：原因：n籠條鑄造質(zhì)量鑄造質(zhì)量不良，產(chǎn)生斷條或高阻n籠形轉(zhuǎn)子因頻繁起動頻繁起動，電機(jī)負(fù)載大產(chǎn)生斷條或高阻n繞線式繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組回路電氣不平衡，產(chǎn)生不平衡電磁力n同步電動機(jī)勵磁繞組勵磁繞組匝間短路。 .2. 轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動(2)特征：n 與轉(zhuǎn)子動態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動，波形相似，現(xiàn)象相似，較難區(qū)別：振動頻率為f0/p n在空載或

30、輕載時(shí)，振動與節(jié)拍噪聲不明顯;n當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，這種振動和噪聲隨之增加n在定子的一次電流中，也產(chǎn)生脈動變化，其脈動節(jié)拍頻率為2sf。 n對定子電流頻譜圖中，基頻兩邊出現(xiàn)邊頻。n同步電動機(jī)勵磁繞組匝間短路，能引起f0/p頻率(轉(zhuǎn)頻)的電磁振動和噪聲n斷電后，電磁振動和電磁噪聲消失 .2. 轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動 圖12-2-3 轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動a)發(fā)生振動機(jī)理 b)電磁振動波形 .3.電動機(jī)氣隙不均引起的電磁振動 n氣隙不均勻(氣隙偏心)有兩種:n靜態(tài)不均勻(靜態(tài)偏心)n動態(tài)的不均勻(動態(tài)偏心)n它們都會引起電磁振動，但是振動的特征并不完全相同。 .3.電動機(jī)氣隙不均引起的電磁振動

31、靜態(tài)氣隙偏心靜態(tài)氣隙偏心產(chǎn)生的電磁振動特征特征：1) 電磁振動頻率是電源頻率f0的2倍，即f2f0；2)振動隨偏心值偏心值的增大而增加3)振動隨負(fù)載負(fù)載增大而增加；4) 斷電后斷電后電磁振動消失；5) 氣隙偏心產(chǎn)生的電磁振動與定子異常產(chǎn)生的電磁振動較難區(qū)別 .3.電動機(jī)氣隙不均引起的電磁振動 氣隙動態(tài)偏心氣隙動態(tài)偏心產(chǎn)生電磁振動的特征特征：1) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率和旋轉(zhuǎn)磁場同步頻率旋轉(zhuǎn)磁場同步頻率的電磁振動都可能出現(xiàn)。2) 電磁振動以周期脈動周期脈動，負(fù)載增加負(fù)載增加，S加大，脈動節(jié)拍加快脈動節(jié)拍加快。3) 發(fā)生與脈動節(jié)拍相一致的電磁噪聲電磁噪聲。4) 斷電后斷電后，電磁振動消失，電磁噪

32、聲消失。 .二、電機(jī)振動的診斷.1. 電機(jī)振動的電機(jī)振動的簡易診斷簡易診斷n電機(jī)的振動簡易診斷一般在運(yùn)行現(xiàn)場現(xiàn)場進(jìn)行n使用設(shè)備通常是便攜式測振儀便攜式測振儀n定期、定點(diǎn)，單一頻段內(nèi)的總振級的測量n儀器頻響范圍一般為101000Hz，n對于電機(jī)的振動是否正常作出迅速評價(jià).二、電機(jī)振動的診斷 1. 電機(jī)振動的簡易診斷電機(jī)振動的簡易診斷 .二、轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動 2. 電機(jī)振動的精密診斷之一：電機(jī)振動的精密診斷之一：利用數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和專用診斷軟件利用數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和專用診斷軟件 .二、轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動 3. 電機(jī)振動的精密診斷之二：電機(jī)振動的精密診斷之二：利用測振和信號分

33、析儀器作精密診斷利用測振和信號分析儀器作精密診斷 .三、電動機(jī)軸承振動的診斷實(shí)例分析 .三、電動機(jī)軸承振動的診斷實(shí)例分析n診斷對象是一臺驅(qū)動離心式壓縮機(jī)的異步電動機(jī)，容量3400kW，2極，轉(zhuǎn)速2970r/min，電源頻率為50Hz，結(jié)構(gòu)上采用整體底板、座式滑動軸承。n簡易診斷時(shí)，發(fā)現(xiàn)軸承和定子振動較大，超過允許值，下面對該電動機(jī)進(jìn)行精密診斷。.三、電動機(jī)軸承振動的診斷實(shí)例分析n圖圖12-4-6 實(shí)例實(shí)例1所示異步電動機(jī)振動診斷示意所示異步電動機(jī)振動診斷示意圖圖 .第四章第四章 電動機(jī)故障診斷電動機(jī)故障診斷.一、電動機(jī)常見異常（故障）一、電動機(jī)常見異常（故障）.1. 電動機(jī)溫升過高.1. 電動

34、機(jī)溫升過高.2. 三相電流不平衡原因：原因：n三相電源電壓不平衡n匝間短路n繞組斷路(或并聯(lián)支路中一條或幾條支路斷路)n定子繞組部分線圈接反n三相匝數(shù)不相等.3. 空載電流偏大原因：原因：n電源電壓偏高電源電壓偏高n定子定子Y接誤接成接接誤接成接n轉(zhuǎn)子裝錯轉(zhuǎn)子裝錯(極數(shù)少的轉(zhuǎn)子裝進(jìn)了極數(shù)多的定子內(nèi)極數(shù)少的轉(zhuǎn)子裝進(jìn)了極數(shù)多的定子內(nèi))n轉(zhuǎn)子直徑變小了，氣隙偏大轉(zhuǎn)子直徑變小了，氣隙偏大n鐵心導(dǎo)磁性能差鐵心導(dǎo)磁性能差n定、轉(zhuǎn)子鐵心錯位，鐵心有效長度減小定、轉(zhuǎn)子鐵心錯位，鐵心有效長度減小n定子繞組每圈匝數(shù)繞錯定子繞組每圈匝數(shù)繞錯(少少)n線圈節(jié)距嵌錯線圈節(jié)距嵌錯n繞組的線圈組接反繞組的線圈組接反n應(yīng)串聯(lián)

35、的線圈組錯接成了并聯(lián)應(yīng)串聯(lián)的線圈組錯接成了并聯(lián)n軸承損壞軸承損壞n轉(zhuǎn)軸彎造成定、轉(zhuǎn)子相擦轉(zhuǎn)軸彎造成定、轉(zhuǎn)子相擦n風(fēng)扇裝錯風(fēng)扇裝錯(如如2極電機(jī)裝上了極電機(jī)裝上了4、6極電機(jī)風(fēng)扇極電機(jī)風(fēng)扇).二、定子繞組故障精密診斷二、定子繞組故障精密診斷.實(shí)例實(shí)例. 基于三相電流之間的相位差的診斷基于三相電流之間的相位差的診斷1. 基于三相電流之間的相位差的診斷基于三相電流之間的相位差的診斷以電流分析法為基礎(chǔ)以電流分析法為基礎(chǔ)對定子繞組故障的分析對定子繞組故障的分析判據(jù)：三相電流之間的相位差判據(jù)：三相電流之間的相位差.實(shí)例實(shí)例. 基于三相電流之間的相位差的基于三相電流之間的相位差的診斷診斷圖圖15-4-3正常