電機(jī)故障在線診斷與預(yù)防性保護(hù)淺談
李輝
(西部礦業(yè)錫鐵山分公司，青海西寧810001)
摘要：分析了電動(dòng)機(jī)故障的成因，并以電動(dòng)機(jī)軸承故障診斷與預(yù)防為例，給出了電動(dòng)機(jī)故障診斷與預(yù)防的在線測(cè)量、數(shù)據(jù)分析方法以及實(shí)現(xiàn)過程。從而改善電動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，達(dá)到判斷和預(yù)測(cè)電動(dòng)機(jī)的故障，避免造成意外停工，為實(shí)現(xiàn)****化工廠維護(hù)打下基礎(chǔ)
1 引言
電動(dòng)機(jī)是各種生產(chǎn)工藝裝備中必不可少的動(dòng)力裝置，但在電動(dòng)機(jī)的各種應(yīng)用場(chǎng)合，由于使用環(huán)境和使用條件(如：有化學(xué)煙霧、軸過載或軸偏心、起動(dòng)頻繁、皮帶使用尺寸不正確等等)的不同會(huì)造成電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)各種各樣的故障。如：軸斷裂、風(fēng)扇斷裂、軸承故障，過載、對(duì)地、相間短路或匝間短路等故障。特別是軸承損壞，軸彎曲等原因致使定、轉(zhuǎn)子磨擦(俗稱掃膛)引起的鐵心溫度急劇上升，而燒毀槽絕緣、匝間絕緣，從而造成繞組匝間短路或?qū)Φ亍胺排凇�。�?yán)重時(shí)更會(huì)造成定子鐵心倒槽、錯(cuò)位、轉(zhuǎn)軸磨損、端蓋報(bào)廢等重大的設(shè)備事故。而上述大部分故障可通過在線檢測(cè)電機(jī)的電壓電流、電機(jī)定子和軸承溫度以及電機(jī)軸承振動(dòng)的頻率來進(jìn)行事故診斷和預(yù)防，從而避免事故的發(fā)生和不必要的設(shè)備損失。
為了保持設(shè)備安全運(yùn)行，合理安排電機(jī)檢修，避免電機(jī)意外故障造成生產(chǎn)停工等重大事故，延長設(shè)備使用壽命。通過現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，根據(jù)電機(jī)的位置，對(duì)一臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)配備相應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)總線從站，對(duì)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、溫度和機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)設(shè)備使用狀態(tài)的連續(xù)檢測(cè)、記錄、分析與故障診斷，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的故障預(yù)防。
2電動(dòng)機(jī)電壓、電流、溫度的測(cè)量和微機(jī)保護(hù)
通過3相電力測(cè)量模塊，連接電力網(wǎng)絡(luò)中的l1、l2、l3和n相，測(cè)量電動(dòng)機(jī)的相電壓和線電壓；再通過電流互感器測(cè)量電動(dòng)機(jī)的三相電流i1、i2，i3和in。接線如圖1所示。
由于該模塊對(duì)非正弦的電壓和電流曲線以精度1％到5％來瀆取，計(jì)算的極限頻率為2 khz，其測(cè)量的數(shù)值時(shí)間間隔可以調(diào)整，這樣可以通過該模塊對(duì)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流進(jìn)行在線采樣測(cè)量并進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。采樣的電壓、電流波形如圖2示。
通過檢測(cè)可得到電動(dòng)機(jī)三相電流(均方值)、電壓(均方值)、有效功率、電度、****電壓、最小電壓、****電流、最小電流、****有功功率、最小有功功率，根據(jù)對(duì)上述數(shù)據(jù)的分析處理可實(shí)現(xiàn)電機(jī)保護(hù)功能，如短路保護(hù)、起動(dòng)加速超時(shí)保護(hù)、過載保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、過壓和欠壓保護(hù)等，進(jìn)而確定電動(dòng)機(jī)運(yùn)行和停機(jī)，從電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的電氣參數(shù)數(shù)據(jù)來保護(hù)設(shè)備免于損壞和故障。
電動(dòng)機(jī)溫度測(cè)量，可事先埋設(shè)檢測(cè)電機(jī)定子線圈溫度和軸承溫度傳感元件，其后通過選配溫度檢測(cè)模塊來對(duì)電機(jī)溫度進(jìn)行在線檢測(cè)和保護(hù)設(shè)定。
因此．通過現(xiàn)場(chǎng)總線元件可為電動(dòng)機(jī)提供了一個(gè)全面的在線運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析。總線控制器根據(jù)電壓、電流、有效和視在耗電量或負(fù)載條件等數(shù)值，來確定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停機(jī)，從電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的電氣參數(shù)數(shù)據(jù)來保護(hù)設(shè)備免于損壞和減少故障的發(fā)生。
3電動(dòng)機(jī)軸承振動(dòng)在線測(cè)量和數(shù)據(jù)分析
將電機(jī)軸承的狀態(tài)用好(good)、受限制(1imited)和差(poor)三種狀態(tài)來標(biāo)注，這三種狀態(tài)下的電機(jī)軸承振動(dòng)強(qiáng)度有很大的差別。振動(dòng)強(qiáng)度指的是在重要功能位置上振動(dòng)速度達(dá)到****有效值，頌率范圍是2或lo到1000hz。振動(dòng)強(qiáng)度值是指所在的振動(dòng)區(qū)間組件中的高能值，是在一個(gè)寬頻和低頻的范圍內(nèi)。振動(dòng)強(qiáng)度是與機(jī)械振動(dòng)的能級(jí)相關(guān)的。根據(jù)《so 10816-3》振動(dòng)強(qiáng)度值的分析標(biāo)準(zhǔn)，其分類取決于電機(jī)設(shè)備的容量和安裝，被記錄的頻率范同將根據(jù)機(jī)器的rpm(10hz到1000hz用在>600 rpm，2hz到1000 hz用在>120 rpm)進(jìn)行選擇和分組。①組1：大型設(shè)備，功率從300kw到50mw；②組2：中型設(shè)備，功率從15kw到300kw；③組3：泵，間接驅(qū)動(dòng)；④組成4：泵，直接驅(qū)動(dòng)。振動(dòng)強(qiáng)度值的分析標(biāo)準(zhǔn)如圖3所示。
其中：a為新投入使用；b為允許無限制長期運(yùn)行；c為允許短期運(yùn)行；d為振動(dòng)導(dǎo)致?lián)p壞。
設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可以用測(cè)量值參考圖3中右欄對(duì)應(yīng)的振動(dòng)速率在圖表格中讀出的相應(yīng)設(shè)備等級(jí)。測(cè)量數(shù)據(jù)值若在a、b區(qū)間，這邊可在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)運(yùn)行；若在c區(qū)間，則需要確定振動(dòng)原因和仔細(xì)觀測(cè)設(shè)備，并計(jì)劃停用；若在d區(qū)間則需要立即停用 |
