電機故障在線診斷與預防性保護淺談

    李輝

    (西部礦業錫鐵山分公司，青海西寧810001)

摘要：分析了電動機故障的成因，并以電動機軸承故障診斷與預防為例，給出了電動機故障診斷與預防的在線測量、數據分析方法以及實現過程。從而改善電動機運行工況，達到判斷和預測電動機的故障，避免造成意外停工，為實現****化工廠維護打下基礎

1  引言

    電動機是各種生產工藝裝備中必不可少的動力裝置，但在電動機的各種應用場合，由于使用環境和使用條件(如：有化學煙霧、軸過載或軸偏心、起動頻繁、皮帶使用尺寸不正確等等)的不同會造成電動機出現各種各樣的故障。如：軸斷裂、風扇斷裂、軸承故障，過載、對地、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對地“放炮”。嚴重時更會造成定子鐵心倒槽、錯位、轉軸磨損、端蓋報廢等重大的設備事故。而上述大部分故障可通過在線檢測電機的電壓電流、電機定子和軸承溫度以及電機軸承振動的頻率來進行事故診斷和預防，從而避免事故的發生和不必要的設備損失。

    為了保持設備安全運行，合理安排電機檢修，避免電機意外故障造成生產停工等重大事故，延長設備使用壽命。通過現場總線系統，根據電機的位置，對一臺或多臺電動機配備相應現場總線從站，對電動機的電壓、電流、溫度和機械振動進行在線實時監控。通過現場總線對設備使用狀態的連續檢測、記錄、分析與故障診斷，從而實現電動機的故障預防。

2電動機電壓、電流、溫度的測量和微機保護

通過3相電力測量模塊，連接電力網絡中的l1、l2、l3和n相，測量電動機的相電壓和線電壓；再通過電流互感器測量電動機的三相電流i1、i2，i3和in。接線如圖1所示。

    由于該模塊對非正弦的電壓和電流曲線以精度1％到5％來瀆取，計算的極限頻率為2 khz，其測量的數值時間間隔可以調整，這樣可以通過該模塊對電動機的電壓、電流進行在線采樣測量并進行數據優化，從而實現電動機的保護。采樣的電壓、電流波形如圖2示。

    通過檢測可得到電動機三相電流(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，根據對上述數據的分析處理可實現電機保護功能，如短路保護、起動加速超時保護、過載保護、堵轉保護、過壓和欠壓保護等，進而確定電動機運行和停機，從電動機運行的電氣參數數據來保護設備免于損壞和故障。

    電動機溫度測量，可事先埋設檢測電機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模塊來對電機溫度進行在線檢測和保護設定。

    因此．通過現場總線元件可為電動機提供了一個全面的在線運行設備運行狀態分析。總線控制器根據電壓、電流、有效和視在耗電量或負載條件等數值，來確定電動機的運行和停機，從電動機運行的電氣參數數據來保護設備免于損壞和減少故障的發生。

3電動機軸承振動在線測量和數據分析

    將電機軸承的狀態用好(good)、受限制(1imited)和差(poor)三種狀態來標注，這三種狀態下的電機軸承振動強度有很大的差別。振動強度指的是在重要功能位置上振動速度達到****有效值，頌率范圍是2或lo到1000hz。振動強度值是指所在的振動區間組件中的高能值，是在一個寬頻和低頻的范圍內。振動強度是與機械振動的能級相關的。根據《so 10816-3》振動強度值的分析標準，其分類取決于電機設備的容量和安裝，被記錄的頻率范同將根據機器的rpm(10hz到1000hz用在>600 rpm，2hz到1000 hz用在>120 rpm)進行選擇和分組。①組1：大型設備，功率從300kw到50mw；②組2：中型設備，功率從15kw到300kw；③組3：泵，間接驅動；④組成4：泵，直接驅動。振動強度值的分析標準如圖3所示。

    其中：a為新投入使用；b為允許無限制長期運行；c為允許短期運行；d為振動導致損壞。

    設備運行狀態可以用測量值參考圖3中右欄對應的振動速率在圖表格中讀出的相應設備等級。測量數據值若在a、b區間，這邊可在規定的時間間隔內連續運行；若在c區間，則需要確定振動原因和仔細觀測設備，并計劃停用；若在d區間則需要立即停用