電機故障診斷技術(shù)與應(yīng)用

1、BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用交流電源交流電源Process Mechanical and Electrical Feedback電機驅(qū)動系統(tǒng)電機驅(qū)動系統(tǒng)機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)1200 rpmBMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用根據(jù)根據(jù) EPRI的報告：的報告： 電機故障的電機故障的 53%源于機械原因，如軸承故障、不平衡、松動等；源于機械原因，如軸承故障、不平衡、松動等； 47%源于電氣原因；源于電氣原因； 這其中，這其中，10%源于轉(zhuǎn)子，如鑄件缺陷導(dǎo)致的不平衡

2、氣隙、斷條等；源于轉(zhuǎn)子，如鑄件缺陷導(dǎo)致的不平衡氣隙、斷條等； 37%源于定子繞組。源于定子繞組。 41%12%37%10%軸承故障對中問題定子故障（短路等）轉(zhuǎn)子故障（斷條等）BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用24%17%20%1%5%10%12%5%6%過載過載潮濕潮濕潤滑不良潤滑不良化學(xué)污染化學(xué)污染粉塵顆粒粉塵顆粒單相運行單相運行軸承失效軸承失效絕緣老化絕緣老化其它其它BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用 電壓表電壓表 安培表安培表 功率表功率表 數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器 電源質(zhì)量分析儀電源質(zhì)量分析儀 動態(tài)效率儀動態(tài)效率儀 動態(tài)電

3、機電流分析動態(tài)電機電流分析MCSA動態(tài)電氣測試動態(tài)電氣測試 DET 紅外分析紅外分析 振動分析振動分析 超聲診斷超聲診斷動態(tài)機械測試動態(tài)機械測試 DMT 歐姆表歐姆表 / 毫歐表毫歐表 絕緣電阻計（吸收比絕緣電阻計（吸收比 / 極化指數(shù)）極化指數(shù)） 高壓絕緣測試儀高壓絕緣測試儀 LCR 測試儀測試儀 浪涌測試儀浪涌測試儀 靜態(tài)電機電路分析（靜態(tài)電機電路分析（MCA）靜態(tài)電氣測試靜態(tài)電氣測試 SETBMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用1)認(rèn)為三相平衡是電阻值的平衡是錯誤的；認(rèn)為三相平衡是電阻值的平衡是錯誤的；2)運行中三相電流的平衡與否要看三相阻抗是否平衡；運行中

4、三相電流的平衡與否要看三相阻抗是否平衡；3)3) 匝間短路的發(fā)展與阻值的降低不成正比！匝間短路的發(fā)展與阻值的降低不成正比！ v搖表就可解決問題搖表就可解決問題錯誤！錯誤！ v電橋可以檢測到匝間短路電橋可以檢測到匝間短路錯誤！錯誤！對地絕緣問題僅占電機系統(tǒng)故障中對地絕緣問題僅占電機系統(tǒng)故障中 5%以下以下v使用匝間耐壓試驗儀？使用匝間耐壓試驗儀？ 1) 破壞性試驗；破壞性試驗；2) 波形復(fù)雜，難以分析；波形復(fù)雜，難以分析；3) 有些匝間短路的情況在波形上無反映有些匝間短路的情況在波形上無反映;4) 設(shè)備笨重。設(shè)備笨重。BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用p MCA

5、 基本原理將電機看成是包含電阻、電感、電容的復(fù)雜電路。基本原理將電機看成是包含電阻、電感、電容的復(fù)雜電路。 電阻電阻 R 電感電感 L 電容電容 C 相角相角 Fi 阻抗阻抗 Z2 = R2+ ( XL - XC ) 2p 電機繞組的重要參數(shù)包括：電機繞組的重要參數(shù)包括：BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用p 簡單的電阻測試不能解決匝間短路、轉(zhuǎn)子問題。簡單的電阻測試不能解決匝間短路、轉(zhuǎn)子問題。p 交流電機真正的三相平衡是交流電機真正的三相平衡是 與與 的平衡。的平衡。BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)子故障：鑄件缺陷、氣隙不均

6、衡、偏心、斷條斷環(huán)；轉(zhuǎn)子故障：鑄件缺陷、氣隙不均衡、偏心、斷條斷環(huán)；定子繞組故障：匝間、線間（層間）、相間短路；絕緣缺陷（將磁通集定子繞組故障：匝間、線間（層間）、相間短路；絕緣缺陷（將磁通集中點轉(zhuǎn)向至缺陷點）。中點轉(zhuǎn)向至缺陷點）。MCA技術(shù)的核心技術(shù)的核心 阻抗測試阻抗測試BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用對于某相繞組，測試頻率加倍前后，看電流的變化：對于某相繞組，測試頻率加倍前后，看電流的變化：倍頻測試值倍頻測試值 I/F，即頻率加倍的變化率：，即頻率加倍的變化率： 純電感電路：純電感電路：I/F - 50%即電流減少一半即電流減少一半 純電阻電路：純電阻

7、電路：I/F - 0% 即電流不變即電流不變 純電容電路：純電容電路： I/F 100% 即電流增加一倍即電流增加一倍 MCA技術(shù)的核心技術(shù)的核心 I/F倍頻測試倍頻測試I/F =III2II=100%U R2 + (L- )2I = 1CUR2 + (2L- )2 頻率加倍頻率加倍 = 12CBMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用最初最初:無匝間短路發(fā)生，無匝間短路發(fā)生，LR，類似，類似“純電感電路純電感電路”； 最后最后:匝間短路嚴(yán)重，匝間短路嚴(yán)重，L失效，僅剩少量失效，僅剩少量 R，類似，類似“純電阻電路純電阻電路”： t 匝間短路的發(fā)展趨勢是匝間短路的發(fā)展

8、趨勢是 I/F值從值從 -50%向向 -0%t 三相三相 I/F值的比較可輕易診斷匝間短路的位置與程度！值的比較可輕易診斷匝間短路的位置與程度！例如：例如： -44，-44，-44，完好，完好 -42，-43，-44，良好，良好 -40，-44，-43，短路發(fā)生，差！，短路發(fā)生，差！BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用電電機機描描述述 2.5 Kw 交交流流鼠鼠籠籠式式電電機機 （使使用用AT31，測測試試頻頻率率200Hz） 測測試試參參數(shù)數(shù) 阻阻抗抗Z() I/F (%) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子I (%) 絕絕緣緣 T1-T2 2.24 48 71 T1-T3 2.27

9、48 71 2 +3 99M T2-T3 2.26 47 70 更新?lián)Q代的新產(chǎn)品更新?lián)Q代的新產(chǎn)品BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用三相交流電機，三相交流電機，匝間短路匝間短路 測試參數(shù)測試參數(shù) T1-T2 T1-T3 T2-T3 不平衡不平衡 R 74.6 74.6 74.6 0% Z 217 210 208 4% L 325 313 309 5% I/F -50 -49 -44 6 Phase Angle 9 13 52 43 絕緣絕緣 99 Meg BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用IEEE 電電機機三三相相平平衡衡評評判

10、判標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn) 測測試試項項目目 良良好好 缺缺陷陷 故故障障 電電感感 L 5% 10% 15% 阻阻抗抗 Z 2% 3% 5% I/F 0 2 3 相相角角 Fi 0 1 2 以上標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)以上標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng) 美國能源部美國能源部 及及 IEEE 的的15年考核，被認(rèn)為阻抗測試年考核，被認(rèn)為阻抗測試較直阻較直阻R的測試更精確，的測試更精確，I/F用于評估故障源于定子還是轉(zhuǎn)子，且能夠用于評估故障源于定子還是轉(zhuǎn)子，且能夠診斷早期匝間短路等故障。如今這一標(biāo)準(zhǔn)已成為美能源部推薦的電機診斷早期匝間短路等故障。如今這一標(biāo)準(zhǔn)已成為美能源部推薦的電機質(zhì)量評判依據(jù)。質(zhì)量評判依據(jù)。電機診斷的國際標(biāo)準(zhǔn)電機診斷的國際標(biāo)準(zhǔn)BM

11、A INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用定子繞組定子繞組定子鐵芯定子鐵芯轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸承軸承風(fēng)扇風(fēng)扇繞組短路繞組短路 相角相角 Fi 與與 I/F接頭松動接頭松動 電阻電阻 R繞組污染或過熱繞組污染或過熱 電感電感 L 與與 阻抗阻抗 Z轉(zhuǎn)子狀態(tài)與細(xì)化分析轉(zhuǎn)子狀態(tài)與細(xì)化分析 電感或阻抗波形電感或阻抗波形BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用相角相角 與與 I/F ： Fi 與與 I/F +/- 2 同相、同繞組的匝間短路同相、同繞組的匝間短路 Fi +/- 1, I/F 平衡平衡 同相繞組中的線圈間短路（層間短路）同相繞組中的線圈間短路（層間短

12、路） Fi 平衡平衡, I/F +/- 2 相間短路相間短路此結(jié)論與電機大小無關(guān)此結(jié)論與電機大小無關(guān)電阻電阻 +/- 5%I/F-45-45-42Fi676864I/F-45-45-44Fi676864I/F-45-45-42Fi686868匝間匝間線間線間相間相間IEEE PENROSE 定理定理BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用 將轉(zhuǎn)子一周看成時鐘的將轉(zhuǎn)子一周看成時鐘的12等分，在每個位置分別測試每相的電等分，在每個位置分別測試每相的電感量感量L，利用，利用 Exel 得出以下圖形，反映轉(zhuǎn)子的故障類型：鑄造得出以下圖形，反映轉(zhuǎn)子的故障類型：鑄造缺陷或斷條；

13、缺陷或斷條；10310410510610712345678910 11 12轉(zhuǎn)子完好轉(zhuǎn)子完好鑄造缺陷導(dǎo)致不平衡氣隙鑄造缺陷導(dǎo)致不平衡氣隙6.57.58.59.510.5Rotor PositionInductance (mH)10310410510610712345678910 11 12BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用Basic Data Interpretation3000 hp Alternator斷條！斷條！BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用 三相相角三相相角Fi與與 I/F 不平衡，電機仍在運行，但隨時會發(fā)生停機事

14、故。不平衡，電機仍在運行，但隨時會發(fā)生停機事故。 測試結(jié)果反映出定子繞組的故障（匝間短路）。測試結(jié)果反映出定子繞組的故障（匝間短路）。T1-T2T1-T3T2-T3偏差偏差R0.9541.0540.96510%Z52965646%L20192214%相角相角Fi8083855I/F-44-39-395絕緣絕緣99MBMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用 300 KW, 3600 RPM 連續(xù)多次發(fā)生軸承失效；連續(xù)多次發(fā)生軸承失效； 存在鑄造缺陷，同時存在偏心，最大的可能是軸套定位偏差。存在鑄造缺陷，同時存在偏心，最大的可能是軸套定位偏差。BMA INSTRUMEN

15、T 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用4550556065707512369 交流電機測試交流電機測試 T1-T2 T1-T3 T2-T3 偏差偏差 R 1.511 1.533 1.535 1% Z 168 280 265 67% L 66 55 52 27% I/F -44 -44 -44 0 Phase Angle 81 80 80 1 絕緣絕緣 99 Meg 振動分析、電流分析檢測，都因信號太弱而沒有發(fā)現(xiàn)問題。振動分析、電流分析檢測，都因信號太弱而沒有發(fā)現(xiàn)問題。 R、Fi、I/F均無大的偏差，而均無大的偏差，而Z、L偏差很大，轉(zhuǎn)子測試發(fā)現(xiàn)斷條。偏差很大，轉(zhuǎn)子測試發(fā)現(xiàn)斷條。三相電感圓周

16、分布圖三相電感圓周分布圖BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用勵磁勵磁電樞一次電樞一次電樞二次電樞二次電阻電阻 R0.0120.0880.088電感電感 L244阻抗阻抗 Z499I/F-23-48-48相角相角 Fi276565絕緣絕緣99M99MBMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用電電樞樞回回路路測測試試參參數(shù)數(shù)勵勵磁磁回回路路第第一一次次測測試試第第二二次次測測試試電電阻阻 R0.0050.0550.053阻阻抗抗 Z399倍倍頻頻測測試試 I/F-25-45-45阻阻抗抗角角26636302/10/3013:53410kW絕

17、絕緣緣99M99M電電樞樞回回路路測測試試參參數(shù)數(shù)勵勵磁磁回回路路第第一一次次測測試試第第二二次次測測試試電電阻阻 R0.0170.4720.630阻阻抗抗 Z344倍倍頻頻測測試試 I/F-25-31-36阻阻抗抗角角26333002/10/3013:53410kW絕絕緣緣99M0.1M 電電樞樞回回路路測測試試參參數(shù)數(shù)勵勵磁磁回回路路第第一一次次測測試試第第二二次次測測試試電電阻阻 R0.0111.941.93阻阻抗抗 Z333倍倍頻頻測測試試 I/F-25-7-7阻阻抗抗角角268803/03/1310:35410kW絕絕緣緣99M99M電樞污染電樞污染新電機新電機大面積短路大面積短路B

18、MA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用u電阻電阻 R: 5%（0.250 ） 7.5%（0.250 ）u阻抗阻抗 Z： 5%u電感電感 L： 5%u相角相角 Fi： +/- 1度度uI/F ： +/- 2u與原始數(shù)據(jù)的偏差應(yīng)格外注意與原始數(shù)據(jù)的偏差應(yīng)格外注意BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用T1-T2T1-T3T2-T3Resistance0.020.0310.041Impedance111Inductance000Phase Angle181918I/F-29-33-29Insulation#.#8-9 使用時間，噪音很大使用時間

19、，噪音很大 BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用T1-T2T1-T3T2-T3Resistance0.0530.0620.082Impedance111Inductance000Phase Angle191919I/F-29-29-30Insulation2.202BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用EMCAT 專家診斷專家診斷BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用IEEE推薦的電機狀態(tài)監(jiān)測時間間隔：推薦的電機狀態(tài)監(jiān)測時間間隔：電電機

20、機類類別別干干凈凈、干干燥燥適適中中臟臟、潮潮濕濕三三相相非非重重要要電電機機12 個個月月96三三相相生生產(chǎn)產(chǎn)電電機機663三三相相關(guān)關(guān)鍵鍵電電機機321DC 電電機機663變變壓壓器器1296BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用v 傳送帶通過頻率傳送帶通過頻率v 扇葉通過頻率扇葉通過頻率v 齒輪嚙合頻率齒輪嚙合頻率v 軸承故障頻率軸承故障頻率v 傳送帶拍頻傳送帶拍頻電源故障電源故障v 轉(zhuǎn)頻轉(zhuǎn)頻v 定子槽頻定子槽頻v 轉(zhuǎn)子條頻轉(zhuǎn)子條頻v 高次諧波高次諧波BMA INSTRUMENT 電機電機M

21、CA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)子裂條轉(zhuǎn)子裂條鑄造缺陷或軟齒鑄造缺陷或軟齒BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用150Hz 50HzCF=973.2Hz150Hz 50Hz 24.33HzBMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用106.9213.8320.7427.663.4126.8190.2253.69.0518.127.1536.244.589.0133.6178.1 50Hz320.7Hz427.6HzBMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用靜、動態(tài)偏心，多重諧波峰，同時存在較高的噪聲帶靜、動態(tài)偏心，多

22、重諧波峰，同時存在較高的噪聲帶轉(zhuǎn)子磨碰轉(zhuǎn)子磨碰BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用多重電源諧波多重電源諧波 + 多重觸發(fā)諧波多重觸發(fā)諧波CSR故障故障或觸發(fā)斷路或觸發(fā)斷路BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)子勵磁轉(zhuǎn)子勵磁繞阻故障繞阻故障低頻段：電源頻率低頻段：電源頻率 LF(50Hz)的多重邊頻的多重邊頻高頻段：動態(tài)偏心高頻段：動態(tài)偏心BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用變頻裝置故障變頻裝置故障BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用10秒內(nèi)的三次沖壓過程，秒內(nèi)的三次沖

23、壓過程，B點存在問題點存在問題磨碰磨碰或過阻尼或過阻尼BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用參量參量數(shù)值數(shù)值分析分析 變壓器變壓器諧波衰減因子諧波衰減因子（THDF）97.5%105%OK，波形為正弦，波形為正弦105%存在削波，電源須核查存在削波，電源須核查電流偏差電流偏差I(lǐng)10%必須停機必須停機峰值因子峰值因子CF1.45存在沖擊及尖峰，電源須核查存在沖擊及尖峰，電源須核查1.351.45OK，波形為正弦，波形為正弦BMA I

24、NSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用參量參量數(shù)值數(shù)值分析分析 電壓偏差因子電壓偏差因子VDF 1.06倍額定電壓倍額定電壓存在沖擊，電源須核查存在沖擊，電源須核查1.5倍額定電壓倍額定電壓存在尖峰，電源須核查存在尖峰，電源須核查三相平均電壓三相平均電壓 1.06倍額定電壓倍額定電壓超出最大允許值，存在沖擊，超出最大允許值，存在沖擊，電源須核查電源須核查0.875倍額定電壓倍額定電壓低于最小允許值，存在衰減，低于最小允許值，存在衰減，電源須核查電源須核查峰值因子峰值因子CF1.45存在沖擊及尖峰，電源須核查存在沖擊及尖峰，電源須核查1.351.45OK 三相電壓平衡三相電壓平衡 3%應(yīng)核查應(yīng)核查5%須停機須停機BMA INSTRUMENT 電機電機MCA診斷技術(shù)應(yīng)用診斷技術(shù)應(yīng)用THD 5%可能出現(xiàn)