電氣設(shè)備故障診斷講義3課件

電氣設(shè)備故障診斷第三講：各類故障的特征量（1.電量）

序：故障診斷的任務(wù)

故障定義為“設(shè)備在它應(yīng)達(dá)到的功能上喪失了能力”。故障包括：①使設(shè)備立刻喪失其功能的破壞性故障；②降低設(shè)備功能的但沒有完全喪失功能的功能性故障；③人為的誤操作停車故障。產(chǎn)生故障的原因有人為誤操作、由正常磨損或疲勞使機(jī)械設(shè)備達(dá)到其自然壽命、非正常因素以及環(huán)境影響等多方面的因素。診斷技術(shù)的任務(wù)是“識(shí)別現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)未來(lái)”。發(fā)現(xiàn)破壞性的故障，這種信號(hào)一般稱之為故障信號(hào)；預(yù)防功能性故障的發(fā)展，這時(shí)采集的是異常信號(hào)，它是設(shè)備部分缺陷的外在反應(yīng)（現(xiàn)狀）。故障信號(hào)和異常信號(hào)都是有用的狀態(tài)量。(1)初期故障率。設(shè)備剛投入運(yùn)行時(shí)，初期故障率較高，原因是設(shè)備剛投入運(yùn)行，必然會(huì)暴露一些制造、安裝、調(diào)試中遺留的問(wèn)題，而且設(shè)備剛投入運(yùn)行，操作和維護(hù)都有一個(gè)適應(yīng)過(guò)程。隨隨著對(duì)設(shè)備性能的逐步熟悉和暴露的問(wèn)題的解決，故障率就逐漸降低。(2)穩(wěn)定期的故障率。設(shè)備在進(jìn)入穩(wěn)定期后，故障率較低，而且很穩(wěn)定，這段時(shí)間設(shè)備運(yùn)行較正常，一般只有個(gè)別突發(fā)性的故障出現(xiàn)。(3)劣化期的故障率。隨著服役時(shí)間的推移，設(shè)備逐步進(jìn)入劣化期，劣化現(xiàn)象逐漸顯著。以電機(jī)為例，在服役15—20年之后，絕緣老化征象明顯，如泄漏電流增加、絕緣電阻下降、局部放電增加等等。在這一時(shí)期，由于劣化趨勢(shì)發(fā)展，設(shè)備故障率又逐步升高，終于進(jìn)入到危險(xiǎn)水平，如在此時(shí)不采取措施進(jìn)行維修，則設(shè)備最終將因故障而導(dǎo)致破壞和失效。1.運(yùn)行狀態(tài)量設(shè)備運(yùn)行中會(huì)經(jīng)常發(fā)出聲音、振動(dòng)、溫度等多種信號(hào)。這些信號(hào)可以被感覺或測(cè)量出來(lái)。與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的有正常信號(hào)和異常信號(hào)，采集并識(shí)別這些信號(hào)，經(jīng)過(guò)分析可以識(shí)別和判斷出設(shè)備的缺陷和故障。機(jī)械量信號(hào) ①與生產(chǎn)功能無(wú)直接關(guān)系的信號(hào)，如振動(dòng)、聲音、軸承溫度等；②與生產(chǎn)功能有直接關(guān)系的信號(hào)，如汽輪機(jī)的汽壓、汽穩(wěn)、轉(zhuǎn)速等。電磁信號(hào) 有電壓、電流、頻率、局部放電電荷、磁場(chǎng)強(qiáng)度等?；瘜W(xué)信號(hào) 如絕緣油含烴量、潤(rùn)滑油酸階等。2.生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)量生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)是相互聯(lián)系的。在正常運(yùn)行時(shí)，各生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)（輸入、輸出等）呈一定的比例關(guān)系。各項(xiàng)參數(shù)間比例失調(diào)，就表示設(shè)備內(nèi)部存在有缺陷3.狀態(tài)量的采集方法檢查 感官直接（看，聽，嗅，嘗，觸），能檢測(cè)出定性的模糊量測(cè)量 分為運(yùn)行中的在線測(cè)量和停機(jī)中的離線測(cè)量（可測(cè)、有量）檢測(cè) 主要指對(duì)停機(jī)或維修解體中設(shè)備的檢查與測(cè)量監(jiān)測(cè) 在運(yùn)行中，對(duì)設(shè)備的某些狀態(tài)量的定期或連續(xù)的測(cè)量通常監(jiān)測(cè)的狀態(tài)量參數(shù)監(jiān)測(cè)輸入量——輸入量泛指作用于設(shè)備、推動(dòng)設(shè)備運(yùn)行和導(dǎo)致設(shè)備劣化的各種輸入量。輸入量監(jiān)測(cè)的目的在于查明異?；蚬收系膩?lái)源，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)一步推測(cè)設(shè)備的運(yùn)行可靠性和使用壽命。輸入量有許多種類，如機(jī)械力（拉力、壓力、扭力、疲勞應(yīng)力等）、化學(xué)作用、電或磁力的作用力等等。監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)量——設(shè)備發(fā)出運(yùn)行狀態(tài)量有主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式。主動(dòng)發(fā)出的信號(hào)：主要是具有轉(zhuǎn)動(dòng)部件的設(shè)備，在運(yùn)行中常會(huì)發(fā)出振動(dòng)、熱量或聲音、光等信號(hào)，統(tǒng)稱為一次信號(hào)。被動(dòng)發(fā)出的信號(hào)：主要針對(duì)靜止的設(shè)備或沒有運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)備，必須采取預(yù)加一定量的輸入，迫使設(shè)備發(fā)出信號(hào)（即二次信號(hào)），借以診斷設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)。取得二次信號(hào)的方法有：外部刺激法、照射法、涂敷料法。監(jiān)測(cè)輸出量——確定設(shè)備的功能指標(biāo)輸入/輸出的電量

變電設(shè)備——變壓器、電壓互感器、電流互感器、斷路器、隔離開關(guān)、耦合電容器、避雷器等。電機(jī)主要指發(fā)電機(jī)和高壓電動(dòng)機(jī)。避雷器：工作電壓下流過(guò)避雷器的電流及其變化電磁式電壓互感器：工作電壓下的勵(lì)磁電流及其變化耦合電容器：工作電壓下流過(guò)絕緣的電流I0及工作電壓下的噪音干擾三相電容型設(shè)備：工作電壓下每相流過(guò)絕緣的電流I0和三相選頻電壓U0值電力變壓器及電機(jī)：電壓、電流（空載勵(lì)磁電流、負(fù)載電流、不對(duì)稱電流等）、頻率、有功及無(wú)功功率等例：發(fā)電機(jī)軸電壓的測(cè)量600MW發(fā)電機(jī)軸電壓的測(cè)量

發(fā)電機(jī)冷卻方式為水氫氫，即定子線圈采用水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子線圈采用氫內(nèi)冷，定子鐵芯及其它結(jié)構(gòu)件采用氫氣表面冷卻。

為了防止軸電壓，在勵(lì)磁端的軸承環(huán)和用來(lái)阻止氫泄漏的油密封裝置處，利用聚脂玻璃疊片做成絕緣板，絕緣板有絕緣電阻測(cè)量引線引出機(jī)外，為日后測(cè)量絕緣板好壞提供了方便

一試驗(yàn)?zāi)康?/p>

發(fā)電機(jī)組由于某些原因引起發(fā)電機(jī)組軸上產(chǎn)生了電壓，如果在安裝或運(yùn)行中，沒有采取足夠的措施，當(dāng)軸電壓足以擊穿軸與軸承間的油膜時(shí)，便發(fā)生放電，會(huì)使?jié)櫥鋮s的油質(zhì)逐漸劣化，嚴(yán)重者會(huì)使軸瓦燒壞，被迫停機(jī)造成事故。所以在安裝和運(yùn)行中，測(cè)量檢查發(fā)電機(jī)組的軸及軸承間的電壓是十分必要的。二產(chǎn)生軸電壓的原因

1.發(fā)電機(jī)磁通的不對(duì)稱

2.高速蒸汽產(chǎn)生的靜電

由于在發(fā)電機(jī)同軸的汽輪機(jī)軸封不好，沿軸的高速蒸汽泄漏或蒸汽在汽缸內(nèi)高速噴射等原因使軸帶電荷。這種性質(zhì)的軸電壓有時(shí)很高，當(dāng)人觸及時(shí)感到麻手，但它不易傳導(dǎo)至勵(lì)磁機(jī)側(cè)，在汽機(jī)側(cè)也有可能破壞油膜和軸瓦，通常在汽機(jī)軸上接引接地炭刷來(lái)消除。U1：汽端軸對(duì)地電壓

U2：大軸電壓

U3：勵(lì)磁端對(duì)地電壓

U4：軸承絕緣板對(duì)大軸

U5：軸承絕緣板對(duì)機(jī)座

U6：油密封裝置絕緣板對(duì)大軸電壓

U7：油密封裝置絕緣板對(duì)機(jī)座電壓

在20MW(發(fā)電機(jī)電壓20.3KV,無(wú)功0MVAR,勵(lì)磁電壓150DC,勵(lì)磁電流1700A)和605MW(發(fā)電機(jī)電壓20.3KV,無(wú)功100MVAR,勵(lì)磁電壓316DC,勵(lì)磁電流3532A)負(fù)荷下用Fluke87分別測(cè)量以上電壓U1U2U3U4U5U6U720MW57mv12.46v12.20v7.3v5.39v6.5v6.06v605MW64.2mv14.42v14.38v9.33v5.63v9.4v5.12vU2=U3=U4+U5，絕緣良好變壓器局部放電示意發(fā)電機(jī)局部放電示例對(duì)秦嶺發(fā)電廠某機(jī)組進(jìn)行了放電監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，電機(jī)內(nèi)部存在較大的干擾，干擾信號(hào)的幅度比放電信號(hào)大上百倍?，F(xiàn)場(chǎng)采集到放電信號(hào)的時(shí)域及頻域波形?？梢姡盘?hào)的主要頻率分量在低頻1MHz以下。采用30階FIR的RLS自適應(yīng)濾波器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，該濾波器的噪聲抑制率為40db。發(fā)電機(jī)局部放電示例對(duì)秦嶺發(fā)電廠某機(jī)組進(jìn)行了放電監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，電機(jī)內(nèi)部存在較大的干擾，干擾信號(hào)的幅度比放電信號(hào)大上百倍。自適應(yīng)濾波器消除干擾后得到放電波形的分析結(jié)果采用自適應(yīng)濾波器消除干擾后，在整個(gè)頻域上信號(hào)的各個(gè)頻率分量幅值相當(dāng)且幅值較小，說(shuō)明無(wú)危害性放電存在。定子電流檢測(cè)診斷斷條的原理理論上，定子電流的頻率是單一的，即電源頻率。當(dāng)轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)故障時(shí)，定子電流頻譜圖上，在與電源頻