軌道交通檢測方案KS

軌道交通電氣設(shè)備

在線智能監(jiān)測與跟蹤方案

（機車檢測）2013年03月04日目錄TOC\o"1-5"\h\z概述 02\o"CurrentDocument"KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)簡介 02\o"CurrentDocument"KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷技術(shù)原理 02\o"CurrentDocument"KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)功能 03\o"CurrentDocument"KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)特點 03\o"CurrentDocument"KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)組成 03\o"CurrentDocument"KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)對電動機的主要檢測項目 08\o"CurrentDocument"KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)對逆變裝置的主要檢測項目 09\o"CurrentDocument"KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)總體檢測方案 79檢測方案建立原則 09\o"CurrentDocument"總體方案 10工程報價 12\o"CurrentDocument"附表一車上設(shè)備明細表 13一、概述軌道交通作為城市公共交通的關(guān)鍵一環(huán)，在城市中生活中扮演著重要角色。乘坐軌道車輛上下班具有經(jīng)濟環(huán)保、時間可控的特點，是許多白領(lǐng)首選的交通工具。在北京、上海、廣州、南京等一些大中城市，政府都把發(fā)展軌道交通作為城市交通規(guī)劃發(fā)展的主要方向。軌道車輛運營的基本要求是安全、準(zhǔn)點，車輛自身的安全和正常運行是基本保證，這就要求對車輛做好日常的點檢和維護保養(yǎng)。目前，對車輛的保養(yǎng)一般是定期保養(yǎng)或根據(jù)運行公里數(shù)保養(yǎng)，這種保養(yǎng)策略應(yīng)用歷史悠久，也是目前大多數(shù)設(shè)備采用的保養(yǎng)策略。在設(shè)備保養(yǎng)實踐中，車輛的狀態(tài)（老化和劣化情況）變化和時間、運行公里數(shù)并不是正比關(guān)系。時間或公里數(shù)到了，許多車輛的狀態(tài)還是好的，并不需要維修保養(yǎng)；時間或公里數(shù)沒到，車輛也會有故障發(fā)生。美國波音公司也發(fā)現(xiàn)，在導(dǎo)致設(shè)備損壞的眾多因素中，使用時間僅占11%，89%的因素與設(shè)備的狀態(tài)、維修有關(guān)?？梢?，定期保養(yǎng)或根據(jù)公里數(shù)保養(yǎng)并不是最好的保養(yǎng)策略。于是人們提出了“狀態(tài)維修”的概念，即根據(jù)設(shè)備狀態(tài)進行維修保養(yǎng)。狀態(tài)維修不但能大幅降低維保成本、節(jié)約維保時間、減少資源浪費，同時也能延長設(shè)備使用壽命，減少人為故障。但“狀態(tài)維修”策略一直沒能獲得推廣應(yīng)用，究其原因，是由于狀態(tài)維修的關(guān)鍵技術(shù)沒有解決，即設(shè)備的狀態(tài)檢測技術(shù)。為解決上述問題，上海高諧檢測設(shè)備有限公司獨家引進日本阿泰柯株式會社的技術(shù)和設(shè)備，提供軌道車輛動力系統(tǒng)（變頻器和馬達）狀態(tài)檢測解決方案，可徹底解決車輛動力系統(tǒng)的狀態(tài)檢測問題，為狀態(tài)維修提供有效的狀態(tài)檢測手段。在目前狀態(tài)維修尚未成為標(biāo)準(zhǔn)的情況下，也可為定期維修或基于公里數(shù)的維修提供有價值的參考，為將來的狀態(tài)維修積累數(shù)據(jù)。二、 KS智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)簡介KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)是在日本阿泰柯株式會社原有的KS-2000A、KS-3000A系列產(chǎn)品基礎(chǔ)上，結(jié)合軌道交通應(yīng)用的特點開發(fā)的。KS-7000系統(tǒng)主要應(yīng)用于軌道車輛的狀態(tài)檢測，為軌道車輛的狀態(tài)維修提供依據(jù)。對運行中的牽引電動機進行不間斷在線監(jiān)測，獲取設(shè)備的狀態(tài)信息，掌握設(shè)備運行狀況，并對其進行系統(tǒng)化的長期管理，從而達到預(yù)防設(shè)備電氣性或機械性突發(fā)故障的目的。KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷技術(shù)原理美國諾伯特?維納博士（Cybernetics）指出，自然界的所有物體、物質(zhì)，其自身的狀態(tài)都會通過特定的信息渠道反映出來。所有的電氣設(shè)備，無論是變壓器、電容器、發(fā)電機、電動機、整流器、變頻器、逆變器、UPS電源、蓄電池等，都通過一定的方式在釋放自己的狀態(tài)信息。如果我們能通過一定的工具和手段收集反映電氣設(shè)備狀態(tài)的信息，并設(shè)法對這些信息進行解析，就能了解電氣設(shè)備是否在正常狀態(tài)。電氣設(shè)備狀態(tài)信息的傳遞方式不是唯一的，不同的信息有不同的檢測方法。常見的如：振動法、紅外法、氣體分析法等。我們使用的各類電動機，理想狀態(tài)下，假設(shè)其能量的轉(zhuǎn)化能力是100%，此時，全部能量發(fā)生在設(shè)備主工作頻段，其諧波能量趨向于0。當(dāng)設(shè)備發(fā)生老化后，設(shè)備的各個部件發(fā)生能量損失，對于驅(qū)動電氣整體而言，其有用能量的轉(zhuǎn)化，參數(shù)變化或傳輸后的能量降低；而消耗于克服各個部件能量損失的做功量增加。高次諧波的產(chǎn)生與設(shè)備老化及有用能量的損失存在一一對應(yīng)的關(guān)系。而諧波能量與設(shè)備各部件自振頻率及老化程度有關(guān)系。當(dāng)設(shè)備發(fā)生均衡老化時，體現(xiàn)為設(shè)備發(fā)熱等老化癥狀，當(dāng)某一部件發(fā)生大的能量損失時，提示該頻率所代表的部件發(fā)生故障或者故障征兆。利用這一原理，日本阿泰柯株式會社社長高博先生經(jīng)過40多年研究和數(shù)十萬次的現(xiàn)場采樣分析，總結(jié)出了ATC-KS驅(qū)動電氣諧波診斷分析技術(shù)。ATC-KS驅(qū)動電氣諧波診斷分析技術(shù)，利用當(dāng)代科技，采集并量化驅(qū)動電氣發(fā)出的電磁波，經(jīng)過FFT.分析后，與海量數(shù)據(jù)庫比照。能夠直觀地反應(yīng)驅(qū)動電氣老化以及潛在故障。能夠做到此類設(shè)備的早期故障診斷與分析。KS設(shè)備智能劣化診斷器能夠系統(tǒng)地診斷，定位各類電機及其一級負載的各類故障。其故障定位和早期診斷達到了極高的精度。

KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)功能1、檢測評估逆變器/變頻器平滑電容、控制電路、電子元件和運行電路狀態(tài)和劣化情況；2、檢測評估電機轉(zhuǎn)子、定子、線圈、軸承、動平衡、固定裝置狀態(tài)和劣化、隱患情況；3、檢測評估電機負載聯(lián)軸節(jié)、軸承、齒輪箱狀態(tài)和運行情況；4、提前發(fā)現(xiàn)逆變器/變頻器、電機、負載相關(guān)的各類安全隱患并出具詳細的分析評估報告5、對發(fā)現(xiàn)的安全隱患提出具體的維修、整改措施；6、對逆變器/變頻器、電機、負載狀態(tài)進行趨勢管理，為車輛點檢和維保提供依據(jù)。KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)特點1、在線、實時檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患并指導(dǎo)排除；2、非接觸檢測，絲毫不會影響原有系統(tǒng)和設(shè)備運行；3、綜合檢測，同時發(fā)現(xiàn)逆變器/變頻器、電機、負載相關(guān)問題；4、深度分析，不但檢測設(shè)備狀態(tài)，同時分析引起問題的原因；5、兼容性好，不用對原有設(shè)備和系統(tǒng)作任何改動；6、安裝方便，檢測傳感器可直接固定在原有引線上；7、趨勢管理功能讓行車更加安全、可靠，減少突發(fā)事故。KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)組成KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)主要包括：H/W、S/W等兩大部分組成。如圖2.4.1所示通過對變頻器、電機電流中諧波信號的采集、處理和分析，對逆變器/變頻器、電機、負載狀態(tài)進行評估、記錄和管理，為車輛維護保養(yǎng)提供依據(jù)，在出現(xiàn)嚴(yán)重劣化時，系統(tǒng)還會根據(jù)設(shè)定級別進行預(yù)警，以便維護人員及時處理，避免突發(fā)故障和安全事故。

2.4.1H/W系統(tǒng)組成及作用H/W系統(tǒng)是KS-7000檢測系統(tǒng)的重要組成部分，包括：諧波傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、交換機、服務(wù)器、數(shù)據(jù)專用、PC監(jiān)控終端等部分，主要作用是負責(zé)電氣設(shè)備諧波數(shù)據(jù)的采集，如圖2.4.2所示。上圖2.4.2H/W系統(tǒng)基本配置對于有特殊需求的客戶我們還可以開放Internet網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端□，實現(xiàn)雙網(wǎng)雙服務(wù)器配置的H/W系統(tǒng)，即在原有的LAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，通過管理軟件端□設(shè)置加入Internet網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，如下圖2.4.3H/W系統(tǒng)基于Internet網(wǎng)絡(luò)配置。上圖2.4.3H/W系統(tǒng)基于Internet網(wǎng)絡(luò)配置

2.4.2S/W系統(tǒng)組成及作用H/W系統(tǒng)在KS-7000電氣設(shè)備檢測系統(tǒng)中主要是對所采集的數(shù)據(jù)進行管理及輸出各類檢測報告，包括：數(shù)據(jù)管理軟件、數(shù)據(jù)設(shè)置軟件等部分。2.4.3KS-7000智能電氣劣化診斷系統(tǒng)檢測流程KS-7000智能電氣劣化診斷系統(tǒng)的檢測流程如下圖2.4.4所示。上圖2.4.4KS-7000檢測流程2.4.4KS-7000智能電氣劣化診斷系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)的存儲、查詢及備份KS-7000設(shè)備檢測系統(tǒng)為了保證檢測數(shù)據(jù)的安全管理，系統(tǒng)的配置均在獨立的同一LAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，所有被檢測的設(shè)備信息被存儲于同一服務(wù)器中，通過數(shù)據(jù)管理軟件實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的查看、打印、刪除等操作。同時系統(tǒng)還提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出、備份、還原等，方便用戶對數(shù)據(jù)的維護。圖2.4.5KS-7000數(shù)據(jù)監(jiān)視

上圖2.4.6KS-7000數(shù)據(jù)查詢【查詢說明】1、連接信息名：以連接信息為條件檢索。選擇處空白時，默認為全部對象2、設(shè)備類型：以設(shè)備類型為條件檢索。選擇值空白時，默認為全部對象。3、檢索按鈕：以1、2為條件進行檢索。4、連接信息名：顯示設(shè)備所屬的設(shè)備類型。5、設(shè)備名：顯示的設(shè)備名。6、設(shè)備類型：顯示設(shè)備對應(yīng)的設(shè)備類型。7、 低壓?高壓：顯示設(shè)備的測定是高壓I低壓。8、 選擇按鈕：選擇圖表的設(shè)備。AC_U<IVW底旺證儡應(yīng)1亦劇磚喬； 交陪IHV牽！底圧!痂7肚工舸話看率 2表示配副：面時癥’廖1-麗齊礦竺|旦傭1”期F5-3一.4_3廠15-3一.4_3廠114±西示戸一旳西示戸一旳0:廷之1血出廿訃I毛■-忙焦妙 ［譏■丨±1QBM上圖2.4.7KS-7000諧波含有率顯示1

圖2.4.8KS-7000諧波含有率顯示2圖2.4.9KS-7000檢測結(jié)果顯示

M1M3圖2.4.10KS-7000檢測結(jié)果圖表圖2.4.11KS-7000數(shù)據(jù)備份M1M3圖2.4.10KS-7000檢測結(jié)果圖表圖2.4.11KS-7000數(shù)據(jù)備份【備份說明】1、備份的類型：選擇備份類型。全部備份：對全部時間段的所有項目進行備份。部分備份：選擇要備份的項目。2、指定時間：選擇備份對象的時間段。全時間段：備份所有時間段數(shù)據(jù)。指定時間段：選擇開始—結(jié)束時間備份。但是、主要信息所有時間段可以輸出。重要信息：備份每個數(shù)據(jù)，打鉤確定。測定信息：測定檢測數(shù)據(jù)以及劣化警報記表時，打鉤確認檢測報告書：輸出檢測報告書用備份時。指定備份輸出的位置，在詳細按鈕中可以任意指定。開始：開始備份。KS-2000A智能電氣設(shè)備劣化診斷器對電動機的主要檢測項目1.電動機本體軸承：軸承損傷、磨損磨耗、間隙過大、軸承潤滑不良、異物附著、潤滑油脂析出碳化等異常；回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸磨損磨耗、彎曲、龜裂等；固定裝置基礎(chǔ)共振、支架底座松動、導(dǎo)管線管油管固定不良等；定子線圈線圈端部松動、匝間及相間絕緣、三相發(fā)熱及做功不平衡、異物附著等；電刷及換向器電火花、接觸不良等；空氣隙氣隙不均一、異常振動等；2.傳動部分聯(lián)軸器聯(lián)軸器異常、同軸度底等；負載部分一級負載軸及軸承異常等；其他項目電機功率電機拖載能力及現(xiàn)負載功率匹配情況；KS-2000A智能電氣設(shè)備劣化診斷器對逆變裝置的主要檢測項目1.逆變器本體IGBT：逆變元件的性能及老化情況；運行電路運行電路性能及老化情況；控制電路控制電路性能及老化情況；三、KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷檢測總體方案方案建立原則根據(jù)軌道交通的基本情況，以及設(shè)備狀態(tài)檢測的特點，本方案設(shè)計時主要考慮了安全性、易安裝、設(shè)置靈活幾個主要因素。安全性車輛安全是運營的基本要求，本方案首先考慮了車輛運行的安全性要求。檢測方案采用非接觸方式，不會對車輛帶來任何干擾和影響，從而不會影響車輛的安全性。易安裝由于主要用于臨時應(yīng)用，容易安裝和拆除、使用方便就顯得十分重要。我們充分考慮了這種需求，將檢測探頭用扎帶直接固定在變頻器和電機的進線上，安裝很方便；拆除時直接剪斷扎帶即可。靈活性實際應(yīng)用中，對不同車輛關(guān)注的電機、變頻器的內(nèi)容有差異。我們的方案完全可以根據(jù)需要，靈活配置探頭的數(shù)量、檢測內(nèi)容，從而能夠快速、準(zhǔn)確獲得檢測結(jié)果。

總體方案3.2.1主要檢測設(shè)備及傳感器數(shù)量KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)主要對列車上的逆變器和牽引電機兩部分做在線檢測，首先要確定檢測設(shè)備數(shù)量，再根據(jù)所檢測設(shè)備配置不同數(shù)量的傳感器。通常情況下，檢測一臺逆變裝置需要2只傳感器，檢測一臺牽引電機需要1只傳感器。傳感器安裝位置本著安裝的簡便，操作靈活的原則，及以KS-7000智能電氣設(shè)備劣化診斷系統(tǒng)有檢測要求，將傳感器安裝于設(shè)備的供電回路的電纜線上，其安裝位置如下圖3.2.1所示：系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)一臺機車共有6臺牽引電機、4臺逆變裝置，需要12個探頭。每4個探頭需要一個信號轉(zhuǎn)換器，共需3個信號轉(zhuǎn)換器，每4個信號轉(zhuǎn)換器需要一個信號接收器，共需1個信號接收器。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖下圖3.2.1所示。電機在線監(jiān)測及狀紅色數(shù)字為設(shè)備編號動車2信號接收器及安裝位置信號轉(zhuǎn)換器及安裝位置131415 1617181920 檢測探電電逆 電電電電逆 頭及安機機變 機機機機變 裝位置34電機在線監(jiān)測及狀紅色數(shù)字為設(shè)備編號動車2信號接收器及安裝位置信號轉(zhuǎn)換器及安裝位置131415 1617181920 檢測探電電逆 電電電電逆 頭及安機機變 機機機機變 裝位置34器 1 2 34器態(tài)評價系統(tǒng)乎臺＜動車1網(wǎng)絡(luò)交換機2346-7-8-9-1112電電電電電電電電機機機機機機機機23423412動車1 動車2 動車3動車4圖3.2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)備安裝主要包括諧波傳感器、信號轉(zhuǎn)換器、信號接收器和系統(tǒng)平臺的安裝。諧波傳感器可用膠帶或扎帶固定到逆變器和電機的引線上，如圖下圖3.2.3