1、电机状态监测与管理系统 Electrical Motor Monitoring System,电机监测的多种途径MCA电机静态监测ESA电机在线监测电机监测与管理系统,根据 EPRI的报告：电机故障的 53%源于机械原因，如轴承故障、不平衡、松动等；47%源于电气原因；这其中，10%源于转子，如铸件缺陷导致的不平衡气隙、断条等；37%源于定子绕组。,电机故障源于何处？,引起故障的外在因素,全美电机系统消耗了19%的总能源，57%的电力能源； 在制造业，电机消耗了70%以上的电能； 在过程工业，电机消耗的电能占全厂90%以上。,每年度成本核算中，附加消耗分布为停产损失93.6%，附加能量消耗3.
2、1%，电机寿命降低1.2%，常规消耗2.1% 。,EPRI的报告,电机监测与管理系统的建立,标准之争,国家标准 国际标准 ISO2372 振动总量 ISO10816 绝缘诊断(国标) IEEE43-2000 电阻 IEEE388/389,电机静态诊断 Static Electric Test,电机静态诊断方法的误区！,认为三相平衡是电阻值的平衡是错误的； 运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡； 匝间短路的发展与阻值的降低不成正比！,摇表就可解决问题错误！,电桥可以检测到匝间短路错误！,对地绝缘问题仅占电机系统故障中 5%以下,使用匝间耐压试验仪？,破坏性试验；波形复杂，难以分析；有些匝
3、间短路的情况在波形上无反映;设备笨重。,静态电机电路分析技术 Motor Circuit Analysis,交流电机等效电路分析,电阻 R 电感 L 电容 C 感抗 XL= 2 f L 容抗 XC= 1 / 2 f C 阻抗 Z2 = R2+ ( XL - XC ) 2 相角 Fi,定子绕组故障：匝间、线间(层间)、相间短路； 绝缘缺陷(磁通集中至缺陷点),三相不平衡的原因：,转子故障：铸件缺陷、气隙不均衡、 偏心、断条断环；,发生绕组短路，导致阻抗、相角不平衡：T1-T2 = 3020T1-T3 = 3230T2-T3 = 3346,产生三相电流不均衡:IAB = 650.4120V / 3
4、020 = 21.7100AABIBC = 650.40V / 3230 = 20.3-30AACICA = 650.4240V / 3346 = 19.7194ABC,对绕组施加两次电压：考察频率加倍后，电流的变化量：纯电感电路： I/F= - 50% 即电流减少一半纯电阻电路： I/F= - 0% 即电流不变,绕组短路的监测方法 I/F测试,I/F值标志着绕组短路过程中，电感的失效程度,交流电机的静态监测,静态监测范例,以上标准认为，阻抗测试较直阻R的测试更精确，I/F用于评估故障源于定子还是转子，且能够诊断早期匝间短路等故障。如今这一标准已成为美能源部推荐的电机质量评判依据。,电机静态监
5、测的 IEEE 标准,以下评判标准是基于美国能源部 及 IEEE 20年的考核：,静态监测 快速故障诊断,绕组短路 相角 Fi 与 I/F 接头松动 电阻 R 绕组污染或过热 电感 L 与 阻抗 Z 转子状态与细化分析 电感或阻抗波形,相角 与 I/F的对应关系 ： Fi 与 I/F +/- 2 同相、同绕组的匝间短路 Fi +/- 1, I/F 平衡 同相绕组中线圈间短路（层间短路） Fi 平衡, I/F +/- 2 相间短路 此结论与电机大小无关 电阻 +/- 5%,静态监测 快速区分短路类型,匝间,线间,相间,IEEE Penrose定理,电感与阻抗 转子故障：L 与 Z “平行”（同时
6、大同时小）； 定子线圈污染或过热：L 与 Z 不“平行”。,静态监测 快速区分定子/转子故障,IEEE Penrose定理,静态监测 转子电磁特性评估,畸变发生在侧边(上升或下降段)，导致少量二倍频振动； 畸变发生在波峰或波谷时(出现扁平带)，降低电机输出转矩。,铸造缺陷,铸造缺陷与断条,断条,电阻、阻抗、电感都维持平衡，但I/F与Fi角有一定偏差，这种情况一般发生在具有大阻值绕组的小功率电机中的单匝短路。,MCA实例：匝间短路,MCA实例： 300 KW电机多次轴承失效,300 KW, 3600 RPM 连续多次发生轴承失效； 负载电流分析发现非标准信号； 转子电磁特性测试结果说明存在铸造缺
7、陷，同时存在偏心，最大的可能是轴套定位偏差。,MCA实例： 转子断条,振动分析没有发现根源； R、Fi、I/F均无大的偏差，而Z、L偏差很大， 转子测试发现断条。,MCA 监测结果分析,案例 转子,电机电气信号分析技术 Electrical Signal Analysis,ESA 的能力,ESA的两种途径,频域分析,时域分析,ESA频域分析,轴承故障频率扇叶通过频率齿轮啮合频率皮带通过频率皮带拍频,电源故障,转频定子槽频转子条频,电机电气故障,电机机械故障,高次谐波,从时域波形转换成频谱图,Time recordSine waves FFT = Fast Fourier TransferVib
8、ration spectrum amplitude - frequency scale,振动频谱示例,ESA快速分析法则,供电频率（线频LF）的转差频边频（PPF）揭示转子状态；机械故障: 峰值出现在电流谱而非电压谱电气故障: 峰值同时出现在电流谱和电压谱轴承故障 线频的非整数倍 转频的非整数倍 峰值仅出现在电流谱,电机故障特征频率,转子状态等级评估标准,铸造缺陷或软齿,转子裂条,静态偏心,动态偏心,机械不平衡,潜水泵电机转子磨碰,直流电机CSR故障或触发电路断路,同步电机转子励磁绕组故障,变频装置故障,ESA时域分析-案例,时域分析电流（I）,时域分析电压（V）,时域分析谐波监测,时域分析供
9、电偏差（V）,1）在控制柜（可在PT/CT上）卡接三相电压夹头与三相电流钳； 2）仪器简单按键进行数据存储； 3）上载到计算机； 4）输入电机铭牌数据； 5）自动分析结论，并打印报告。,ESA现场测试,智能分析软件,MCA vs ESA 功能对比,X = Yes; L = Late stage faults/Limited detection; - = No,建立完善的电机监测管理系统,大型工业企业设备管理部门 分厂设备监控人员 点检站 电机制造厂/修理厂 备件库,AT31 + AT4 + ATPOL + EMCAT = 电机监测管理系统,离线监测精密诊断在线监测综合分析管理,MRM 大中型电机可靠性维修系统,全厂电机的综合信息管理,趋势分析,转子精密评估,电源品质分析 电机系统机械故障诊断 电机本体电气故障分析诊断,ESA测试：在开关柜测试,案例：武钢三炼钢1号风机电机,近期振动逐渐加大；由于生产要求，须频繁启动；规定每启停100次必须停机拆卸，检查转子；由于焊接质量、工况等差异，不能确认此规定是否合理，须进行状态监测 报告,At your service . . .,Copyright BMA Advanced Instrument Ltd. 2006-01-E03,,
