1、利用电气特征分析对电动机进行状态监测,什么是电气特征分析？ESA,电气特征分析是采集电动机电流和电压信号，并分析和确定各种故障的过程,电气特征分析的优点,在线，不需要停机 远程，不需要接近电动机 准确检测电气和机械问题 用于感应，同步，直流，发电机，以及VFD 证实的成熟技术，20年的发展,电气特征分析可检测什么故障,转子条故障 不对中、不平衡 基础松动 静态偏心 动态偏心 定子机械问题 定子电气问题 轴承故障,什么是电气特征？,电流和电压在频域的表示 F=1/T,正常电动机特征如何？,低频0200Hz 高频05000Hz,为何特征中有这么多峰？,电源不是纯正弦波，在电流和电压中存在谐波 电动
2、机和负荷也产生谐波，它们只在电流频谱中出现,电气特征分析原理,频谱使我们看到V&I的所有谐波分量 所有电气和机械故障改变电动机内部的磁通分布，从而在电流中产生谐波 叠放电压和电流谐波使我们能够区分电源谐波和故障谐波 每种故障产生的谐波是不同的 因此，研究这些谐波的分布使我们识别故障,低频和高频分别用途,低频转子条劣化 不对中 机械不平衡 基础松动,高频静态偏心 动态偏心 定子电气故障 定子机械故障 轴承劣化,如何采集电流和电压信号,对LT电机，钳形表钳在电源电缆；对HT电机，钳形表钳在测量或保护CT二次回路 对LT电机，电压接头接在电源端子上；对HT电机，电压接头接在母线PT二次回路 所有测试
3、在MCC或电机控制面板完成，无需接近电机,一次回路测量,二次回路测量,交流感应电动机分析参数,工频FL-使用测量值 转速RS-需确定的基本参数 极数P- 2(24%),4(50%),6(24%),8,10. 极对数P/2 同步转速 SS=2FL/P (rpm, Hz) 2极：3000. -4极：1500. -6极：1000 8极：750. -10极：600 滑差 S=SS-RS 极通过频率 PPF=S*P,交流感应电动机分析参数,确定转速 通过电流频谱主导峰确定实测工频 FL 计算同步转速 SS=2 FL/P (Hz) 在RMS解调频谱察看位于RS的峰 求滑差和极通过频率 S=SS-RS PP
4、F=S*P 在RMS解调频谱察看位于PPF的峰 PPF和RS的一致性在0.25Hz 范围 正常情况下RS=名牌值 PPF和RS的峰具有独立属性，分别反映转子故障和机械平衡故障,转子条劣化传统确定方法,极通过频率在电流频谱中表现为边带(PPF=滑差x极数) 由于高阻节点或断条产生的转子阻抗升高，导致PPF幅值升高 工频幅值和PPF幅值之差是转子状态的指示,转子条故障严重性等级传统确定方法,EMPATH转子健康确定,电流频谱FL和 PPF峰值间的dB差电动机负荷解调谱中 PPF峰值PPF谐波转速的PPF边带,EMPATH转子健康报告,Empath 2000 3.2分析结论性 能 总 结转子评语转子
5、笼条状态正常X 转子笼条状态可疑，参见详细报告负荷不足以确定转子笼条状态,Running Speed = 16.533 Hz / 992 Rpm 转速 Pole pass frequency = 0.757 Hz 极通过频率 Load = 64.0 % 负荷,Se, fund = EMPATH基本滑差位置, Hz (同极通过频率) Se, harm = EMPATH滑差谐频数 Level = EMPATH基本滑差及其谐频的幅值之和,电动机电流调制,电动机负荷的变化影响电动机汲取的电流 电动机负荷变化原因: - 齿轮 - 风机 - 皮带 - 泵 - 滑轮 - 活塞 - 离合器 - 摩擦 - 切削
6、,(8),(6),(4),(2),0,2,4,6,8,0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.1,0.11,0.12,0.13,0.14,0.15,0.16,0.17,0.18,0.19,0.2,0.21,0.22,0.23,0.24,(2),(1),0,1,2,3,4,5,6,0,1.5,3,4.5,6,7.5,9,10.5,12,13.5,15,16.5,18,19.5,21,22.5,24,25.5,27,28.5,30,31.5,33,34.5,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,1.2,1.4,Time,Time,Freq
7、uency,原始电流组成: 工频 (50Hz) 调制频率 (齿轮, 皮带, 辊子, 活塞, 等.) 解调去掉工频，可容易观察调制信号 频率分析提供波动的图形观察,不对中/不平衡,在解调频谱中总能看到转速(RS)谱峰 高的RS峰幅值指示不对中或不平衡 右侧的频谱是一台不对中的380KW, 6.6kV电机产生,基础松动,在基础松动情况下，在电机1/2转速频率出现明显的峰值 左侧频谱示出一个650KW, 3.3KV电机，有严重振动 右侧频谱示出同一台电机紧固基础后,皮带传动问题,偏心,正常 静态偏心 动态偏心,转子中心 定子,偏心是定转子气隙不平均的现象,静态偏心,1250KW, 6.6KW电机，静
8、态偏心典型频谱,静态偏心产生的峰值频率 = RB x RS nFL；N是奇数,动态偏心,93 KW, 415 V电机，动态偏心典型频谱,动态偏心= RB x RS nFL mRS ; n是奇数，m是任意整数,RS*RB+FL+RS RS*RB+FL-RS RS*RB-FL+RS RS*RB-FL-RS,定子机械故障,410 KW, 6.6 KV电机，铁芯故障典型频谱,定子机械故障频率=定子槽数*RS FL; 100Hz间隔的两个峰,中心频率= MRS*P*3M为整数,定子电气故障,1100 KW, 6.6 KV电机，定子匝间绝缘劣化典型频谱,定子劣化故障频率=定子槽数*RS FL RS,可预测
9、的故障 匝间短路不可预测 相间和对地短路 迅速损坏,轴承故障,250 KW, 6.6 KV电机，轴承故障典型频谱,轴承故障,EMPATH识别轴承问题的两种方法： 已知轴承型号：通过轴承故障系数计算轴承峰值频率寻找峰值频率FL位置 （+/-1%） 不知道轴承型号：寻找非整数倍转速峰值识别了轴承频率，建议振动分析,滑动轴承的问题，使用关联分析： 查看静态和动态偏心，可判断是否轴承松动,滚动轴承,电气不平衡,电压不平衡 小的电压不平衡导致大的电流不平衡，导致电动机温升 电动机额定功率 * VFD电压减免系数 NEMA Std. MG 1-1998 不推荐超过5%,VDF =,100.0,电压减免系,
10、数,电气不平衡,电压源自电源，一般受电动机影响较小 电流不平衡 电流取决于电动机的需要，取决于电动机感知的负荷 3%注意；5%不推荐；10%停机 电流不平衡意味着相间不同,THDF =,97.0,变压器谐波减免系数,电流不平衡,15HP水泵电动机三相电流，电流不平衡为38，远超出运行这台电动机可接受的水平，拆机检查，发现一相严重匝间短路,电源分析,38.481,Avg/Total,0.755,1.491,176.470,133.200,115.750,% dev,0.4,0.4,Demand power =,133.2 K,W,功率需求,电源分析,故障机理: 电流需求增加过热绝缘故障. 零序谐
11、波增加变压器过载故障零总线过热着火, 改造供电系统: K变压器, 增大零线尺寸，滤波: 零序滤波器IEEE519-1992: 5%THD, 单谐波3%,EMPATH 电动机诊断,这是一个 3 相 AC 电动机的高频测试，带综合结果显示: 低功率因数 高的电压偏离 过载 机械问题,EMPATH 电动机诊断,指示: 转子健康 静态偏心 动态偏心 定子相不平衡 电动机转速 & 滑差 齿轮 & 皮带问题 扭振 & 动态负荷,EMPATH 电动机诊断,自动电压和电流水平感应. 自动三相校正以获得正确的功率因数. 自动数据采集和存储. 数据分析可即时进行；也可回办公室后进行. 分析自动确定转子笼条和定子槽
12、数. 自动分析电动机轴承缺陷. 报告可自动在MS Word 产生，或作为独立文件.,EMPATH 电动机诊断,非介入，远程诊断技术 对振动测量的补充 扭矩负荷波动 检测转子问题 适合各种类型电动机 电动机和发电机 AC 和 DC 适合各种类型机械 转动机械 往复机械,EMPATH 电动机诊断,用真触发功能测取启动数据. 用真触发功能测取瞬态数据，及/或 选择瞬态数据的一部分进行频谱分析. 电动机测试任务整体存储，占小于800 KB 空间. 数据本身具有完整性；无繁琐的数据库. 可利用最新手提电脑技术. 软件环境 WIN 95/98/NT/2000/ME,E-Plug & EMPATH2000,
