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电机本机测温与故障智能诊断(二)
2014-04-14 10:49:39 来源: 中国振动机械网
3 振动电机的多方位温度测量
(1)动态采样。现有的温度测量方式,无论是巡回检测仪表,还是计算机远程测取数据,都采用固定的采样周期,按设定的采样周期进行间隔数据采集,不能反映每次问隔期间的温度剧烈变化。根据被测对象的温度变化率,调整采样周期,即被测对象比较稳定时,采样周期间隔较长,当被测对象变化剧烈时,采样周期间隔自动缩短,可以更有效地检测温度变化状态,使温度测量始终处于动态之中。
(2)振动电机的多方位温度测量就是多部位测温和多方式测温的结合,并实施动态采样,对被测部位进行温度上限、温差、温升及温度变化率的完整测量。这样,当被测部位的温度超过许用温度上限,或者相同部件之间出现较大温度差别,或者在低温状态下绕组温升过高,或者被测任何部位的温度变化率过快,无一例外,都被纳入测量范围,使得电机的报警与更加有效。
4 振动电机本机测温
(1)对于普遍使用的中小容量电机,一般都没有自带测温装置,运行中只有采用红外测温等方法,人工测量轴承室外部的温度,通常很长时间巡回点检一次,不能连续跟踪电机温度波动变化情况,更不能测量电机内部绕组、铁心的实时温度状况。
(2)状态检测大多采用各种检测设备来采集反映设备状态的信号和参数,然后对采集的信号进行处理,根据掌握的故障征兆和状态参数,判断故障所在,并预测故障的发展趋势。这些步骤基本上是分离进行的,如使用红外测温仪、热成像仪在规定周期采集数据,然后人工或利用计算机软件进行分析、判断是否存在故障或隐患,再根据温度变化曲线预测发展情况,整个过程滞后数据采集很长时间,往往分析诊断还没完成,电机已经烧毁,成为“死后验尸”,即便是巡回检测的仪表,也需要人工记录数据,再进行分析判断,达不到预知监测的效果。
(3)本文所述的“本机”测温,就是在电机本体上安装一个电机智能自诊断装置,将电机轴承、绕组等部位安装的传感器引线接入该温度测量装置,所测各部位的温度在此装置的显示屏上直接显示。
(4)振动电机本机测温的意义在于:① 日常点巡检工作十分有效方便,巡检人员在电机本体上,可以方便地观看到所有测温部位的实时温度,并可调出查看此前发生过热的部位和数据;② 数据采集、信号处理、故障识别、发展预测融为一体,大大简化了状态监测程序,降低人工监测成本,使状态监测升级成更高级别的状态诊断;③ 减少购置投资不菲的状态检测诊断设备,降低对监测、诊断人员的技术水平要求。
5 电机故障智能诊断
常规的电机过热保护控制装置不具备反映故障类型能力,发生故障电源切断后,也需要人工或辅助其他测试手段来进行原因分析,有时还需要结合经验和各种历史数据的对比,才能确定故障原因,因而大多数电机在使用现场无法判断故障原因,耽误时问相当长。
究其各种过热故障原因,基本分成独立性过热故障和并发性过热故障两大类。独立过热故障现象及原因如下:同一时间段,单独某一个测温传感器反映出过热现象,如负载侧轴承过热,或某一相绕组过热,将其称为独立性过热故障。以交流电机为例,某一侧滚动轴承过热的原因可能有:该轴承润滑脂过多或过少;该轴承内、外圈、滚动体或保持架早期损伤,气隙不对称、对中不良,轴电流较大等。某一相定子绕组过热的原因可能有:该相绕组接线处故障、匝问或层问短路,电压或电流不平衡、电压过高,局部铁心损坏、短路,局部通风散热较差等。并发过热故障现象及原因如下:同一时间段,两个或两个以上的测温传感器反映出过热现象,如两侧轴承同时过热,或某一侧轴承和某一相绕组同时过热等,将其称为并发性过热故障。如果交流电机轴承和绕组并发过热,其原因可能有:严重过负载;电源谐波严重,并形成轴电流;转子多处断条并偏心;冷却介质温度过高等。定子绕组、定子铁心、出风口同时反映过热,原因就是散热条件太差或冷却介质温度过高了。可见,过热征兆部位不同,其故障的原因也不同,监测和反映过热征兆的部位越多,过热原因越少,故障的判断就越容易。在多方位监测下,故障征兆更直接显现,因此诊断更为方便有效。
传感器反映出的上述各种过热现象,通过微处理器的分析,可用故障代码的形式在微型显示屏上表示出来,即某一通道传感器过热,显示屏则提示出该通道号和故障代码,如果是多个传感器反映过热,则在显示屏上轮流提示相应通道号和故障代码。那么,用户只需要根据故障通道号和代码,或对照参考故障表,就可迅速判断故障的大体原因,实现电机故障提示性智能诊断的能力。
6 实施与效果
电机智能自诊断装置实施前述本机测温与故障智能诊断。
(1)测温通道多达8个,满足单台电机静止部件的常规测温点的需要。交流电机可对负荷侧轴承温度、非负荷侧轴承温度、ABC三相绕组温度、铁心温度、出风口温度、环境温度或冷却介质温度等同时进行测量;或对负荷侧轴承温度、非负荷侧轴承温度、ABC三相绕组温度各两路测温。直流电机可对负荷侧轴承温度、非负荷侧轴承温度、励磁绕组温度、换向绕组温度、主极铁心温度、换向极铁心温度、出风口温度、环境温度或冷却介质温度等同时进行测量;也可对润滑油温度或需要的其他部位温度进行监测。不用的传感器通道可留作备用。由于智能自诊断装置通用性、互换性强,超过8通道测温点,可以使用两个或多个时间统一校准的智能自诊断装置测温,即多测一方式,便于互换、降低成本。对于同轴电机、临近的若干台电机的指定测温点,也可用一个智能自诊断装置进行监测,即一测多方式。偶尔测试的测温点,可在数据记录转储后,将智能自诊断装置拆下,达到移动测试记录的作用。
(2)适用传感器形式:PT100等或其他分度号的各种热电阻传感器,通用的三线制接法。测温范围一50℃ ~+250℃;测温精度<±0.5 oC;测温分辨率达0.1℃ 。
(3)8通道同步动态采样,采样周期10~600 s,采样信息包含对应时间信息、通道号。智能自诊断装置断电可短时继续采样。单独供电的可在断电后长时间采样记录数据。
(4)显示方式为LED或LCD点阵显示屏,每秒钟8通道同步刷新显示一次。
(5)报警、保护为轴承、绕组、铁心、出风口、环境温度或冷却介质温度等温度超限;轴承、绕组等温差超限;定子线圈温升超限;轴承、绕组、铁心、出风口、环境温度或冷却介质温度等温度变化率超限。不同通道的超限报警阙值可单独设定,传感器诊断及故障显示等。
(6)供电电压为单相220 V/380 V,可与低压电机共用同一电源。
(7)2 G容量数据记录,按采样周期同步记录数据,存储时长不少于3年。记录存储的数据,包括测量通道号、测量时刻、温度、温差、温升、温度变化率数值及报警保护信息。
(8)RS一232串行接口,满足集中监测保护控制要求。
(9)配套设置和健康管理软件,便于用户的不同需要设定和集中管理。
(1O)测试一台Y132S-4,5.5 kW,380 V/11.6 A,1 440 r/min异步电动机,两端轴承、三相绕组分别安装WZPM、WZP系列Ptl00铂热电阻测温传感器。负荷侧轴承与非负荷侧轴承的温差报警阙值设定为1O℃ 。当负载超过25% 时,两侧轴承检测温度超过l0 cIC时,电机智能自诊断装置显示负荷侧轴承温差报警,如表1所示。
(11)测试一台YKK450-4,220 kW,10 kV/15.9 A,1 488 r/min异步电动机,该电机两端轴承和三相绕组已安装测温传感器。负荷侧轴承与非负荷侧轴承的温差报警阙值设定为15℃ 。三相绕组的温差报警阙值设定为10℃ 。
将负荷侧轴承、非负荷侧轴承传感器接入智能自诊断装置的① 、② 号通道;A、B、C三相绕组传感器接入智能自诊断装置的③ 、④ 、⑤号通道;环境温度传感器接入智能自诊断装置的⑧ 号通道。智能自诊断装置通电后,提示①号通道开路,确认负荷侧轴承测温传感器电阻无穷大,更换传感器后,显示测温数据正常。
电机空转试验,断电6 min前后,智能自诊断装置提示A、C绕组温差报警。空转测试温度数据如表2所示。
由于空转试验时三相电流平衡,而三相绕组测试温度相差超过1O℃ ,怀疑测试数据的有效性,故进行堵转试验。堵转开始前,三相绕组温度已相差很大,智能自诊断装置即提示A、C绕组温差报警;堵转15 min时,智能自诊断装置提示非负荷侧轴承温差报警。堵转测试温度数据见表3。经分析,估计非负荷侧轴承传感器②与B相绕组传感器④ ,在接人智能自诊断装置的端口时有差错。停机后排查,确认系这两个传感器交叉接入智能自诊断装置的指定端口,导致反映数据不正常和温差报警。
7 结 语
(1)实施本机多方位温度测量方式和动态采样分析,超前智能预警,可有效诊断电机的过热故障。
(2)智能自诊断装置将日常点检和专业点检结合在一起,大大降低了巡检工作量和人工成本。
(3)电机智能自诊断装置集数据采集器、信号分析仪、程序控制器、数据记录仪功能于一身,不仅实现了状态检测的效果,而且可满足初步状态诊断的需要。
(4)监测对象多、投资费用低,安装、操作和调整简单,使温度状态监测和在线故障诊断从大型电机向中小型电机延伸,更有利于提高电机产品档次和升级。



 

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