電動機機械磨損監(jiān)測報警裝置

1、電動機機械磨損監(jiān)測報警裝置 一、問題的提出 在冶金、石油、化工、發(fā)電、造紙、煤礦等行業(yè)的大中型企業(yè)，多有數(shù)十甚至上百臺大型高壓交流電動機，擔負著各種生產(chǎn)設(shè)備的動力驅(qū)動。這些電動機一旦發(fā)生故障停機，將給企業(yè)生產(chǎn)造成嚴重損失。為了提高生產(chǎn)過程的可靠性，大部分企業(yè)對大型電動機實行定期檢修制度，即定期停產(chǎn)，進行大修，查修隱患。這種維修體制，不但要花費大量的人力、物力，增加大量維修費用，而且對尚未出現(xiàn)故障電機進行沒有針對性的拆裝，會對電機造成損傷，埋下事故隱患，甚至會造成拆裝過程中的損壞。 一、問題的提出 針對大型高壓電動機的預知維修近年來日益受到重視，并且逐步得到推廣應用。預知維修的關(guān)鍵，是有效地監(jiān)測

2、每臺電動機的運行狀態(tài)，將出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象采集下來，通過轉(zhuǎn)換分析，判明故障原因和故障嚴重程度，及時檢修或更換出現(xiàn)問題的電機。這種體制不僅提高了企業(yè)生產(chǎn)的可靠性，減少因電機突然損壞、停工停產(chǎn)而造成重大經(jīng)濟損失，同時節(jié)省了企業(yè)每年用于定期維修所花去的大量費用。這是當前國內(nèi)大量使用大型高壓交流電動機的企業(yè)需要解決的重要課題之一。 一、問題的提出 交流電動機的故障分為電氣故障和機械故障兩大類。目前針對電氣故障已具備比較完善的監(jiān)測和保護體系，相關(guān)電氣試驗和測試的裝備和手段也不斷完善，已能夠做到不解體電動機掌握其狀況，運行中出現(xiàn)問題也能夠?qū)嵤┯行У乇Ｗo。而針對電動機機械故障進行監(jiān)測和保護，在目前還是一個薄弱

3、環(huán)節(jié)，并正日益受到重視。電動機的機械故障主要集中在與軸承相關(guān)的部件，包括軸承、轉(zhuǎn)軸、端蓋等。電動機在運行中會出現(xiàn)軸承磨損、軸頸磨損、端蓋軸承室磨損、端蓋止口磨損等問題，使震動和噪音加大，同時導致定轉(zhuǎn)子不同心，嚴重時發(fā)生掃膛事故，損壞鐵心和繞組。 一、問題的提出 因電機制造公差和裝配誤差的存在，新出廠的電動機就不同程度存在偏心問題，檢修人員感興趣的是如何對增大的氣隙偏心進行檢測，以期早期發(fā)現(xiàn)機械故障，減少非計劃停機事故，并且避免掃膛事故的發(fā)生以及伴隨而來的鐵心和繞組的損壞。因此開發(fā)在線監(jiān)測技術(shù)監(jiān)視電動機氣隙偏心的變化趨勢和程度，是診斷大型高壓交流電動機產(chǎn)生的機械故障的有效手段之一。 二、電動機磨

4、損監(jiān)測的現(xiàn)狀 目前涉及到電動機機械故障的監(jiān)測手段包括：1、 振動監(jiān)測：定期或不定期地對電動機進行振動檢測，對信號進行各種處理和分析，診斷電動機的機械故障，分析故障部位和原因。2、 溫度監(jiān)測：采用在線或離線的方式，對電機軸承部位的溫度進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)溫度異常升高，及時進行分析和處理。3、 電流分析法：通過對負載電流頻譜分析，對反映電動機氣隙偏心和軸承故障的特征頻率進行分析，早期發(fā)現(xiàn)問題，及時安排檢修。4、 振聲診斷技術(shù)：對診斷的對象同時采集振動信號和噪聲信號，分別進行信號處理，然后綜合診斷軸承故障。5、 鐵譜技術(shù)：通過潤滑油樣中磨損顆粒的大小、數(shù)量和形狀監(jiān)測和分析設(shè)備運行時的實際磨損情況。6、 超

5、聲波檢測：通過超聲波檢測軸承的潤滑狀態(tài)和磨損狀態(tài)。二、電動機磨損監(jiān)測的現(xiàn)狀 在上述這些檢測方法中，只有電流分析法可分析電動機偏心程度的變化。近年來電流分析法從檢測裝備到分析手段都有了很大進步，正逐步得到推廣應用，也取得較好的效果。但其存在很大的局限性：對檢測裝置要求較高，并且需要復雜的專家系統(tǒng)，導致裝置價格昂貴；由于有來自電源的諧波的影響、負載變化對諧波的影響，影響檢測結(jié)論的規(guī)律性；可對廠內(nèi)分散布置的電機進行定期或不定期的逐臺監(jiān)測，統(tǒng)計變化情況，對出現(xiàn)問題的電機進行重點監(jiān)測，但不適合進行多臺電機在線監(jiān)測；必須設(shè)專人進行檢測和分析，工作量大；對同步電動機和繞線轉(zhuǎn)子電動機無效。三、電動機機械磨損監(jiān)

6、測報警裝置研制的目的 本技術(shù)通過檢測交流電動機內(nèi)部氣隙磁場的變化，在線監(jiān)視電動機氣隙的變化，早期發(fā)現(xiàn)電動機的偏心故障，避免突發(fā)性故障停機，實現(xiàn)針對機械故障的狀態(tài)檢修，減少非正常停機帶來的損失；該技術(shù)可有效防止電動機的掃膛事故的發(fā)生。 該技術(shù)所采用的檢測手段，以及所實現(xiàn)的效果，填補了電動機保護領(lǐng)域的一個空白點。四、基本工作原理 電動機機械磨損監(jiān)測報警裝置包括嵌放在電動機定子槽中的檢測線圈和與之相連接的保護裝置，利用嵌放在電動機定子槽中的檢測線圈檢測氣隙磁場的變化，利用保護裝置對檢測信號進行處理，從而實現(xiàn)偏心監(jiān)測。四、基本工作原理 三相交流電動機在結(jié)構(gòu)上是對稱的，三相定子繞組對稱分布，互隔120電

7、角度：在理想情況下，定轉(zhuǎn)子鐵芯同軸，氣隙均勻。若將三相對稱繞組接于三相對稱電源，則在電動機內(nèi)部產(chǎn)生均勻的旋轉(zhuǎn)磁場，此時在定子圓周各處氣隙磁場的強度大小相等。實際上，三相電源不是絕對對稱的，此時即使氣隙是均勻的，氣隙磁場也會由于電源的不對稱而不均勻，但是同相定子繞組的不同極相組的相應位置的氣隙磁場還是大小相等，相位致。 四、基本工作原理 由于加工、工藝等各方面的限制，電動機的氣隙不可能做到絕對均勻；電動機在運行過程中，由于軸承磨損等原因，氣隙不均勻程度將逐漸加大。氣隙不均勻?qū)е峦喽ㄗ永@組的不同極相組的相應位置的氣隙磁場的強度不再相等，氣隙小的部位由于磁阻減小而磁場增強，氣隙大的部位由于磁阻增

8、大而磁場減弱，同相定子繞組的不同極相組的相應位置的氣隙磁場的強度的差值的大小可反映出該兩處氣隙長度的差別的大小。所以對定轉(zhuǎn)子偏心故障的監(jiān)視可以通過對所述氣隙磁場的強度的差值的監(jiān)測實現(xiàn)。 四、基本工作原理 氣隙磁場的檢測可利用嵌放于電動機定子槽中的檢測線圈來實現(xiàn)。在交流電動機中，主磁場是旋轉(zhuǎn)磁場，其磁密波沿氣隙園周按正弦規(guī)律分布，并以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)，此旋轉(zhuǎn)磁場與整距線圈交鏈的磁通稱為主磁通，即氣隙磁隙，用m表示。在交流電動機的定子槽中嵌放一個檢測線圈，設(shè)檢測線圈的感應電壓為Um，則Um=4.44fwKwm。Um的大小反映了檢測線圈所處區(qū)域的氣隙磁場的強弱。五、檢測線圈的安裝 在電動機定子槽中嵌

9、放6個檢測線圈，6個檢測線圈均勻分布；檢測線圈節(jié)距接近電動機的極距，僅需1匝，嵌放在定子槽的槽契下面；6個檢測線圈分為三組，分別將相隔180機械角度的兩個檢測線圈按電壓相減的方向串接，得到三個感應電壓的差值，分別反映相隔120機械角度的三個方向的氣隙偏差程度。五、檢測線圈的安裝 五、檢測線圈的安裝 五、檢測線圈的安裝五、檢測線圈的安裝 在電動機中嵌放檢測線圈不必改變電動機的任何結(jié)構(gòu)和參數(shù)。對于新購電動機，在技術(shù)協(xié)議中提出要求即可；大修電動機時檢測線圈的安裝非常方便；對于現(xiàn)有正在運行的電動機，需在檢修電動機時更換部分槽契，完成檢測線圈的安裝。 五、檢測線圈的安裝 五、檢測線圈的安裝 六、交流電動

10、機磨損狀態(tài)監(jiān)測報警儀 BH2080型交流電動機磨損狀態(tài)監(jiān)測報警儀是常州太平洋自動化技術(shù)有限公司開發(fā)的監(jiān)視交流電動機定轉(zhuǎn)子偏心狀態(tài)的在線監(jiān)測智能儀表，該儀表采用先進的高速智能芯片，大屏幕液晶顯示器。六、交流電動機磨損狀態(tài)監(jiān)測報警儀 以直方圖的形式顯示反映電動機定轉(zhuǎn)子偏心程度的三個感應電壓差值信號的初始值和實時值，指示電動機偏心程度的變化；可設(shè)定報警值和動作值，從而有效防止電動機掃膛事故發(fā)生。 ABCD21六、交流電動機磨損狀態(tài)監(jiān)測報警儀 該儀表還能以曲線的形式顯示感應電壓信號變化，最長可記錄20000小時信號變化情況，使用戶可根據(jù)信號變化趨勢早期發(fā)現(xiàn)偏心故障。 六、交流電動機磨損狀態(tài)監(jiān)測報警儀

11、該儀表可安裝RS485通訊接口，實現(xiàn)上位機的通訊，利用計算機同時監(jiān)視1200臺電動機的磨損狀態(tài)，可在上位機修改設(shè)定值，可利用上位機集中分析感應電壓變化趨勢，發(fā)現(xiàn)異常自動提示，達到更好的監(jiān)測保護效果。 六、交流電動機磨損狀態(tài)監(jiān)測報警儀 目前已針對高壓電動機開發(fā)出分體結(jié)構(gòu)儀表，模擬信號處理部分做成一個模塊安裝在電動機的低壓接線盒中，顯示部分安裝在控制柜中，模擬信號處理模塊與顯示部分之間通過光釬連接，實現(xiàn)完全電隔離，提高了儀表的安全性能。并且同時實現(xiàn)對三相繞組和兩端軸承五點溫度的監(jiān)測和保護。 七、部分應用實例 在此，介紹該技術(shù)使用在日本富士電機公司生產(chǎn)的MLA1408B 300KW三相交流電動機的情況，該電動機用于電解鋁廠凈化風機，該電動機負載端軸承是6322，風扇端軸承是NU318，氣隙長度1mm。共4臺同型號電動機進行了偏心監(jiān)測，其中一臺電動機在監(jiān)測期間曲線明顯出現(xiàn)上升趨勢，經(jīng)對該電動機解體檢查，發(fā)現(xiàn)軸承走外圓，軸伸端端蓋軸承位下方出現(xiàn)磨損造成0.09mm的凹槽。 七、部分應用實例七、部分應用實例七、部分應用實例七、部分應用實例 高壓電動機新疆紅雁池電廠：Y8002-4，5500kW給水泵電機一臺；甘肅省靖遠電廠：YL1400-14，1400kW循環(huán)水泵電機三臺；甘肅省靖遠電廠：GS1512-4，1050kW鼓風機電機二臺；甘肅