電機(jī)的在線監(jiān)測(cè)與診斷

電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷2021/3/29星期一1電機(jī)的故障特點(diǎn)與診斷內(nèi)容故障識(shí)別必須對(duì)診斷對(duì)象的各種性能、結(jié)構(gòu)、各種參數(shù)非常熟悉。電機(jī)包含有以下幾個(gè)獨(dú)立相互關(guān)聯(lián)的工作系統(tǒng)：電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和通風(fēng)散熱系統(tǒng)。電機(jī)組成部分：定子、轉(zhuǎn)子、軸承裝置、底板及一些附屬結(jié)構(gòu)（如風(fēng)扇、換向器等）。一個(gè)故障在電機(jī)上常常表現(xiàn)出多種的故障征兆。也有幾個(gè)故障起因反映同一個(gè)故障征兆2021/3/29星期一2籠型異步電動(dòng)機(jī)因籠條斷裂時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)增加，起動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，定子電流擺動(dòng)，電機(jī)滑差增加，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，溫升增高等故障征兆一臺(tái)直流電機(jī)運(yùn)行中由于過載、機(jī)械振動(dòng)、換向器變形、維護(hù)不當(dāng)、濕度過低等諸原因，造成換向惡化故障。惡劣的環(huán)境和苛刻的運(yùn)行條件，以及超過技術(shù)條件所規(guī)定的允許范圍運(yùn)行，往往是直接導(dǎo)致電機(jī)故障的起因2021/3/29星期一3電機(jī)的故障特點(diǎn)與診斷內(nèi)容電機(jī)典型故障歸納：1、定子鐵心故障通常發(fā)生在大型汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)上，主要是鐵心深處的過熱問題早期征兆是大的環(huán)路電流、高溫和絕緣材料的熱解2、繞組絕緣故障原因：絕緣老化，絕緣缺陷及引線套管受污染主要癥狀：定子繞組局部放電量的增加2021/3/29星期一4發(fā)電機(jī)中常用局部放電（PD）在線監(jiān)測(cè)這類故障感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中常用定子電流信號(hào)分析確定定子繞組故障3、定子繞組股線故障（發(fā)電機(jī)）股線間短路產(chǎn)生電弧發(fā)電、可能發(fā)展接地故障或相間短路故障征兆：水冷電機(jī)的冷卻水中有絕緣材料熱解產(chǎn)生的氣體2021/3/29星期一54、定子端部線圈故障運(yùn)行過程產(chǎn)生的沖擊力使定子端部繞組發(fā)生位移，從而引發(fā)絕緣劣化和發(fā)生局部放電征兆：振動(dòng)和局部放電5、冷卻水系統(tǒng)故障征兆：定子線棒或冷卻水溫度偏高、絕緣材料熱解及可能引起的放電6、轉(zhuǎn)子繞組故障（異步電動(dòng)機(jī)）2021/3/29星期一6轉(zhuǎn)子故障主要有轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂，這將引起轉(zhuǎn)矩跳動(dòng)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)，轉(zhuǎn)子振動(dòng)以及過熱等最常見的檢測(cè)方法是定子電流監(jiān)測(cè)（監(jiān)測(cè)效果較困難），常采用振動(dòng)和絕緣材料熱解監(jiān)測(cè)方法。7、轉(zhuǎn)子繞組故障（發(fā)電機(jī)）主要是匝間短路故障。匝間短路可能由于發(fā)電機(jī)在低速啟動(dòng)或停車時(shí)，槽中導(dǎo)體表面的污物引起了電弧，或者是巨大的離心力和高溫影響了繞組和繞組絕緣。匝間短路故障可引起局部過熱甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)子接地。2021/3/29星期一7通用的監(jiān)測(cè)方法是采用氣隙磁密監(jiān)測(cè)，通過探測(cè)氣隙磁密，可以確定匝間短路的數(shù)量和位置；監(jiān)測(cè)軸承振動(dòng)是否加強(qiáng)。8、轉(zhuǎn)子本體故障（各類電機(jī)）主要由巨大的轉(zhuǎn)子離心力、大的負(fù)序暫態(tài)電流和轉(zhuǎn)子不同心引起征兆：軸承處過量的振動(dòng)2021/3/29星期一8對(duì)不同故障進(jìn)行相對(duì)應(yīng)特征量的監(jiān)測(cè)1、放電監(jiān)測(cè)2、溫度監(jiān)測(cè)3、熱解產(chǎn)生的微粒監(jiān)測(cè)4、振動(dòng)監(jiān)測(cè)5、氣隙磁密監(jiān)測(cè)2021/3/29星期一9第一章電機(jī)紅外診斷2021/3/29星期一10第一章電機(jī)紅外診斷一、紅外診斷基礎(chǔ)2021/3/29星期一11

1.紅外線位置2021/3/29星期一122.紅外測(cè)溫具有下列特點(diǎn)(1)測(cè)溫范圍廣；-170℃～+3200℃。(2)測(cè)溫精度高：可分辨0.01K或更小。 (3)反應(yīng)速度快：可在幾毫秒內(nèi)測(cè)出物體的溫度。(4)可測(cè)小目標(biāo)：最小可測(cè)出直徑為7.5um的目標(biāo)溫度。(5)不接觸被測(cè)物體，不破壞其溫度場(chǎng)。(6)測(cè)距可遠(yuǎn)可近。2021/3/29星期一133.

紅外測(cè)溫與接觸測(cè)溫性能比較

項(xiàng)目紅外測(cè)溫接觸測(cè)溫測(cè)溫要求（1）知道被測(cè)物的發(fā)射率（2）被測(cè)物的輻射能充分抵達(dá)紅外探測(cè)器（3）消除背影噪聲（1）測(cè)溫設(shè)備與被測(cè)物間良好接觸（2）接觸測(cè)溫時(shí)，被測(cè)物溫度不應(yīng)有顯著變化優(yōu)點(diǎn)（1）非接觸，對(duì)被測(cè)物體無(wú)影響（2）可測(cè)運(yùn)動(dòng)中的物體（3）可測(cè)瞬態(tài)溫度（4）可對(duì)點(diǎn)、線、面測(cè)溫（5）可測(cè)絕對(duì)溫度，也可測(cè)相對(duì)溫度（1）可測(cè)物體內(nèi)部溫度（2）要求精度高時(shí)，測(cè)溫要求較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)（1）僅測(cè)表面溫度（2）要求精度高時(shí)，測(cè)溫要求嚴(yán)格（1）對(duì)小目標(biāo)的溫度不能測(cè)（2）不能測(cè)運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)（3）不適于測(cè)瞬態(tài)溫度（4）測(cè)溫范圍不夠?qū)挘?）在生產(chǎn)過程中，不便于同時(shí)測(cè)多個(gè)目標(biāo)2021/3/29星期一144.紅外熱像儀紅外熱像儀（熱成像儀或紅外熱成像儀）：是通過非接觸探測(cè)紅外能量（熱量），并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測(cè)設(shè)備。紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y(cè)到的熱量精確量化，不僅能夠觀察熱圖像，還能夠?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和嚴(yán)格分析。2021/3/29星期一15圖10-2-8紅外熱像儀基本原理框圖2021/3/29星期一16第七章電機(jī)紅外診斷二、紅外診斷技術(shù)2021/3/29星期一171.紅外診斷技術(shù)的構(gòu)成一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)中的設(shè)備，當(dāng)其零部件產(chǎn)生故障時(shí)，設(shè)備的整體或局部的熱平衡會(huì)受到破壞或影響，設(shè)備內(nèi)部的熱必然逐步到達(dá)其外部表面，導(dǎo)致外表溫度場(chǎng)分布的變化。紅外檢測(cè)技術(shù)捕捉到這些紅外輻射的信息，通過檢測(cè)結(jié)果總結(jié)分析，可以發(fā)現(xiàn):不同部位有不同的溫度界限，同一部位在不同故障情況下有不同的溫度等級(jí)。確診出設(shè)備的故障性質(zhì)、部位和程度，進(jìn)而預(yù)測(cè)故障發(fā)展趨勢(shì)和設(shè)備的壽命。如圖所示2021/3/29星期一18紅外診斷技術(shù)的構(gòu)成2021/3/29星期一192.紅外熱像儀的測(cè)溫方法1．模擬量測(cè)溫方法較早期的紅外熱像儀，利用熱像儀輸出的視頻模擬信號(hào)測(cè)量物體的溫度，實(shí)質(zhì)上就是測(cè)量物體視頻信號(hào)的幅度。2．智能化測(cè)溫方法運(yùn)用微處理機(jī),擺脫模擬量的非線性校正和疊加的繁瑣過程。通過多路模擬開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器分別獲得被測(cè)物體圖像信號(hào)電壓與參考黑體溫度電壓的數(shù)值;然后根據(jù)各自的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；比模擬量方法精確3．軟件化測(cè)溫方法配置有完整的圖像處理系統(tǒng)，它包括相應(yīng)的硬件和軟件。利用該軟件，測(cè)量并顯示出目標(biāo)及其熱圖像上任意位置點(diǎn)溫度值的精確結(jié)果和區(qū)域分析結(jié)果等。2021/3/29星期一20

三、電機(jī)紅外診斷實(shí)例2021/3/29星期一211.電機(jī)故障的產(chǎn)生、特征與發(fā)展（以發(fā)電機(jī)為例）

2021/3/29星期一22實(shí)例1.發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故障紅外診斷（1）基本原理繞組有電阻，通電發(fā)熱當(dāng)發(fā)電機(jī)容量確定后，線棒固有電阻即為定值。大型發(fā)電機(jī)，每相繞組線棒接頭可達(dá)上千個(gè)，如果各接頭接觸電阻彼此不等，其中焊接不良的接頭必然接觸電阻大、發(fā)熱量多和溫升也高。因此，定子線棒焊接質(zhì)量的紅外診斷，實(shí)質(zhì)上就是在向定子某一支路（或一相）繞組通入相同電流的條件下，用紅外熱像儀測(cè)量和比較各接頭溫度（或溫升）來(lái)進(jìn)行判別的。2021/3/29星期一23實(shí)例1.發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故障紅個(gè)診斷圖10-4-3實(shí)測(cè)一臺(tái)50MW水輪發(fā)電機(jī)定子線棒接頭溫度分布直方圖最右力部分為高溫2021/3/29星期一24實(shí)例1.發(fā)電機(jī)定子線棒接頭故障紅個(gè)診斷（2）判據(jù)屬于以下情況之一的線棒接頭應(yīng)該判為焊接質(zhì)量不合格（或已出現(xiàn)焊接故障）1）熱像不連續(xù)且溫升超過平均溫升10℃者；或溫升超過平均溫升10℃，且在溫度分布直方圖中遠(yuǎn)離溫度連續(xù)分布區(qū)的接頭。2）當(dāng)已知接頭絕緣層內(nèi)外表面溫度降時(shí)，在額定電流下，線棒接頭表面溫度推算到接頭內(nèi)的溫度值超過110℃者。2021/3/29星期一25（3）圖10-4-4發(fā)電機(jī)定子線棒接頭焊接故障熱像圖

2021/3/29星期一26實(shí)例2.

定子鐵心故障的紅外診斷發(fā)電機(jī)定子鐵心故障主要是鐵心局部短路，這些短路點(diǎn)多數(shù)出現(xiàn)在定子齒部表面，也有些在槽部，但很少發(fā)生在鐵心內(nèi)部和軛背。2021/3/29星期一27實(shí)例2.

定子鐵心故障的紅外診斷（1）定子鐵心故障的紅外檢測(cè)方法在運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)定子鐵心封閉在機(jī)殼內(nèi)，無(wú)法進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)；只能在靜態(tài)下抽出轉(zhuǎn)子，外施電源勵(lì)磁，使定子鐵心磁通密度接近額定值，借助鐵損產(chǎn)生的溫升進(jìn)行鐵心故障的紅外檢測(cè)。具體方法：通入的勵(lì)磁電流應(yīng)可使鐵心產(chǎn)生約1.0T的磁通密度；測(cè)量鐵心在圓周方向的磁通密度分布并作出曲線，利用原有鐵心和線棒溫度測(cè)點(diǎn)監(jiān)視和控制鐵心溫度不得超過允許值(105℃)。在磁通密度1.0T下持續(xù)試驗(yàn)時(shí)間為90min，如果故障點(diǎn)不能明顯暴露出來(lái)，試驗(yàn)磁通密度可增大到1.4T，持續(xù)時(shí)間為45min。2021/3/29星期一28實(shí)例2.

定子鐵心故障的紅外診斷（1）定子鐵心故障的紅外檢測(cè)方法水輪發(fā)電機(jī)：定子鐵心軸向較短，直徑很大，可把紅外熱像儀置于鐵心中央，沿鐵心內(nèi)圓的圓周方向掃描，并記錄掃描熱像。把這些熱像連接起來(lái)，相當(dāng)于定子鐵心內(nèi)圓展開從施加勵(lì)磁時(shí)開始測(cè)試，每隔30min測(cè)量一次，直至溫升接近穩(wěn)定時(shí)為止。汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心軸向較大、直徑較小，熱像儀置于鐵心兩端，對(duì)著鐵心內(nèi)圓掃描，記錄整個(gè)鐵心內(nèi)圓的熱像。把這些熱像拼接起來(lái)呈扇形狀。2021/3/29星期一29實(shí)例2.

定子鐵心故障的紅外診斷

圖10-4-5良好定子鐵心熱像圖圖10-4-6有三處缺陷的定子鐵心熱像圖2021/3/29星期一30實(shí)例3..某發(fā)電機(jī)定子鐵心熱像圖

a)勵(lì)磁機(jī)側(cè)左側(cè)b)汽輪機(jī)側(cè)左側(cè)

2021/3/29星期一31其它2021/3/29星期一32第二章電機(jī)絕緣診斷2021/3/29星期一33一、電機(jī)絕緣老化2021/3/29星期一34一、電機(jī)絕緣老化電機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行后絕緣性能漸趨劣化，絕緣結(jié)構(gòu)的老化是各種劣化的綜合表征。造成電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)老化的因素很多：2021/3/29星期一351.電機(jī)絕緣劣化因素表11-2-1電機(jī)絕緣劣化因素及產(chǎn)生的劣化征象劣化因子表現(xiàn)形式劣化征象熱連續(xù)揮發(fā)、枯縮、化學(xué)變質(zhì)、機(jī)械強(qiáng)度降低、散熱性能變差冷熱循環(huán)離層、龜裂、變形電壓運(yùn)行電壓局部放電腐蝕、表面漏電灼痕沖擊電壓樹枝狀放電機(jī)械力振動(dòng)磨損沖擊離層、龜裂彎曲離層、龜裂環(huán)境吸濕泄漏電流增大、形成表面漏電通道和炭化灼痕結(jié)露浸水導(dǎo)電物質(zhì)污損油、藥品污損浸蝕和化學(xué)變質(zhì)2021/3/29星期一362.高壓交流電機(jī)絕緣劣化過程圖11-2-2高壓交流電機(jī)絕緣劣化過程2021/3/29星期一37二、電機(jī)絕緣的特征量2021/3/29星期一381.絕緣的特征量

1．局部放電量、放電位置設(shè)備內(nèi)部絕緣(油、紙)若存在雜質(zhì)、氣泡，它會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部放電，日長(zhǎng)月久就可能導(dǎo)致放電部位擴(kuò)大，最后擊穿。因此及早的監(jiān)測(cè)其放電量和放電位置，并及時(shí)維修處理，可避免大事故發(fā)生。但開始發(fā)生放電時(shí)，其放電量很小，難以測(cè)量及定位。2．介質(zhì)損耗因數(shù)介質(zhì)損耗因數(shù)是表明設(shè)備絕緣狀態(tài)的重要參數(shù)之一，當(dāng)測(cè)得設(shè)備的大時(shí)，說(shuō)明設(shè)備絕緣受潮，電導(dǎo)電流增大或內(nèi)部有局部放電。設(shè)備正常時(shí)其值在0.1％~0.8％之間。2021/3/29星期一391.絕緣的特征量

3．泄漏電流對(duì)于一些設(shè)備不能測(cè)量值時(shí)，也可用測(cè)量泄漏電流方法確定設(shè)備絕緣受潮或損壞程度。4．設(shè)備電容值設(shè)備中若進(jìn)水時(shí)，其電容值會(huì)增大，但漏油時(shí)，其電容值會(huì)減少。規(guī)程規(guī)定當(dāng)電容值的偏差超出額定值-5％~10％范圍，應(yīng)停電檢查。上述4項(xiàng)特征參數(shù)中，局部放電是反映絕緣狀態(tài)最靈敏的量，其次值、電容值漏電流也可反映絕緣狀況。2021/3/29星期一402.電機(jī)絕緣診斷內(nèi)容2021/3/29星期一413.我國(guó)關(guān)于交流電動(dòng)機(jī)絕緣電阻的測(cè)量要求

（1）測(cè)量繞組的絕緣電阻和吸收比，應(yīng)符合下列規(guī)定：1）額定電壓為1000V以下，常溫下絕緣電阻值不應(yīng)低于0.5MΩ；額定電壓為1000V及以上，在運(yùn)行溫度時(shí)的絕緣電阻值，定子繞組不應(yīng)低于每千伏1MΩ，轉(zhuǎn)子繞組不應(yīng)低于每千伏0.5MΩ。絕緣電阻溫度換算可按本標(biāo)準(zhǔn)附錄二的規(guī)定進(jìn)行。2021/3/29星期一423.我國(guó)關(guān)于交流電動(dòng)機(jī)絕緣電阻的測(cè)量要求

2）1000V及以上的電動(dòng)機(jī)應(yīng)測(cè)量吸收比。吸收比不應(yīng)低于1.2，中性點(diǎn)可拆開的應(yīng)分相測(cè)量。注：①進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，繞組的絕緣應(yīng)滿足本條第一、二款的要求。②交流耐壓試驗(yàn)合格的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)其絕緣電阻值在接近運(yùn)行溫度、環(huán)氧粉云母絕緣的電動(dòng)機(jī)則在常溫下不低于其額定電壓每千伏1MΩ時(shí)，可以投入運(yùn)行。但在投運(yùn)前不應(yīng)再拆開端蓋進(jìn)行內(nèi)部作業(yè)。2021/3/29星期一433.我國(guó)關(guān)于交流電動(dòng)機(jī)絕緣電阻的測(cè)量要求

（2）測(cè)量電動(dòng)機(jī)軸承的絕緣電阻，當(dāng)有油管路連接時(shí)，應(yīng)在油管安裝后，采用1000V兆歐表測(cè)量，絕緣電阻值不應(yīng)低于0.5MΩ。2021/3/29星期一444.絕緣診斷的程序

2021/3/29星期一456.大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)縱覽

測(cè)量絕緣系統(tǒng)整體性的直接方法是直流、交流和(或)沖擊耐壓的擊穿強(qiáng)度試驗(yàn).目前對(duì)新機(jī)和在役機(jī)組普遍采用的診斷性試驗(yàn)主要包括：絕緣電阻及極化指數(shù)、直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)、介損增量試驗(yàn)、局部放電測(cè)量;另外還有手包絕緣表面對(duì)地電位試驗(yàn)、槽放電試驗(yàn)、紫外光檢測(cè)電暈試驗(yàn)等。2021/3/29星期一466.大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)(1)絕緣電阻及極化指數(shù)影響絕緣電阻值的主要因素包括：表面雜質(zhì)(油污、絕緣表面受潮的粉塵、防暈層等)、濕度、溫度、試驗(yàn)電壓幅值、剩余電荷。該試驗(yàn)對(duì)于發(fā)現(xiàn)繞組臟污和吸潮是非常好的方法，當(dāng)然也能夠發(fā)現(xiàn)絕緣裂縫或穿透性絕緣故障。2021/3/29星期一476.大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（2）交流耐壓試驗(yàn)交流耐壓的試驗(yàn)?zāi)康氖前l(fā)現(xiàn)繞組中的貫穿性缺陷。其基本出發(fā)點(diǎn)是：如果繞組在高于運(yùn)行電壓的耐壓試驗(yàn)中未發(fā)生故障，當(dāng)其投入運(yùn)行時(shí)繞組應(yīng)不會(huì)很快發(fā)生因絕緣老化而導(dǎo)致的故障。由于交流耐壓試驗(yàn)中絕緣系統(tǒng)的應(yīng)力分布與運(yùn)行中相同，因此更易于找到在系統(tǒng)有相對(duì)地故障時(shí)、非故障相過電壓可能導(dǎo)致的定子故障。耐壓試驗(yàn)的結(jié)果是通過或未通過，沒有其他評(píng)估信息。2021/3/29星期一486.大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（3）直流耐壓及泄漏電流試驗(yàn)交流耐壓試驗(yàn)中絕緣系統(tǒng)的應(yīng)力分布取決于電容，直流耐壓時(shí)電壓的分布取決于絕緣系統(tǒng)各部分的絕緣電阻，絕緣電阻小的部位承受電壓也低。2021/3/29星期一496.大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（4）介損增量試驗(yàn)介損試驗(yàn)：是用于確定高壓定子線圈中是否發(fā)生局部放電的間接方法，由于局部放電大小可反映發(fā)電機(jī)絕緣系統(tǒng)劣化的程度，所以從介損增量試驗(yàn)中可以看出絕緣中是否存在比較普遍的缺陷。理論上，在較低電壓時(shí)絕緣的介質(zhì)損耗與電壓無(wú)關(guān)，而當(dāng)電壓升高時(shí)，如果主絕緣中存在的空隙發(fā)生局放，局放產(chǎn)生的熱、光、聲所消耗的能量就表現(xiàn)為損耗的異常增加，測(cè)量的介損值相應(yīng)增加，將超過正常因介質(zhì)損耗而產(chǎn)生的數(shù)值。2021/3/29星期一506.大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（5）局部放電試驗(yàn)局部放電是引起許多定子繞組絕緣故障產(chǎn)生的原因，也是早期故障的重要信號(hào)局放試驗(yàn)是評(píng)估定子繞組狀態(tài)的很重要的一個(gè)診斷性試驗(yàn)。局放脈沖的時(shí)間是毫微秒級(jí)的，其頻譜最高到幾百M(fèi)Hz使用可以測(cè)量高頻信號(hào)的儀器就可以探測(cè)到PD脈沖電流。局放試驗(yàn)的關(guān)鍵是被測(cè)量Qm

（最高局放脈沖的幅值（最大視在局放量）)按照測(cè)量方法的不同有以下幾種單位。1)pC：實(shí)驗(yàn)室使用比較多，比較直觀；2)mV：在示波器和脈沖幅值分析儀(PMA)上讀取，PMA還可以計(jì)算每段幅值脈沖的個(gè)數(shù)；3)mA：使用工頻TA在示波器上讀??；4)dB(分貝)：使用頻譜分析儀記錄脈沖時(shí)使用。2021/3/29星期一516.大型電機(jī)定子繞組絕緣診斷性試驗(yàn)（5）局部放電試驗(yàn)理論上每個(gè)PD脈沖的幅值與空隙的大小成正比，PD越大說(shuō)明該缺陷越大。與介損試驗(yàn)相比，介損反映的是繞組整體存在空隙的情況，而最大視在局放量反映的是繞組中最劣化部位的狀態(tài)。2021/3/29星期一52二、電機(jī)局部放電診斷

（主要針對(duì)高壓電機(jī)）2021/3/29星期一531.電機(jī)離線時(shí)局部放電測(cè)量

圖11-4-30是局部放電測(cè)量最基本的原理圖測(cè)量系統(tǒng)由施加試驗(yàn)電壓和高頻電壓檢測(cè)兩部分組成。外施電壓部分：與交流工頻耐壓試驗(yàn)相同高頻電壓檢測(cè)部分：局部放電信號(hào)：由高頻耦合電容器上拾取測(cè)量?jī)x表：局部放電電量?jī)x，測(cè)量和記錄局部放電電荷量Qmax。2021/3/29星期一541.電機(jī)離線時(shí)局部放電測(cè)量圖11-4-30電機(jī)局部放電試驗(yàn)線路T1－調(diào)壓器；T2－試驗(yàn)變壓器；R－限流電阻；PT－電壓互感器；V－電壓表；M－被測(cè)電動(dòng)機(jī)；CA、CB－耦合電容；

L、C－測(cè)量回路電感電容；V1－脈沖峰值電壓表2021/3/29星期一551.電機(jī)離線時(shí)局部放電測(cè)量測(cè)得的曲線上：如放電起始電壓Uc較高，則可認(rèn)為該電機(jī)局部放電是正常的；當(dāng)放電電量較大，放電起始電壓又較低，如圖中虛線，則說(shuō)明電機(jī)局部放電現(xiàn)象較嚴(yán)重，需進(jìn)一步診斷其原因和放電主要部位。圖11-4-31局部放電曲線

2021/3/29星期一561.電機(jī)離線時(shí)局部放電測(cè)量圖11-4-32檢測(cè)電路圖2021/3/29星期一572.發(fā)電機(jī)局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成：系統(tǒng)采用高頻寬帶電流傳感器、寬帶前置放大電路、窄帶信號(hào)檢波和報(bào)警單元、包括DSP信號(hào)高速采集模塊的工控機(jī)和高性能服務(wù)器等，組成寬帶加窄帶的系統(tǒng)硬件配置方式（見圖）。系統(tǒng)的信號(hào)源為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)，在發(fā)電機(jī)中性線上安裝高頻寬帶電流傳感器(CT)，在傳感器附近配置寬帶前置放大電路，傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)寬帶前置放大電路進(jìn)行寬帶放大和阻抗匹配后，再利用50Ω同軸電纜將信號(hào)送往距現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)的后級(jí)窄帶處理單元和寬帶處理單元分別處理。2021/3/29星期一582.發(fā)電機(jī)局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)寬帶處理單元將寬帶前置放大器送過來(lái)的寬帶信號(hào)經(jīng)隔離后送到DSP高速采樣系統(tǒng)。由工控機(jī)和服務(wù)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理和提取特征參數(shù)后存入局放信號(hào)特征數(shù)據(jù)庫(kù)，專家系統(tǒng)根據(jù)特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的寬帶和窄帶歷史數(shù)據(jù)作出電機(jī)絕緣狀態(tài)的診斷。2021/3/29星期一592.發(fā)電機(jī)局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖13-5-27HSB-1型局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2021/3/29星期一60第三章電機(jī)振動(dòng)診斷2021/3/29星期一61序?qū)τ谛D(zhuǎn)機(jī)械，振動(dòng)量值是重要的運(yùn)行狀態(tài)特征健康的旋轉(zhuǎn)機(jī)械都會(huì)有振動(dòng)人體的脈搏一樣，在正常情況下，脈搏的跳動(dòng)并不妨礙人體從事各種活動(dòng)。當(dāng)人體內(nèi)部有病的時(shí)候，脈搏就會(huì)有各種異常表現(xiàn)。診斷脈搏的變化可以查知病況，及時(shí)給予正確的治療。異常振動(dòng)也是機(jī)械內(nèi)部缺陷的表征。通過振動(dòng)的測(cè)量分析，揭露出設(shè)備內(nèi)部隱形缺陷2021/3/29星期一62一、電機(jī)的電磁振動(dòng)2021/3/29星期一631.定子電磁振動(dòng)異常主要原因(1)三相交流電機(jī)定子異常產(chǎn)生的電磁振動(dòng)。(2)氣隙靜態(tài)偏心引起的電磁力。(3)氣隙動(dòng)態(tài)偏心引起電磁振動(dòng)(偏心的位置對(duì)定子是不固定的，對(duì)轉(zhuǎn)子是固定的，因此偏心的位置隨轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)動(dòng))。(4)轉(zhuǎn)子繞組故障引起的電磁振動(dòng)。(5)轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)。轉(zhuǎn)子不平衡的原因：①電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻②轉(zhuǎn)子零部件脫落和移位③聯(lián)軸器不平衡，冷卻風(fēng)扇不平衡，皮帶輪不平衡④冷卻風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子表面不均勻積垢。2021/3/29星期一641.定子電磁振動(dòng)異常主要原因(6)滑動(dòng)軸承由于油膜渦動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)。(7)滑動(dòng)軸承由于油膜振蕩產(chǎn)生振動(dòng)。(8)加工和裝配不良產(chǎn)生振動(dòng)。(9)安裝時(shí)，軸線不對(duì)中引起振動(dòng)。(10)定子鐵心和定子線圈松動(dòng)(11)電動(dòng)機(jī)座底腳螺釘松動(dòng)，相當(dāng)于機(jī)座剛度降低。2021/3/29星期一652.定子異常電磁振動(dòng)（1）原因定子三相磁場(chǎng)不對(duì)稱：電網(wǎng)三相電壓不平衡定子繞組三相不對(duì)稱等定子鐵心和定子線圈松動(dòng)電動(dòng)機(jī)座底腳螺釘松動(dòng)2021/3/29星期一662.定子異常電磁振動(dòng)（2）特征振動(dòng)頻率為電源頻率的2倍。切斷電源，電磁振動(dòng)立即消失。這是區(qū)分電磁振動(dòng)與其它振動(dòng)的基本方法。振動(dòng)可以在定子機(jī)座和軸承上測(cè)得。振動(dòng)與機(jī)座剛度和電機(jī)的負(fù)載有關(guān)。

2021/3/29星期一672.轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動(dòng)(1)原因：①籠條鑄造質(zhì)量不良，產(chǎn)生斷條或高阻②籠形轉(zhuǎn)子因頻繁起動(dòng)，電機(jī)負(fù)載大產(chǎn)生斷條或高阻③繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組回路電氣不平衡，產(chǎn)生不平衡電磁力④同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組匝間短路。2021/3/29星期一682.轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動(dòng)(2)特征：①與轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動(dòng)，波形相似，現(xiàn)象相似，較難區(qū)別：振動(dòng)頻率為f0/p

②在空載或輕載時(shí)，振動(dòng)與節(jié)拍噪聲不明顯;當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，這種振動(dòng)和噪聲隨之增加③在定子的一次電流中，也產(chǎn)生脈動(dòng)變化，其脈動(dòng)節(jié)拍頻率為2sf。④對(duì)定子電流頻譜圖中，基頻兩邊出現(xiàn)邊頻。⑤同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組匝間短路，能引起f0/p頻率(轉(zhuǎn)頻)的電磁振動(dòng)和噪聲⑥斷電后，電磁振動(dòng)和電磁噪聲消失2021/3/29星期一692.轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動(dòng)

圖12-2-3轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動(dòng)a)發(fā)生振動(dòng)機(jī)理b)電磁振動(dòng)波形2021/3/29星期一703.電動(dòng)機(jī)氣隙不均引起的電磁振動(dòng)

氣隙不均勻(氣隙偏心)有兩種:靜態(tài)不均勻(靜態(tài)偏心)動(dòng)態(tài)的不均勻(動(dòng)態(tài)偏心)它們都會(huì)引起電磁振動(dòng)，但是振動(dòng)的特征并不完全相同。2021/3/29星期一713.電動(dòng)機(jī)氣隙不均引起的電磁振動(dòng)

靜態(tài)氣隙偏心產(chǎn)生的電磁振動(dòng)特征：1)電磁振動(dòng)頻率是電源頻率f0的2倍，即f＝2f0；2)振動(dòng)隨偏心值的增大而增加3)振動(dòng)隨負(fù)載增大而增加；4)斷電后電磁振動(dòng)消失；5)氣隙偏心產(chǎn)生的電磁振動(dòng)與定子異常產(chǎn)生的電磁振動(dòng)較難區(qū)別2021/3/29星期一723.電動(dòng)機(jī)氣隙不均引起的電磁振動(dòng)

氣隙動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生電磁振動(dòng)的特征：1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步頻率的電磁振動(dòng)都可能出現(xiàn)。2)電磁振動(dòng)以周期脈動(dòng)，負(fù)載增加，S加大，脈動(dòng)節(jié)拍加快。3)發(fā)生與脈動(dòng)節(jié)拍相一致的電磁噪聲。4)斷電后，電磁振動(dòng)消失，電磁噪聲消失。2021/3/29星期一73二、電機(jī)振動(dòng)的診斷2021/3/29星期一741.電機(jī)振動(dòng)的簡(jiǎn)易診斷電機(jī)的振動(dòng)簡(jiǎn)易診斷一般在運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行使用設(shè)備通常是便攜式測(cè)振儀定期、定點(diǎn)，單一頻段內(nèi)的總振級(jí)的測(cè)量?jī)x器頻響范圍一般為10～1000Hz，對(duì)于電機(jī)的振動(dòng)是否正常作出迅速評(píng)價(jià)2021/3/29星期一75二、電機(jī)振動(dòng)的診斷

1.電機(jī)振動(dòng)的簡(jiǎn)易診斷

2021/3/29星期一76二、轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動(dòng)

2.電機(jī)振動(dòng)的精密診斷之一：利用數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和專用診斷軟件

2021/3/29星期一77二、轉(zhuǎn)子繞組不平衡引起電磁振動(dòng)

3.電機(jī)振動(dòng)的精密診斷之二：利用測(cè)振和信號(hào)分析儀器作精密診斷

2021/3/29星期一78三、電動(dòng)機(jī)軸承振動(dòng)的診斷

實(shí)例分析2021/3/29星期一79三、電動(dòng)機(jī)軸承振動(dòng)的診斷

實(shí)例分析診斷對(duì)象是一臺(tái)驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)，容量3400kW，2極，轉(zhuǎn)速2970r/min，電源頻率為50Hz，結(jié)構(gòu)上采用整體底板、座式滑動(dòng)軸承。簡(jiǎn)易診斷時(shí)，發(fā)現(xiàn)軸承和定子振動(dòng)較大，超過允許值，下面對(duì)該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行精密診斷。2021/3/29星期一80三、電動(dòng)機(jī)軸承振動(dòng)的診斷

實(shí)例分析圖12-4-6實(shí)例1所示異步電動(dòng)機(jī)振動(dòng)診斷示意圖

2021/3/29星期一81第四章電動(dòng)機(jī)故障診斷2021/3/29星期一82一、電動(dòng)機(jī)常見異常（故障）2021/3/29星期一831.電動(dòng)機(jī)溫升過高2021/3/29星期一841.電動(dòng)機(jī)溫升過高2021/3/29星期一852.三相電流不平衡原因：三相電源電壓不平衡匝間短路繞組斷路(或并聯(lián)支路中一條或幾條支路斷路)定子繞組部分線圈接反三相匝數(shù)不相等2021/3/29星期一863.空載電流偏大原因：電源電壓偏高定子Y接誤接成△接轉(zhuǎn)子裝錯(cuò)(極數(shù)少的轉(zhuǎn)子裝進(jìn)了極數(shù)多的定子內(nèi))轉(zhuǎn)子直徑變小了，氣隙偏大鐵心導(dǎo)磁性能差定、轉(zhuǎn)子鐵心錯(cuò)位，鐵心有效長(zhǎng)度減小定子繞組每圈匝數(shù)繞錯(cuò)(少)線圈節(jié)距嵌錯(cuò)繞組的線圈組接反應(yīng)串聯(lián)的線圈組錯(cuò)接成了并聯(lián)軸承損壞轉(zhuǎn)軸彎造成定、轉(zhuǎn)子相擦風(fēng)扇裝錯(cuò)(如2極電機(jī)裝上了4、6極電機(jī)風(fēng)扇)2021/3/29星期一87二、定子繞組故障精密