电动机的监测与故障诊断PPT课件
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• 所有测试在MCC或电机控制面板完成，无 需接近电机
10
一次回路测量
11
二次回路测量
12
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
13
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
KW Rpm
Volt Amp
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
AC/DC
转子评语
Poles极数
转子笼条状态正常
Phases:相数
X
转子笼条状态可疑，参见详细报告
Voltage电压 Full LoadCurrent额定电流
负荷不足以确定转子笼条状态
Number Stator Slots定子槽数
Rotor Bars 转子条数
Induction 190.0 985.0 AC 6 3 380.0 358.00 54 42
15
转子条故障严重性等级传统确定方法
C AT FL/Fp
No.
dB
1
>60dB
F L /F p 比率
>1000
F p /F L 百分比%
<0.10
转子状态 评估
优
推荐的 行动 无
无
2
54-60 501-1000 0.10-0.20
良
3
48-54 251-501 0.20-0.40
一般
继续监测, 只看趋势
利用电气特征分析对电动机进 行状态监测
1
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
2
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
• 电源不是纯正弦波，在电流和电压中存 在谐波
• 电动机和负荷也产生谐波，它们只在电 流频谱中出现
7
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
8
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
9
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
转 子 笼 条 健 康 总 结
测 量 值 严 重 性 等 级
7
S e ,fu n d S e ,h a rm
0 .7 5 7
0
转 子 状 态 评 估
多 根 断 条 和 端 环 故 障
P o w e rlin ed B d iff.
R o to r b a r
L e v e l% U p p e rS B L o w e rS B H e a lthin d e x
3
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
4
什么是电气特征？
• 电流和电压在频域的表示 F=1/T
5
正常电动机特征如何？
低频0－200Hz
高频0－5000Hz
6
为何特征中有这么多峰？
-
-4 1 .1
-4 0 .3
3 .6 4 8 1
推 荐 的 校 正 行 动
尽 快 检 修 或 更 换
18
电动机电流调制
Motor
Load
Current
8
6
4
2
0
(2)
(4)
(6)
(8)
Time
6
5
4
3
2
1
0
(1)
(2) 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
转子条裂纹可能在发展
4
42-48 126-251 0.40-0.79
或高阻节点问题
缩短监测间隔, 密集趋势
5
36-42
63-126
0.79-1.58
两个条裂纹或断条 和高阻节点问题
进行振动测试确认原因 和等级
多个条裂或断
6
30-36
32-63
1.58-3.16
和端环问题指示;
尽快检修
滑环和节点问题
பைடு நூலகம்7 <30dB
Time
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
00
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
<32
>3.16%
多个断条和端环开裂; 严重问题很多
尽快检修或更换 16
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
17
EMPATH转子健康报告
Empath 2000 3.2分析结论 性能总结
Motor type电动机类型 Power功率 RPM转速
• S=SS-RS PPF=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
14
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
10
一次回路测量
11
二次回路测量
12
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
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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
KW Rpm
Volt Amp
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
AC/DC
转子评语
Poles极数
转子笼条状态正常
Phases:相数
X
转子笼条状态可疑，参见详细报告
Voltage电压 Full LoadCurrent额定电流
负荷不足以确定转子笼条状态
Number Stator Slots定子槽数
Rotor Bars 转子条数
Induction 190.0 985.0 AC 6 3 380.0 358.00 54 42
15
转子条故障严重性等级传统确定方法
C AT FL/Fp
No.
dB
1
>60dB
F L /F p 比率
>1000
F p /F L 百分比%
<0.10
转子状态 评估
优
推荐的 行动 无
无
2
54-60 501-1000 0.10-0.20
良
3
48-54 251-501 0.20-0.40
一般
继续监测, 只看趋势
利用电气特征分析对电动机进 行状态监测
1
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
2
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
• 电源不是纯正弦波，在电流和电压中存 在谐波
• 电动机和负荷也产生谐波，它们只在电 流频谱中出现
7
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
8
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
9
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
转 子 笼 条 健 康 总 结
测 量 值 严 重 性 等 级
7
S e ,fu n d S e ,h a rm
0 .7 5 7
0
转 子 状 态 评 估
多 根 断 条 和 端 环 故 障
P o w e rlin ed B d iff.
R o to r b a r
L e v e l% U p p e rS B L o w e rS B H e a lthin d e x
3
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
4
什么是电气特征？
• 电流和电压在频域的表示 F=1/T
5
正常电动机特征如何？
低频0－200Hz
高频0－5000Hz
6
为何特征中有这么多峰？
-
-4 1 .1
-4 0 .3
3 .6 4 8 1
推 荐 的 校 正 行 动
尽 快 检 修 或 更 换
18
电动机电流调制
Motor
Load
Current
8
6
4
2
0
(2)
(4)
(6)
(8)
Time
6
5
4
3
2
1
0
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(2) 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
转子条裂纹可能在发展
4
42-48 126-251 0.40-0.79
或高阻节点问题
缩短监测间隔, 密集趋势
5
36-42
63-126
0.79-1.58
两个条裂纹或断条 和高阻节点问题
进行振动测试确认原因 和等级
多个条裂或断
6
30-36
32-63
1.58-3.16
和端环问题指示;
尽快检修
滑环和节点问题
பைடு நூலகம்7 <30dB
Time
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
00
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
<32
>3.16%
多个断条和端环开裂; 严重问题很多
尽快检修或更换 16
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
17
EMPATH转子健康报告
Empath 2000 3.2分析结论 性能总结
Motor type电动机类型 Power功率 RPM转速
• S=SS-RS PPF=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
14
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