电机的在线监测与诊断

三、电机红外诊断实例
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1.电机故障的产生、特征与发展（以发电机为例）
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实例1. 发电机定子线棒接头故 障红外诊断
（1）基本原理 绕组有电阻，通电发热 当发电机容量确定后，线棒固有电阻即为定值。 大型发电机，每相绕组线棒接头可达上千个，如果各接头接触电
阻彼此不等，其中焊接不良的接头必然接触电阻大、发热量多和 温升也高。 因此，定子线棒焊接质量的红外诊断，实质上就是在向定子某一 支路（或一相）绕组通入相同电流的条件下，用红外热像仪测量 和比较各接头温度（或温升）来进行判别的。
恶劣的环境和苛刻的运行条件，以及超过技术条件所规定的 允许范围运行，往往是直接导致电机故障的起因
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电机的故障特点与诊断内容
电机典型故障归纳： 1、定子铁心故障 通常发生在大型汽轮机发电机上，主要是铁心深处的过热 问题 早期征兆是大的环路电流、高温和绝缘材料的热解 2、绕组绝缘故障 原因：绝缘老化，绝缘缺陷及引线套管受污染 主要症状：定子绕组局部放电量的增加
红外热像仪能够将探测到的热量精确量 化，不仅能够观察热图像，还能够对发 热的故障区域进行准确识别和严格分析。
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图10-2-8 红外热像仪基本原理框图
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第七章 电机红外诊断
二、红外诊断技术
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1.红外诊断技术的构成
一台运转中的设备，当其零部件产生故障时， 设备的整体或局部的热平衡会受到破坏或影响， 设备内部的热必然逐步到达其外部表面，导致 外表温度场分布的变化。
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发电机中常用局部放电（PD）在线监测这类故障 感应电动机中常用定子电流信号分析确定定子绕组故障 3、定子绕组股线故障（发电机） 股线间短路产生电弧发电、可能发展接地故障或相间短路 故障 征兆：水冷电机的冷却水中有绝缘材料热解产生的气体
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4、定子端部线圈故障 运行过程产生的冲击力使定子端部绕组发生位移，从而引 发绝缘劣化和发生局部放电
红外检测技术捕捉到这些红外辐射的信息，通 过检测结果总结分析，可以发现:
不同部位有不同的温度界限，
同一部位在不同故障情况下有不同的温度等级。
确诊出设备的故障性质、部位和程度，进而预
测故障发展趋势和设备的寿命。
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红外诊断技术的构成
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2. 红外热像仪的测温方法
1．模拟量测温方法 较早期的红外热像仪，利用热像仪输出的视频模拟信
(6)测距可远可近。
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3. 红外测温与接触测温性能比较
项目
红外测温
接触测温
测温 要求 优点
缺点
（1）知道被测物的发射率 （2）被测物的辐射能充分抵达红 外探测器 （3）消除背影噪声
（1）测温设备与被测物间良好 接触 （2）接触测温时，被测物温度 不应有显著变化
（1）非接触，对被测物体无影响 （2）可测运动中的物体 （3）可测瞬态温度 （4）可对点、线、面测温 （5）可测绝对温度，也可测相对 温度
一、红外诊断基础
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1.红外线位置
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2. 红外测温具有下列特点
(1)测温范围广；-170℃～+3200℃。 (2)测温精度高：可分辨0.01K或更小。
(3) 反应速度快：可在几毫秒内测出物 体的温度。
(4)可测小目标：最小可测出直径为 7.5um的目标温度。
(5) 不接触被测物体，不破坏其温度场。
7、转子绕组故障（发电机）
主要是匝间短路故障。匝间短路可能由于发电机在低速启动 或停车时，槽中导体表面的污物引起了电弧，或者是巨大的 离心力和高温影响了绕组和绕组绝缘。
匝间短路故障可引起局部过热甚至导致转子接地。
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通用的监测方法是采用气隙磁密监测，通过探测气隙磁密， 可以确定匝间短路的数量和位置；监测轴承振动是否加强。
征兆：振动和局部放电
5、冷却水系统故障 征兆：定子线棒或冷却水温度偏高、绝缘材料热解及可能 引起的放电
6、转子绕组故障（异步电动机）
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转子故障主要有转子导条断裂，这将引起转矩跳动，转速波 动，转子振动以及过热等
最常见的检测方法是定子电流监测（监测效果较困难），常 采用振动和绝缘材料热解监测方法。
电机 状态监测与故障诊断
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电机的故障特点与诊断内容
故障识别必须对诊断对象的各种性能、结构、各种参数 非常熟悉。
电机包含有以下几个独立相互关联的工作系统：电路系 统、磁路系统、绝缘系统、机械系统和通风散热系统。 电机组成部分：定子、转子、轴承装置、底板及一些附 属结构（如风扇、换向器等）。
（1）可测物体内部温度 （2）要求精度高时，测温要求 较简单
（1）仅测表面温度
（1）对小目标的温度不能测
（2）要求精度高时，测温要求严 （2）不能测运动中的目标
格
（3）不适于测瞬态温度
（4）测温范围不够宽
（5）在生产过程中，不便于同
时测多个目标
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4.红外热像仪
红外热像仪（热成像仪或红外热成像 仪）：是通过非接触探测红外能量（热 量），并将其转换为电信号，进而在显 示器上生成热图像和温度值，并可以对 温度值进行计算的一种检测设备。
8、转子本体故障（各类电机）
主要由巨大的转子离心力、大的负序暂态电流和转子不同 心引起
征兆：轴承处过量的振动
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对不同故障进行相对应特征量的监测 1、放电监测 2、温度监测 3、热解产生的微粒监测 4、振动监测 5、气隙磁密监测
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第一章 电机红外诊Leabharlann Baidu断
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第一章 电机红外诊断
号测量物体的温度，实质上就是测量物体视频信号的 幅度。 2．智能化测温方法 运用微处理机,摆脱模拟量的非线性校正和叠加的繁琐 过程。 通过多路模拟开关和A/D转换器分别获得被测物体图像 信号电压与参考黑体温度电压的数值; 然后根据各自的函数关系进行计算； 比模拟量方法精确 3．软件化测温方法 配置有完整的图像处理系编统辑pp，t 它包括相应的硬件和软 20
一个故障在电机上常常表现出多种的故障征兆。也有几 个故障起因反映同一个故障征兆
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笼型异步电动机因笼条断裂时，就会出现振动增加，起动时 间延长，定子电流摆动，电机滑差增加，转速转矩波动，温 升增高等故障征兆
一台直流电机运行中由于过载、机械振动、换向器变形、维 护不当、湿度过低等诸原因，造成换向恶化故障。