状态监测与故障诊断 PPT

第七章 电机红外诊断
二、红外诊断技术
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。
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。
红外诊断技术的构成
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
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
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。
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。
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。
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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）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
（1）仅测表面温度 （2）要求精度高时，测温要求严 格
电机 状态监测与故障诊断
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）。
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
（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）可测物体内部温度 （2）要求精度高时，测温要求 较简单
（1）对小目标的温度不能测 （2）不能测运动中的目标 （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
4.红外热像仪
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。
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
实例1. 发电机定子线棒接头故障红个诊断
图10-4-3 实测一台50MW水轮发电机定子线棒接头温 度分布直方图
实例1. 发电机定子线棒接头故障红个 诊断
（2）判据 属于以下情况之一的线棒接头应该判为焊接
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
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
第一章 电机红外诊 断
第一章 电机红外诊断
一、红外诊断基础
1.红外线位置
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。 (6)测距可远可近。
3. 红外测温与接触测温性能比较
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
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
三、电机红外诊断实例
1.电机故障的产生、特征与发展（以发电机为例）
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。
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
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）
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
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。
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。
图10-2-8 红外热像仪基本原理框图