电动机的监测与故障诊断
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? 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
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
电动机电流调制
Motor
Load
Current
8 6 4 2 0 (2) (4) (6) (8)
6 5 4 3 2 1 0 (1) (2)
0
Time
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
转子条故障严重性等级传统确定方法
CAT No.
FL/Fp dB
1 >60dB
FL/Fp 比率
>1000
Fp/FL 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
转子条裂纹可能在发展
– 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
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
? 电动机和负荷也产生谐波，它们只在电 流频谱中出现
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
测量值 严重性等级
7
转子笼条健康总结
Se, fund
Se, harm
0.757
0
转子状态评估
多根断条和端环故障
Level % -
Power line dB diff.
Upper SB
Lower SB
-41.1
-40.3
推荐的校正行动
尽快检修或更换
Rotor bar Health index
3.6481
利用电气特征分析对电动机进 行状态监测
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
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
>3.16%
多个断条和端环开裂 ; 严重问题很多
尽快检修或更换
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
EMPATH 转子健康报告
Empath 2000 3.2分析结论 性能总结
转子评语
转子笼条状态正常
故障
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
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
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来自百度文库和
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
7 <30dB
<32
? 所有测试在MCC或电机控制面板完成，无 需接近电机
一次回路测量
二次回路测量
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)
Time
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
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
Frequency
? 电动机负荷的变化影响电动机汲取的电流
? 电动机负荷变化原因:
X
转子笼条状态可疑，参见详细报告
负荷不足以确定转子笼条状态
tor type 电动机类型 wer 功率 M 转速 /DC es 极数 ases: 相数 tage 电压 l Load Current 额定电流 mber Stator Slots 定子槽数 tor Bars 转子条数
Induction 190.0 985.0 AC 6 3 380.0 358.00 54 42
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
什么是电气特征？
? 电流和电压在频域的表示 F=1/T
正常电动机特征如何？
低频0－200Hz
高频0－5000Hz
为何特征中有这么多峰？
? 电源不是纯正弦波，在电流和电压中存 在谐波
– 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
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
电动机电流调制
Motor
Load
Current
8 6 4 2 0 (2) (4) (6) (8)
6 5 4 3 2 1 0 (1) (2)
0
Time
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
转子条故障严重性等级传统确定方法
CAT No.
FL/Fp dB
1 >60dB
FL/Fp 比率
>1000
Fp/FL 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
转子条裂纹可能在发展
– 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
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
? 电动机和负荷也产生谐波，它们只在电 流频谱中出现
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
测量值 严重性等级
7
转子笼条健康总结
Se, fund
Se, harm
0.757
0
转子状态评估
多根断条和端环故障
Level % -
Power line dB diff.
Upper SB
Lower SB
-41.1
-40.3
推荐的校正行动
尽快检修或更换
Rotor bar Health index
3.6481
利用电气特征分析对电动机进 行状态监测
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
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
>3.16%
多个断条和端环开裂 ; 严重问题很多
尽快检修或更换
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
EMPATH 转子健康报告
Empath 2000 3.2分析结论 性能总结
转子评语
转子笼条状态正常
故障
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
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
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来自百度文库和
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
7 <30dB
<32
? 所有测试在MCC或电机控制面板完成，无 需接近电机
一次回路测量
二次回路测量
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)
Time
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
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
Frequency
? 电动机负荷的变化影响电动机汲取的电流
? 电动机负荷变化原因:
X
转子笼条状态可疑，参见详细报告
负荷不足以确定转子笼条状态
tor type 电动机类型 wer 功率 M 转速 /DC es 极数 ases: 相数 tage 电压 l Load Current 额定电流 mber Stator Slots 定子槽数 tor Bars 转子条数
Induction 190.0 985.0 AC 6 3 380.0 358.00 54 42
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
什么是电气特征？
? 电流和电压在频域的表示 F=1/T
正常电动机特征如何？
低频0－200Hz
高频0－5000Hz
为何特征中有这么多峰？
? 电源不是纯正弦波，在电流和电压中存 在谐波