馮 磊

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司，江西 貴溪 335424)

1 引言

電動(dòng)機(jī)是通過定子加對(duì)稱交流電源，形成氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，依靠電磁感應(yīng)作用，在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、產(chǎn)生電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換[1]。由于性價(jià)比高，而且適用性很強(qiáng)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)用非常廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)、電力系統(tǒng)等方面都發(fā)揮著重大作用。針對(duì)常見的故障問題，便需要引起重視，通過有效的手段實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和處置，減小這些故障對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)帶來的負(fù)面影響[2]。同以往電機(jī)檢測(cè)技術(shù)相比，一種全新的電機(jī)綜合測(cè)試儀檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，以下就電機(jī)綜合測(cè)試儀、靜態(tài)檢測(cè)方法和動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法分別進(jìn)行介紹。

2 電機(jī)綜合測(cè)試儀介紹

電機(jī)綜合測(cè)試儀是一種電機(jī)檢測(cè)硬件和測(cè)試數(shù)據(jù)分析軟件于一體的成套測(cè)試設(shè)備，集成了電機(jī)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，測(cè)試接線操作簡(jiǎn)單、測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果可視化、直接建立數(shù)據(jù)庫(kù)、可以長(zhǎng)期進(jìn)行跟蹤對(duì)比。擁有世界領(lǐng)先的電機(jī)狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷分析管理系統(tǒng),其專業(yè)的軟件、硬件,可為電機(jī)實(shí)現(xiàn)：

（1）預(yù)防故障發(fā)生:通過日常定期狀態(tài)檢測(cè)，判斷電機(jī)當(dāng)前狀況，提前發(fā)現(xiàn)隱患，指導(dǎo)點(diǎn)檢員們及時(shí)預(yù)防、處理，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)；

（2）診斷故障快速:在電機(jī)發(fā)生故障時(shí)快速診斷，確定故障原因；

（3）簡(jiǎn)化檢測(cè)操作:因簡(jiǎn)單連接即可檢測(cè)分析供電回路、絕緣、定子、轉(zhuǎn)子、氣隙、電能質(zhì)量的健康狀態(tài)，使檢測(cè)操作高度集成簡(jiǎn)化；

（4）科學(xué)管理數(shù)據(jù):系統(tǒng)將每次檢測(cè)所得數(shù)據(jù)直接建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)每臺(tái)電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤，從而定性電機(jī)劣化趨勢(shì)，為車間決策服務(wù)。

其檢測(cè)參數(shù)如表1。

3 電機(jī)綜合測(cè)試儀靜態(tài)測(cè)試

電機(jī)綜合測(cè)試儀靜態(tài)測(cè)試是指電機(jī)在停止斷電狀態(tài)下進(jìn)行的電機(jī)測(cè)試，靜態(tài)檢測(cè)包括四個(gè)項(xiàng)目:交流標(biāo)準(zhǔn)、PI極化指數(shù)、RIC轉(zhuǎn)子影響評(píng)估、步進(jìn)電壓。

3.1 交流標(biāo)準(zhǔn)

交流標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)目包括繞組電阻及三相繞組電阻平衡率、繞組電感及三相繞組電感平衡率、對(duì)地電容、絕緣電阻檢測(cè)值及更正值（換算值）。三相繞組電阻不平衡率一般是3%以上為戒備，即存在隱患，4%以上為告警，即不合格。三相繞組電感不平衡率一般是8%以上為戒備，即存在隱患，可能存在轉(zhuǎn)子鼠籠條斷條隱患。絕緣電阻值一般是150MΩ以下為戒備，即存在隱患，100MΩ以下為告警，即不合格。檢測(cè)結(jié)果后的處理措施共有兩種，戒備處理措施：需定期檢測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比看有無繼續(xù)劣化趨勢(shì)。告警處理措施：加強(qiáng)點(diǎn)檢及檢測(cè)頻率，或視情況更換。

交流標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果（圖一）

3.2 PI極化指數(shù)

PI值反映了電機(jī)整體絕緣狀況及綜合壽命。PI=10分鐘對(duì)地絕緣值/1分鐘對(duì)地絕緣值，因?yàn)镻I是相對(duì)值，不受溫度和濕度的影響（溫度可5到10倍影響絕緣電阻值變化），傳統(tǒng)絕緣電阻R值，僅提供一個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的值，且受溫度影響很大。PI高，整體絕緣良好，隨著絕緣逐漸老化，PI不斷降低。測(cè)試值在1.5以下為戒備，1以下為告警。戒備處理措施：需定期檢測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比看有無繼續(xù)劣化趨勢(shì)。警處理措施：加強(qiáng)點(diǎn)檢及檢測(cè)頻率，或視情況進(jìn)行絕緣處理。

表1

3.3 RIC轉(zhuǎn)子影響評(píng)估

RIC轉(zhuǎn)子影響評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)果（圖二）RIC轉(zhuǎn)子影響評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)果（圖三）

RIC測(cè)試原理是電動(dòng)機(jī)在靜態(tài)下，通過按一定角度旋轉(zhuǎn)電機(jī)360度，通過剩磁發(fā)電，從而判斷電動(dòng)機(jī)是否存在轉(zhuǎn)子偏心、斷條，定子匝間短路隱患。測(cè)出圖形為標(biāo)準(zhǔn)正弦波則正常，如波形有無畸變或波峰波谷不在同一水平線上則轉(zhuǎn)子存在隱患。圖二為氣隙偏心圖例，不偏心時(shí)應(yīng)整體為水平方向。圖三為三相電感曲線變化較大，低影響轉(zhuǎn)子出現(xiàn)電感正弦波形，表明電機(jī)轉(zhuǎn)子剩磁不均勻，有斷條隱患出現(xiàn)。圖四為電機(jī)匝間短路（電感曲線兩低一高）。

3.4 步進(jìn)電壓

檢測(cè)時(shí)，設(shè)置起始值，步進(jìn)值，及終止值，儀器電腦程序自動(dòng)逐級(jí)加壓。直觀顯示在各電壓等級(jí)下泄漏電流的變化情況，便于判斷電機(jī)在對(duì)應(yīng)絕緣狀態(tài)下泄漏電流有無突變。圖五為電機(jī)步進(jìn)電壓測(cè)試結(jié)果。

RIC轉(zhuǎn)子影響評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)果（圖四）

步進(jìn)電壓測(cè)試結(jié)果（圖五）

4 電機(jī)綜合測(cè)試儀動(dòng)態(tài)測(cè)試

電機(jī)綜合測(cè)試儀動(dòng)態(tài)測(cè)試是指電機(jī)在帶電運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行的電機(jī)測(cè)試，動(dòng)態(tài)檢測(cè)包括五個(gè)項(xiàng)目，包括轉(zhuǎn)子評(píng)價(jià)、偏心、浪涌/啟動(dòng)、電能、解調(diào)。

4.1 轉(zhuǎn)子評(píng)價(jià)

轉(zhuǎn)子評(píng)價(jià)是用來判斷電動(dòng)機(jī)是否存在轉(zhuǎn)子斷條。通過看基頻兩側(cè)最近且對(duì)稱的波峰是否在藍(lán)線以下，如在則電機(jī)轉(zhuǎn)子正常。若超過黃色警戒線則存在隱患，應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注定期檢測(cè)，通過數(shù)據(jù)對(duì)比查看，是否有加劇劣化現(xiàn)象。若超過紅色警戒線則判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條。圖六為正常的轉(zhuǎn)子斷條特征譜線。

轉(zhuǎn)子評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)果（圖六）

4.2 偏心

偏心頻譜圖可以用來判斷轉(zhuǎn)子是否存在偏心問題。主要是看600～2500Hz之間是否有四個(gè)連續(xù)的波峰且間距相等，但頻率不能是基波的奇數(shù)倍（排除諧波影響），從而判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子是否存在偏心，若有則電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心，無則電機(jī)正常。圖七頻譜分析顯示在參考范圍內(nèi)出現(xiàn)了四個(gè)連續(xù)的波峰，間距約為120，且不是基波的奇數(shù)倍，為顯示該電機(jī)出現(xiàn)偏心問題。

偏心測(cè)試結(jié)果（圖七）

4.3 浪涌/啟動(dòng)

浪涌是監(jiān)視電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流，保存數(shù)據(jù)以便日后參照對(duì)比，看其是否存在異常。

電能質(zhì)量分析測(cè)試數(shù)據(jù)（圖八）

4.4 電能

電能質(zhì)量分析是監(jiān)視電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的電壓電流是否異常。

4.5 解調(diào)

電流解調(diào)頻譜圖可以判斷電機(jī)基礎(chǔ)是否存在地腳松動(dòng)及轉(zhuǎn)子是否平衡。通過多次測(cè)試所得的電流解調(diào)頻譜圖進(jìn)行比對(duì)，一次測(cè)試所得的電流解調(diào)頻譜圖不能準(zhǔn)確的反映出電動(dòng)機(jī)的問題所在，看后面測(cè)得的頻譜圖與前一次測(cè)得的頻譜圖是否存在較大的偏差，若偏差較大則可能存在地腳松動(dòng)及轉(zhuǎn)子不平衡/不對(duì)中的問題。圖九為解調(diào)測(cè)試數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)松動(dòng)特征頻率為1/2軸頻率，若此譜線峰值持續(xù)增大需檢查基礎(chǔ)螺栓是否松動(dòng)。軸頻率=軸轉(zhuǎn)速/60。

解調(diào)測(cè)試數(shù)據(jù)（圖九）

5 電機(jī)綜合測(cè)試儀在貴溪冶煉廠的應(yīng)用

相比以往傳統(tǒng)法測(cè)試電機(jī)需準(zhǔn)備直阻測(cè)試儀、兆歐表、直流高壓發(fā)生器多臺(tái)設(shè)備，電機(jī)綜合測(cè)試儀高度集成了其全部功能，測(cè)試速度快、精度高、測(cè)試接線簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)豐富、功能強(qiáng)大。

貴溪冶煉廠共有各類型電機(jī)總數(shù)達(dá)萬余臺(tái)，其中很多為司控廠控重大、關(guān)鍵設(shè)備，如熔煉車間的閃速爐排風(fēng)機(jī)電機(jī)、轉(zhuǎn)爐排風(fēng)機(jī)電機(jī)、環(huán)保風(fēng)機(jī)電機(jī)、蒸汽干燥機(jī)電機(jī)、行車電機(jī)，硫酸車間的二氧化硫風(fēng)機(jī)電機(jī)、濃酸泵電機(jī)，動(dòng)力車間的制氧機(jī)空壓機(jī)電機(jī)、轉(zhuǎn)爐送風(fēng)機(jī)電機(jī)等。

近幾年來共對(duì)這些電機(jī)定期進(jìn)行了千余臺(tái)次測(cè)試，及時(shí)判斷電機(jī)性能狀況，提前發(fā)現(xiàn)隱患，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)，建立了測(cè)試數(shù)據(jù)檔案，對(duì)每臺(tái)電機(jī)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而判斷電機(jī)劣化趨勢(shì)，為車間設(shè)備管理提供參考依據(jù)，特別是在年修前對(duì)各車間重點(diǎn)電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，視狀況為外送進(jìn)行保養(yǎng)維修提供了依據(jù)，確保設(shè)備不欠修、過修，節(jié)約了維修費(fèi)用，提升了車間設(shè)備管理水平。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過電機(jī)綜合測(cè)試儀在的成功應(yīng)用，大幅提高了電機(jī)測(cè)試的高效精準(zhǔn)，為設(shè)備長(zhǎng)周期高效正常運(yùn)行提供了保證，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，為工廠正常生產(chǎn)提供了保障，電機(jī)測(cè)試的成功應(yīng)用具有在全公司范圍內(nèi)推廣價(jià)值。