夏文武，劉德璽

（華能瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司，江西 贛州 341108）

0 引言

狀態(tài)檢修是一種先進(jìn)的設(shè)備管理機(jī)制，它通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，依據(jù)設(shè)備的重要程度而采取不同的檢修策略，保證設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這種設(shè)備管理機(jī)制成功的避免了傳統(tǒng)計(jì)劃性檢修臨時(shí)性維修頻繁、盲目維修、費(fèi)用損耗大、影響設(shè)備運(yùn)行時(shí)間等缺陷，是電力檢修技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的飛速發(fā)展以及企業(yè)對(duì)推進(jìn)狀態(tài)檢修的愈加重視，促進(jìn)了狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析領(lǐng)域的進(jìn)步，科學(xué)的執(zhí)行設(shè)備狀態(tài)檢修成為可能[1]。

1 異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)

設(shè)備狀態(tài)是指設(shè)備運(yùn)行的工況，由設(shè)備運(yùn)行的各種性能參數(shù)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的比較值表征。設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)是指制定合理的監(jiān)測(cè)計(jì)劃，按照計(jì)劃通過(guò)測(cè)量其電氣量、機(jī)械量、熱工量等參數(shù)并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和工作環(huán)境，進(jìn)行設(shè)備工況分析，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。由于大型異步電動(dòng)機(jī)價(jià)格昂貴，其一旦發(fā)生故障往往造成整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程的中斷，導(dǎo)致的損失遠(yuǎn)超電動(dòng)機(jī)本身。所以做好電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作，為設(shè)備的可靠運(yùn)行、檢修安排以及后期的故障分析打好基礎(chǔ)，對(duì)于企業(yè)的可靠經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)具有重要的意義[2]。

1.1 異步電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)常用手段

1.1.1 電氣量監(jiān)測(cè)

電氣量（電壓、電流、零序電流等）監(jiān)測(cè)是異步電動(dòng)機(jī)最常見、最直觀、最有效的一種監(jiān)測(cè)方式。在日常生產(chǎn)中，可以通過(guò)生產(chǎn)SIS系統(tǒng)觀察設(shè)備相關(guān)電氣量的數(shù)值和歷史趨勢(shì)。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，重要的電動(dòng)機(jī)設(shè)備都會(huì)投入電流速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、低電壓保護(hù)、零序電流保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)作用于跳閘，過(guò)負(fù)荷保護(hù)等作用于報(bào)警，當(dāng)設(shè)備發(fā)生相應(yīng)的異常或故障后都會(huì)在測(cè)控保護(hù)裝置中有相應(yīng)的體現(xiàn)，能夠及時(shí)的保護(hù)設(shè)備并對(duì)后期的故障分析提供方向[3]。

1.1.2 振動(dòng)監(jiān)測(cè)

這種方法是利用振動(dòng)傳感器來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)軸承和機(jī)座的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理（頻譜分析）后，與該電機(jī)的故障特征頻率相比較，從而尋找出故障性質(zhì)和故障部位。一般來(lái)說(shuō)，不同的故障性質(zhì)會(huì)有不同特征的振動(dòng)，但是振動(dòng)監(jiān)測(cè)還是存在一定的局限性，由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，會(huì)對(duì)振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾，此外多種故障的特征頻率相互重疊，需要更高的技術(shù)水平與檢修經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行區(qū)分。

1.1.3 溫度監(jiān)測(cè)

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的重要電動(dòng)機(jī)設(shè)備在安裝時(shí)都會(huì)在定子繞組、軸承室等部位事先埋入溫度傳感器將溫度信號(hào)傳輸至生產(chǎn)SIS系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)方式應(yīng)用較早，由于傳感器數(shù)量和位置分布的限制性，有時(shí)候也難以反映故障部位的實(shí)際發(fā)熱狀況，這就要求檢修人員定時(shí)要利用點(diǎn)溫槍、紅外溫度測(cè)試儀對(duì)電機(jī)進(jìn)行更詳細(xì)的溫度測(cè)量。

1.2 異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的發(fā)展現(xiàn)狀與方向

異步電動(dòng)機(jī)的功能是進(jìn)行電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，其中涉及的因素有很多，如電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、通風(fēng)散熱系統(tǒng)等。因此，電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷涉及的技術(shù)范圍更廣。從電機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展上看，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和設(shè)備日趨復(fù)雜和精密的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法也在不斷革新。在工業(yè)初期，由于設(shè)備比較簡(jiǎn)單依靠人的五官感覺(jué)和簡(jiǎn)單工具進(jìn)行檢查和監(jiān)視，這種監(jiān)測(cè)結(jié)果和檢修人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)具有直接的關(guān)系，不能做定量的測(cè)定，并且有時(shí)無(wú)法做早期發(fā)現(xiàn)內(nèi)部隱患。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了用專業(yè)儀器監(jiān)測(cè)的手段，根據(jù)需要使用振動(dòng)計(jì)、頻譜儀、兆歐表、超聲波探傷等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在一定程度上可以對(duì)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行定量的測(cè)量。

目前使用比較廣泛的電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方式是離線和在線監(jiān)測(cè)。離線監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)是監(jiān)測(cè)周期為間斷的，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置是固定的，機(jī)器的狀態(tài)信號(hào)由人工采集，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理儲(chǔ)存，不能對(duì)迅速發(fā)展的故障做出及時(shí)的反應(yīng)和預(yù)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)是通過(guò)安裝在設(shè)備上的傳感器，隨時(shí)可以獲取機(jī)器運(yùn)行的各種狀態(tài)信號(hào)，可對(duì)機(jī)器進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)，相比之下能早期發(fā)現(xiàn)故障，并密切監(jiān)視其發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，一大批狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也相繼投入使用，這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能連續(xù)不停地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和比較，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析和處理，對(duì)于數(shù)據(jù)超限的設(shè)備進(jìn)行報(bào)警或切斷電源。

盡管電動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但是仍然存在一些不足。主要是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)故障的復(fù)雜性，系統(tǒng)故障檢測(cè)的誤判率較高，準(zhǔn)確度也較低。近年來(lái)研究較多一種方法是基于人工智能的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷，通常利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)與分類決策功能，為了能夠?qū)收线M(jìn)行分類，往往需要通過(guò)學(xué)習(xí)將系統(tǒng)參數(shù)或結(jié)構(gòu)固定下來(lái)，待識(shí)別信息由已訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理，便可依據(jù)某一判斷準(zhǔn)則對(duì)識(shí)別對(duì)象進(jìn)行分類，最后給出準(zhǔn)確、及時(shí)的故障診斷結(jié)論。狀態(tài)監(jiān)測(cè)是故障診斷和電動(dòng)機(jī)保護(hù)的基礎(chǔ)，它可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的安全隱患，節(jié)省人力物力的同時(shí)保證生產(chǎn)的可靠進(jìn)行。狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷二者的合理結(jié)合是目前電動(dòng)機(jī)研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

2 異步電動(dòng)機(jī)的故障分析方法

異步電動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上來(lái)看比較簡(jiǎn)單，但實(shí)際上運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，具有復(fù)雜的機(jī)、電、磁等物理變化，甚至?xí)闹幸l(fā)出一些化學(xué)變化。長(zhǎng)期運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)某些部件性能會(huì)逐漸劣化，從而引起電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一系列故障。在實(shí)際生產(chǎn)生活中，電動(dòng)機(jī)的故障從學(xué)科上進(jìn)行劃分可以分為電氣故障和機(jī)械故障兩大類。

2.1 電氣故障

2.1.1 接地故障

異步電動(dòng)機(jī)由于運(yùn)行環(huán)境不良，受潮等原因?qū)е陆^緣下降，很容易發(fā)生接地短路故障。異步電動(dòng)機(jī)通常采用△型連接和Y型連接。

正常運(yùn)行時(shí)均無(wú)零序分量，但一旦發(fā)生接地故障，無(wú)論是金屬性還是非金屬性的，均在相電流中出現(xiàn)零序分量，因此，可以將系統(tǒng)中是否出現(xiàn)零序分量作為接地故障的判斷依據(jù)。接地故障會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)本體絕緣造成較大的傷害，在電動(dòng)機(jī)投運(yùn)前一定要注意測(cè)量電動(dòng)機(jī)絕緣與吸收比是否良好，潮濕天氣啟動(dòng)前應(yīng)提前投入加熱器以保證電動(dòng)機(jī)絕緣良好。

2.1.2 缺相故障

異步電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行是常見的故障之一，某一相線路開關(guān)觸點(diǎn)或接頭導(dǎo)線接觸不良等都會(huì)造成電動(dòng)機(jī)缺相故障。若在啟動(dòng)時(shí)缺相，由于合成轉(zhuǎn)矩為零而無(wú)法啟動(dòng)，其電流比正常工作時(shí)的電流要大得多，并多伴隨著電動(dòng)機(jī)振動(dòng)。若在運(yùn)行時(shí)突然缺相，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，電動(dòng)機(jī)會(huì)維持轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都會(huì)有所下降，在相電流中會(huì)出現(xiàn)負(fù)序分量。因此在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，就地應(yīng)有人監(jiān)視，若發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)聯(lián)系操作人，避免電動(dòng)機(jī)起動(dòng)缺相。在日常維護(hù)期間也應(yīng)該定期對(duì)電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)接線進(jìn)行檢查，防止以后的運(yùn)行中出現(xiàn)脫落導(dǎo)致缺相故障。

2.1.3 相間短路故障

異步電動(dòng)機(jī)相間短路故障通常發(fā)生在接線端子處或繞組內(nèi)部，對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的頻率更高。電動(dòng)機(jī)相間短路故障通常會(huì)出現(xiàn)大于8倍以上的額定電流，使繞組迅速產(chǎn)生高熱，電機(jī)溫度迅速升高，導(dǎo)致絕緣損壞，甚至燒毀電機(jī)。在解體檢查時(shí)多能發(fā)現(xiàn)明顯的燒黑、熔斷點(diǎn)。為了防止此類事故的發(fā)生，在電動(dòng)機(jī)進(jìn)行解體檢修后，一定要做好絕緣、耐壓等預(yù)防性試驗(yàn)，并安排合理的試運(yùn)時(shí)間，做好預(yù)防工作。

2.1.4 電壓不平衡、過(guò)壓、欠壓

三相電壓不平衡將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)三相電流不平衡，在電流中將出現(xiàn)負(fù)序分量，一方面會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，另一方面，負(fù)序分量將產(chǎn)生與正序方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩降低，電壓不平衡程度越高，電機(jī)發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩降低的情況越嚴(yán)重。

過(guò)電壓將可能損壞電動(dòng)機(jī)的絕緣，并使電動(dòng)機(jī)的電流上升，如不及時(shí)排除則可能演變?yōu)橄嚅g短路或接地故障。

由于電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和電壓的關(guān)系為：T∝U2，欠電壓會(huì)引起電磁轉(zhuǎn)矩的急劇下降，如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，將會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，電流急劇上升，引起溫度上升從而引發(fā)其他故障。

2.1.5 在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)的種類和數(shù)量較多，電氣故障的種類也比較繁多，除了上述的常見故障外還有一些電路、磁路等方向的故障，這就要求檢修人員在檢查故障點(diǎn)時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)、廣發(fā)思維。在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展的今天，實(shí)際上絕大多數(shù)電動(dòng)機(jī)設(shè)備都會(huì)針對(duì)短路故障、過(guò)載故障、電壓故障以及接地故障等設(shè)置電流速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、欠電壓及電壓不平衡保護(hù)以及零序電流保護(hù)等。同時(shí)還會(huì)設(shè)置一些過(guò)負(fù)荷保護(hù)、溫度保護(hù)裝置作用于報(bào)警，對(duì)異常工況及時(shí)發(fā)出警告，避免異常進(jìn)一步演變。這些保護(hù)裝置也會(huì)連續(xù)監(jiān)視運(yùn)行電壓、電流等參數(shù)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)也會(huì)記錄相關(guān)的動(dòng)作原因。這些對(duì)電氣故障分析工作都有很大的幫助。

2.2 機(jī)械故障

電動(dòng)機(jī)機(jī)械故障由于其相比較電氣故障并沒(méi)有特別明顯的特征，有些機(jī)械故障的發(fā)生點(diǎn)比較隱蔽并且一些機(jī)械故障還會(huì)伴隨著多種異?，F(xiàn)象，對(duì)于電動(dòng)機(jī)故障分析往往是難點(diǎn)所在。因此分析電動(dòng)機(jī)機(jī)械故障要仔細(xì)觀察并且具備一定的檢修經(jīng)驗(yàn)。

2.2.1 軸承故障

軸承是支撐電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的負(fù)重部分，運(yùn)行時(shí)要保持長(zhǎng)時(shí)間高速轉(zhuǎn)動(dòng)，是比較容易損壞的部分。當(dāng)滾動(dòng)軸承缺油時(shí)，會(huì)聽到骨碌骨碌的聲音，此時(shí)要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)油工作，補(bǔ)油通常會(huì)造成電動(dòng)機(jī)軸承溫升，所以每次補(bǔ)油不宜過(guò)多，補(bǔ)油后也應(yīng)當(dāng)監(jiān)視4 h以上，保證電機(jī)軸承溫度不超標(biāo)。

在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)若聽到不連續(xù)均勻的嗡嗡聲，并伴隨有輕微的雜音，可能是由于軸承內(nèi)混有沙土等雜物或軸承零件有輕度磨損故障。此時(shí)應(yīng)當(dāng)停機(jī)檢查，先察看軸承滾動(dòng)體、內(nèi)外鋼圈是否有破損、銹蝕、疤痕等，然后用手捏住軸承內(nèi)圈，并使軸承擺平，另一只手用力推外鋼圈，如果軸承良好，外鋼圈應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動(dòng)中無(wú)振動(dòng)和明顯的卡滯現(xiàn)象。否則說(shuō)明軸承已不能繼續(xù)使用了，應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換新軸承。

2.2.2 端蓋故障

機(jī)殼和端蓋同樣也是故障的易發(fā)點(diǎn)，若電動(dòng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)大、異音等現(xiàn)象時(shí)也要對(duì)機(jī)殼和端蓋進(jìn)行檢查。端蓋與軸承配合不緊密，則有可能造成軸承外圈與端蓋產(chǎn)生摩擦，造成電機(jī)振動(dòng)大、軸承過(guò)熱等現(xiàn)象。

首先要通過(guò)檢查端蓋表面是否有摩擦、裂紋痕跡。然后要測(cè)試端蓋的橢圓度是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。若有裂紋應(yīng)進(jìn)行堆焊修復(fù)，或者更換新的端蓋。對(duì)于功率較大的電動(dòng)機(jī)，也可采用鑲補(bǔ)或電鍍的方法，最后加工出軸承所需要的尺寸。

2.2.3 定、轉(zhuǎn)子機(jī)械故障

定、轉(zhuǎn)子都是由相互絕緣的硅鋼片疊成，是電動(dòng)機(jī)的磁路部分。定、轉(zhuǎn)子鐵芯的損壞和變形主要從以下幾個(gè)方面檢查。

1）檢查定子、轉(zhuǎn)子表面有無(wú)摩擦痕跡，是否有異物等。軸承內(nèi)圈與軸的配合是否緊密，內(nèi)圈與軸有無(wú)摩擦痕跡。軸承過(guò)度磨損或裝配不良，都可能導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子相擦，使鐵芯表面損傷，進(jìn)而造成硅鋼片間短路。導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)大、溫度高的現(xiàn)象。

2）長(zhǎng)時(shí)間閑置的電動(dòng)機(jī)要檢查定、轉(zhuǎn)子是否有因受潮等原因造成鐵芯表面銹蝕，此時(shí)需用砂紙打磨干凈，清理后涂上絕緣漆。

3）檢查轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡是否合格，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不合格會(huì)導(dǎo)致軸承受力不均勻，加劇軸承磨損，并也會(huì)伴隨著電動(dòng)機(jī)振動(dòng)大的現(xiàn)象。

2.2.4 在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械故障是復(fù)雜多樣的，無(wú)法一一列舉，在這里僅列舉了一些常見的機(jī)械故障。根據(jù)檢修經(jīng)驗(yàn)，檢查電動(dòng)機(jī)機(jī)械故障可以用“望、聞、問(wèn)、切”四個(gè)字來(lái)概括。“望”及觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的異常情況，哪些部位溫度過(guò)高、哪個(gè)位置振動(dòng)更強(qiáng)烈。在電機(jī)解體后要仔細(xì)檢查定子、轉(zhuǎn)子、端蓋等重要部位有無(wú)明顯的磨損、銹蝕等異常情況?！奥劇本褪锹犅曇簦?dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生機(jī)械故障時(shí)大都伴隨著異音，哪些部位有異音、異音的音調(diào)等對(duì)故障分析都能提供重要的依據(jù)。“問(wèn)”就是咨詢、查詢，根據(jù)電動(dòng)機(jī)異常情況咨詢相關(guān)專家和經(jīng)驗(yàn)豐富的檢修人員、查詢電動(dòng)機(jī)的廠家資料和網(wǎng)上的檢修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)故障的分析有很好的幫助?！扒小本褪抢妙l譜儀、測(cè)振儀等監(jiān)測(cè)儀器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行一個(gè)定量的數(shù)據(jù)分析，通過(guò)頻譜或其他比對(duì)的方式進(jìn)行檢查分析。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械故障分析是一項(xiàng)比較復(fù)雜的學(xué)科，需要檢修人員具有較高的技術(shù)水平與工作經(jīng)驗(yàn)。

3 高壓異步電動(dòng)機(jī)的檢修實(shí)例

本章主要結(jié)合我廠高壓異步電動(dòng)機(jī)故障的分析過(guò)程探討一下具體的故障分析方法。在本年度我廠機(jī)組停機(jī)檢修期間，對(duì)某高壓電機(jī)進(jìn)行了檢修工作，該電機(jī)的型號(hào)為YMPS500-6，額定電壓6 kV，額定功率450 kW，驅(qū)動(dòng)端為NU230.E.M1與6 032.C3雙軸承結(jié)構(gòu)，自由端為NU230.E.M1單軸承結(jié)構(gòu)。

該電機(jī)在平時(shí)運(yùn)行時(shí)軸承位置會(huì)有“突、突、突”的異音，解體檢查定子、轉(zhuǎn)子并未發(fā)現(xiàn)明顯異常。更換前后軸承后再次試轉(zhuǎn)異音仍然存在，且溫度上升至69℃仍然不能穩(wěn)定。經(jīng)頻譜儀測(cè)試發(fā)現(xiàn)軸向振動(dòng)超標(biāo)為5.079 1 mm/s（頻率為100 Hz）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 電動(dòng)機(jī)試轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)mm/s

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)運(yùn)行起始振動(dòng)情況較好，但運(yùn)行10 min后振動(dòng)逐漸變大，特別是軸向振動(dòng)更加強(qiáng)烈，現(xiàn)場(chǎng)軸承處異音也隨之變大。根據(jù)頻譜儀的檢測(cè)結(jié)果分析，該電機(jī)在6倍頻或2倍線頻位置軸向振動(dòng)最為強(qiáng)烈，根據(jù)異音情況并對(duì)比故障頻率后分析可能為轉(zhuǎn)子故障。分析出來(lái)問(wèn)題的大方向后，開始著重對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查分析。

首先要先對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行直觀的檢查，主要檢查項(xiàng)目有：轉(zhuǎn)子表面是否有明顯摩擦現(xiàn)象、絕緣漆是否完整，鐵芯及鼠籠條是否有松動(dòng)斷裂、轉(zhuǎn)子軸是否彎曲、轉(zhuǎn)子軸與軸承配合是否緊密。上述檢查完畢，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。隨即對(duì)轉(zhuǎn)子做了冷態(tài)動(dòng)平衡和熱態(tài)動(dòng)平衡（帶前后扇葉），檢查轉(zhuǎn)子是否存在不平衡問(wèn)題。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在161°的位置偏差236 g。隨后重新調(diào)整了配重，達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后，將轉(zhuǎn)子整體放入烘箱，加熱至50℃模擬轉(zhuǎn)子受熱膨脹時(shí)的情況，進(jìn)行熱態(tài)動(dòng)平衡測(cè)試，結(jié)果仍然在合格水平。解決完該問(wèn)題后為了排除端蓋磨損問(wèn)題，又對(duì)電機(jī)端蓋橢圓度、尺寸等進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果仍在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。隨之對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了組裝并再次試轉(zhuǎn)。結(jié)果仍然存在電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后振動(dòng)、異音變大的問(wèn)題，說(shuō)明并沒(méi)有真正的解決異常原因所在。

排除了以上異常點(diǎn)之后，電動(dòng)機(jī)仍然存在軸向振動(dòng)大的問(wèn)題，經(jīng)專業(yè)討論推斷，還有可能存在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸松動(dòng)問(wèn)題或者磁力中心偏移問(wèn)題。為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證問(wèn)題所在，決定將電動(dòng)機(jī)繼續(xù)試轉(zhuǎn)，這可以維持電機(jī)內(nèi)部溫度，讓轉(zhuǎn)子鐵芯充分膨脹，根據(jù)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)情況判斷在高溫下轉(zhuǎn)子鐵芯是否存在松動(dòng)問(wèn)題。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 電動(dòng)機(jī)高溫情況下的振動(dòng)數(shù)據(jù)mm/s

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，溫度越高的情況下振動(dòng)是呈逐漸加大的趨勢(shì)，所以有理由懷疑在溫度較高時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯由于受熱膨脹使其與軸配合不緊密導(dǎo)致松動(dòng)。為了確認(rèn)情況，使用壓機(jī)將轉(zhuǎn)子軸壓出，觀察轉(zhuǎn)子硅鋼片內(nèi)部表面粗糙，轉(zhuǎn)軸表面有摩擦痕跡。推斷該電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯制造時(shí)，由于其轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子鐵芯承受的向心力較小，所以是先把轉(zhuǎn)軸立起來(lái)，將硅鋼片一片一片疊起來(lái)后用壓機(jī)壓實(shí)，利用軸上的筋與端部的五個(gè)鍥子將硅鋼片定位，并與軸固定在一起，見圖1。這種安裝方式更加便捷，但問(wèn)題是隨著使用時(shí)間變長(zhǎng)，硅鋼片內(nèi)部粗糙，當(dāng)轉(zhuǎn)子受熱膨脹時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸接觸面減小，導(dǎo)致松動(dòng)串軸。如果進(jìn)行大面積的激光冷焊進(jìn)行修復(fù)，成本上是不可行的，所以最終決定先將轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部車光滑后（為了增大轉(zhuǎn)子鐵芯與軸的接觸面積）根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯的孔徑確定軸徑，為了保證不再發(fā)生軸松動(dòng)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)新軸的過(guò)盈量為0.25 mm～0.28 mm。

圖1 拆解后的轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圈和轉(zhuǎn)軸

新軸制作好后，重新安裝進(jìn)行試轉(zhuǎn)工作。在試轉(zhuǎn)的開始時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好，但試運(yùn)2 h后軸向和垂直振動(dòng)開始逐漸變大，根據(jù)頻譜分析在116 Hz即7倍頻時(shí)振動(dòng)最大，在驅(qū)動(dòng)端也出現(xiàn)了異音問(wèn)題。根據(jù)這種現(xiàn)象分析可能是更換新軸后膨脹系數(shù)與原軸不同，在軸受熱膨脹后磁力中心偏移，并且存在冷態(tài)熱態(tài)磁力中心偏差大的問(wèn)題。具體數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 更換新軸后的振動(dòng)數(shù)據(jù)mm/s

這里提供一個(gè)當(dāng)通過(guò)靜態(tài)測(cè)量無(wú)法判斷磁力中心位置時(shí)，測(cè)試電動(dòng)機(jī)磁力中心是否偏移、往哪個(gè)方向偏移的實(shí)驗(yàn)方法供參考。試驗(yàn)方法為在驅(qū)動(dòng)端安裝兩個(gè)滾珠軸承，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子在電機(jī)內(nèi)無(wú)法軸向串動(dòng)，測(cè)試此時(shí)的電機(jī)振動(dòng)情況，隨后將電機(jī)驅(qū)動(dòng)端端蓋后加墊片，相當(dāng)于將電機(jī)轉(zhuǎn)子整體向驅(qū)動(dòng)端移動(dòng)一段距離，若振動(dòng)有減小的趨勢(shì)，則可以判斷磁力中心確實(shí)向該方向移動(dòng)。之后可以繼續(xù)調(diào)整墊片厚度，直至電動(dòng)機(jī)振動(dòng)達(dá)到合格水平。最終解決辦法可以將軸進(jìn)行加工，驅(qū)動(dòng)端軸承座位置車進(jìn)合理距離，并于自由端加墊片的方式使電機(jī)轉(zhuǎn)子整體向驅(qū)動(dòng)端移動(dòng)，以保證磁力中心穩(wěn)定。

我廠電動(dòng)機(jī)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定磁力中心向驅(qū)動(dòng)端偏移4 mm。對(duì)電機(jī)軸進(jìn)行加工完畢后重新組裝試運(yùn)，電動(dòng)機(jī)試運(yùn)4 h，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到合格水平。

從本次的檢修過(guò)程中可以看出，高壓異步電動(dòng)機(jī)的故障檢查是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，正如前文所說(shuō)，它涉及到多種學(xué)科，對(duì)于有些機(jī)械故障多是一些隱性的問(wèn)題，很難從表面上看出問(wèn)題所在，需要根據(jù)一次又一次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、試轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行判斷分析。作為電力檢修人員要學(xué)會(huì)從每一次故障中學(xué)習(xí)。才能為今后的分析工作提供更多的經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)異步電動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)研究取得了很大的進(jìn)步，異步電動(dòng)機(jī)越來(lái)越能夠滿足更精密設(shè)備的性能要求，在今后仍將是設(shè)備動(dòng)力的主要來(lái)源。隨著工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度的日益提高，在企業(yè)精成本、提效益的大背景下，加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析技術(shù)具有十分重要的意義。本文以異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析為主要內(nèi)容，結(jié)合我廠高壓異步電動(dòng)機(jī)檢修實(shí)際情況做了如下工作：

1）分析了異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)當(dāng)把握的要點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)常見的電氣故障、機(jī)械故障進(jìn)行了總結(jié)與分析。

2）結(jié)合我廠高壓異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際檢修過(guò)程，解釋了在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中故障分析方法的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，并提供了相關(guān)故障判斷的實(shí)驗(yàn)方法與后期排除故障的方式。

盡管本文在異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷問(wèn)題上進(jìn)行了有益的探討，但還是有不少工作需要深入。相信在廣大電力檢修人員的共同努力下，隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，異步電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析技術(shù)將會(huì)更加科學(xué)完善。