徐俊輝

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452）

1 ESA技術(shù)介紹

電氣特征分析技術(shù)，即ESA，起源于20世紀(jì)70年代，由于可靠性需要提出了對(duì)位于核反應(yīng)堆內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的需求，后續(xù)的研究表明電動(dòng)機(jī)的電流總是被其內(nèi)部的故障狀態(tài)所影響或調(diào)制，并且研制出了新的電流和電壓信號(hào)調(diào)理技術(shù)，用于對(duì)信號(hào)的分析和確定故障的性質(zhì)。電氣特征分析的概念是，采集電動(dòng)機(jī)的電流和電壓信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和數(shù)字處理，然后根據(jù)故障對(duì)信號(hào)的影響機(jī)理分析識(shí)別各種故障。三相信號(hào)的采集可以直接從一次回路（低壓電動(dòng)機(jī)）或通過(guò)CT在二次回路（高壓電動(dòng)機(jī)），因此可在電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)進(jìn)行測(cè)試。

目前主要的診斷可由專(zhuān)家診斷系統(tǒng)軟件全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，這項(xiàng)技術(shù)提供對(duì)電動(dòng)機(jī)的全面地分析和診斷，并得到了實(shí)際檢驗(yàn)。采集數(shù)據(jù)站采集數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，專(zhuān)家系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行變換得到頻譜，通過(guò)輸入的電動(dòng)機(jī)銘牌參數(shù)計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的故障特征頻率，在頻譜里面尋找對(duì)應(yīng)的幅值分量大小，結(jié)合知識(shí)庫(kù)給出維護(hù)建議，實(shí)行預(yù)測(cè)維修，從而提高設(shè)備的可用性。

2 電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)介紹

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)包括：DMT600電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)采集站，EMA-Suite電動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)和故障診斷軟件平臺(tái)。電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件包括：EMA-Net網(wǎng)絡(luò)版電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)診斷軟件、DMT-OLM電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)管理軟件、EMA-Web電動(dòng)機(jī)狀態(tài)瀏覽服務(wù)軟件。

DMT-MX數(shù)據(jù)采集站（機(jī)箱）在MCC對(duì)連接的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)主機(jī)安裝DMT-OLM在線監(jiān)測(cè)管理軟件，按系統(tǒng)設(shè)置要求實(shí)現(xiàn)對(duì)各數(shù)據(jù)采集站的控制和數(shù)據(jù)通訊，將定期采集的數(shù)據(jù)處理并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

局域網(wǎng)上的任何PC可以安裝運(yùn)行EMA-Net電動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)診斷軟件，為狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析師提供系統(tǒng)設(shè)置和監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)。也可以另設(shè)一個(gè)Web服務(wù)器，安裝EMA-Web服務(wù)軟件，提供工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)狀態(tài)瀏覽和分析，實(shí)現(xiàn)信息共享。

2.2 DMT600電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)采集站

DMT608采集站為標(biāo)準(zhǔn)3U機(jī)箱，包含10個(gè)板卡槽，其中，1個(gè)為固定為DMT-PWR電源模塊，1個(gè)固定為DMT-DAQ數(shù)據(jù)采集模塊，另8個(gè)可插入信號(hào)調(diào)理模塊：DMT-V6M/L雙路三相電壓信號(hào)調(diào)理模塊和DMT-C6X雙路三相電流信號(hào)調(diào)理模塊。

可以將電動(dòng)機(jī)的三相電壓電流信號(hào)全部引入一個(gè)監(jiān)測(cè)柜中，DMT600數(shù)據(jù)采集站可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行集中數(shù)據(jù)采集，一個(gè)監(jiān)測(cè)柜中最多可放置兩臺(tái)DMT608，最多監(jiān)測(cè)28臺(tái)電機(jī)。

采集的數(shù)據(jù)分為兩類(lèi)，即電量參數(shù)采集和波形數(shù)據(jù)采集。電量參數(shù)包括：三相電壓/電流有效值，偏離值；三相電壓/電流平衡值；電壓電流尖峰值；有效功率，功率因數(shù)；電源頻率，諧波值等43個(gè)基本電量參數(shù)。波形包括：三相電流和電壓的高頻數(shù)據(jù)采集、三相電流和電壓的低頻數(shù)據(jù)采集。波形數(shù)據(jù)包含最全面的診斷信息，得到了關(guān)于電源、電動(dòng)機(jī)電氣和機(jī)械，以及被驅(qū)動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)和故障指示信息。

2.3 系統(tǒng)顯示

基本電量參數(shù)可以通過(guò)電壓、電流和功率三組趨勢(shì)圖顯示，每組可勾選不同的參數(shù)組合，滿(mǎn)足分析的關(guān)注內(nèi)容、參數(shù)的關(guān)聯(lián)、并清晰顯示趨勢(shì)的變化。

電量參數(shù)EMP-2是軟件從波形中提取的參數(shù)，除電量參數(shù)外，EMP-2還包含諧波參數(shù)，電氣診斷參數(shù)和機(jī)械診斷參數(shù)。這些參數(shù)值是評(píng)判電機(jī)健康狀態(tài)最重要的參數(shù)，是診斷報(bào)告的基礎(chǔ)。通過(guò)波形數(shù)據(jù)分析，得到電動(dòng)機(jī)測(cè)量報(bào)告和診斷報(bào)告。測(cè)量報(bào)告格式包括三相電壓、電流和功率類(lèi)數(shù)據(jù)，VDF電壓降級(jí)因子，THDF變壓器諧波降級(jí)因子，轉(zhuǎn)速，滑差，負(fù)荷，輸出功率，扭矩，電動(dòng)機(jī)效率，諧波分析數(shù)據(jù)等。

診斷報(bào)告包括電源的評(píng)價(jià)、電動(dòng)機(jī)的評(píng)價(jià)以及對(duì)機(jī)械的評(píng)價(jià)。每個(gè)診斷項(xiàng)目提供直觀的狀態(tài)等級(jí)色碼表示電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)。色碼分為5個(gè)等級(jí)，1為最嚴(yán)重等級(jí)，需盡快維修；2為計(jì)劃維修，即安排合適的時(shí)機(jī)維修；3為小問(wèn)題需要進(jìn)行小調(diào)整，或需要進(jìn)一步確認(rèn)；4為有問(wèn)題的趨勢(shì)，需要趨勢(shì)跟蹤；5表示設(shè)備正常。

EMA-Net軟件對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行故障分析基本上由專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)自動(dòng)完成，但仍建議對(duì)診斷結(jié)論進(jìn)行數(shù)據(jù)和繪圖上的驗(yàn)證確認(rèn)，有時(shí)也需要進(jìn)行必要的調(diào)整，以使診斷更準(zhǔn)確可靠。另外，對(duì)應(yīng)專(zhuān)家系統(tǒng)不包含的被驅(qū)動(dòng)設(shè)備和負(fù)荷過(guò)程的分析，專(zhuān)業(yè)診斷工程師可以利用軟件提供的繪圖工具進(jìn)行具體詳細(xì)的分析。

3 電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)有以下諸多優(yōu)勢(shì)：

（1）對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)和全面分析旋轉(zhuǎn)設(shè)備存在的問(wèn)題，實(shí)施行之有效的預(yù)測(cè)維修，避免非計(jì)劃停機(jī)造成的生產(chǎn)損失和高昂維修成本，保證電動(dòng)機(jī)安全可靠綠色運(yùn)行。

（2）只需在MCC控制室集中采集電動(dòng)機(jī)的三相電壓和電流數(shù)據(jù)，無(wú)須在電動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器、儀器和布線。

（3）可以24小時(shí)/7天連續(xù)監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，可通過(guò)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)狀態(tài)變化，通知報(bào)警和瀏覽。

（4）診斷覆蓋電源，電動(dòng)機(jī)，被驅(qū)動(dòng)設(shè)備和工藝過(guò)程。包括：轉(zhuǎn)子電氣健康狀態(tài)，轉(zhuǎn)子機(jī)械平衡狀態(tài)，氣隙靜態(tài)和動(dòng)態(tài)偏心狀態(tài)，繞組阻抗，匝間短路評(píng)價(jià)，繞組松動(dòng)評(píng)價(jià)；電氣平衡狀態(tài)，功率輸出，功率因數(shù)，電動(dòng)機(jī)效率，電源諧波分析；被驅(qū)動(dòng)機(jī)械和動(dòng)態(tài)負(fù)荷分析，軸承故障分析。如圖1所示。

圖1

（5）適用于交流異步、變頻、同步和發(fā)電機(jī)，和直流電動(dòng)機(jī)。

（6）也支持本地或云數(shù)據(jù)庫(kù)，支持遠(yuǎn)程專(zhuān)家診斷。

4 案例應(yīng)用

某海上平臺(tái)壓縮機(jī)，安裝電動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)后，通過(guò)全面檢測(cè)電氣和機(jī)械故障，跟蹤和預(yù)測(cè)其發(fā)展，及時(shí)獲得設(shè)備狀態(tài)信息，為生產(chǎn)運(yùn)行和設(shè)備可靠性維護(hù)提供決策依據(jù)，實(shí)行預(yù)測(cè)維修，避免設(shè)備事故和非計(jì)劃停機(jī)造成的惡劣影響和經(jīng)濟(jì)損失，保證電動(dòng)機(jī)安全、可靠并綠色運(yùn)行，提高設(shè)備可用性和使用壽命。

系統(tǒng)投入使用后，系統(tǒng)自動(dòng)生成診斷報(bào)告，如圖1。