高压电力设备在线监测技术-第9章-电机在线监测与诊断

1、第9章电机的在线监视和故障诊断、on-linemonitoringandfaultdiagnosisformotor、2， 本章内容电机的故障特征和诊断内容放电的监视粒子的监视、振动的监视、发电机间隙磁通密度监视、发电机间隙间隔的在线监视、发电机励磁碳刷火花监视发电机的轴电压监视、转子线圈的绝缘电阻和平均温度监视、电机寿命的预测、3、3、 9.1.1背景、4、全美电机系统占总能源的19%，在消耗电力57%的制造业中，电机消耗70%以上电力的过程产业中，电机消耗的电力占全工厂的90%以上。 根据年成本计算，追加消耗的分布为生产中止损失93.6%，追加能源消耗3.1%，电动机寿命为1.2%，通常消耗2.1%。 根据EPRI的报告、9.1.1背景、5、EPRI的报告，电机故障的53%是由机械原因，例如轴承故障、不平衡、松动等引起的47%是由电原因引起的，其中，10%是由铸件缺陷引起的不平衡气隙、断条等转子引起的电机故障原因在哪里？9.1.1背景、6、引起故障的外在因素、9.1.1背景、为什么需要状态监视？ Whyconditionmonitoring？ 新的资产管理平台！ 提高生产能力的increntesasedddproductionspace在收支平衡上不能容忍ongoing“成本shavings”的生产中断的productionddispotionsareeconmonicallintoleranbl 某rencerrisrereliableproduction，管理者策略管理strategies，Utilizingexistingmachinery合理利用现有设备(Newmachinesorexisting？ 是购买新设备还是利用现有设备)增加IncreaseSpeed生产速度提高质量IncreaseAvailability增加有效生产时间降低Lowerthecosts成本(Energy，rawmaterial，persone etc.)、目前的情况todaysituation、修理部门从简单的修理，确保企业生产能力的高级功能单元的修理费用占企业总生产成本的4 %14 %的修理费用比例，远远高于企业利润率故障的停机时间，远远超过修理费用， 冰山一角潜在危机Thehiddenpossibility杜邦模型TheDuPontmodel，Profit利润，contributionmin毛利，Revenue总产值，Directcosts直接成本，comm Totalassets总投资，Currentassets流动资金，Fixedassets固定资产，Rateofreturn投资收益率，%，状态监视的效果impactofconditionbasedintenance，利润，总产值， 直接成本能源实验费用安全成本作业环境改善环境要求通常的消耗修理和保养员的工资实验等，总投资，总预想生产值Potentialrevenue，作业环境、， 优化操作优化性能. 测量比较实施是0.003，WorldClassPerformance .现代管理战略Modernmanagementstrategy 是OPE .总运营效率 overallperformanceeffectiveness 、Max.Prod .速度损失、质量损失、OPE、生产时间、有效生产速度、WorldClassPerformance85%， 生产损失lossofcontribution. overallperformanceeffectiveness ，100h90h，A=0.9 (时间系数)，90吨/h 81吨/h，P=0.9 (速度系数)，81 to n73吨，Q=0.9 (OPE=0.9x0.9x0.9=0.73x100%=73%，有效的生产时间，有效的产品质量，如何实现WCP是最重要的？ Whatismostimportant？ 做正确的事Todothecorrectthing，做正确的事Todothingscorrect，RCM战略StrategyforRCM清洁和润滑Cleaningandlubrication设备改造Designout2) 提高运行寿命Increaselifetime状态监视-日常维护CM-normaloperation状态监视-计划内停机CM-plannedstop5)定期维护Timebased6)。 备用战略Redundance7)后续修理Corrective，风机(26 )，53 /-15，94 /-24， 113/- 60 variationwithconfigdencelevelf 95 % .警报时间Prewarningtime .Machines(no.ofincidents )、Days，1 )由于阻抗不均衡导致电动机效率降低、电动机运行阻抗不均衡引起的功率因数降低，3 )阻抗不均衡引起的电动机损失4 )阻抗不平衡引起的温度上升，5 )附加的温度上升引起的电动机寿命降低，24，机械故障轴承/壳体振动试验方法振动红外线超声波，电动机， 电气故障线圈短路绝缘不良污染转子故障气隙试验方法振动绝缘试验耐压、冲击试验欧姆计电流/电压计超声波红外线、电动机、耦合(对轮或带)故障中/正带/键磨损张力不良带轮磨损试验方法振动红外线、负荷(鼓风机、泵、压缩机、齿轮箱负载故障零件疲劳(如：密封)零件故障(齿轮、叶片等)轴承故障试验方法振动红外线超声波、28、29、通常诊断方法绝缘电阻试验、电机绝缘试验一直是电机检查的重要一环，线圈绝对地绝缘的状态决定着运行状态下的安全性，因此生产30、常规诊断方法介质吸收率与极化指数，31、常规诊断方法高压冲击比较实验，32、电机静态诊断方法误区！ 摇钟可以解决问题的错误！ 对地绝缘问题仅通过电动机系统故障中5%以下的桥接就能检测出匝间短路的错误！ 三相平衡被认为是电阻值的平衡错误的运转中三相电流的平衡的有无必须看三相阻抗是否平衡，匝间短路的进展与电阻值的降低不成比例！ 使用匝间耐压试验机吗？ 破坏试验波形复杂，分析困难的一部分匝间短路情况在波形上没有反映，设备变得笨重。 33、静态马达电路分析技术、交流马达等效电路分析、电阻r电感l电容器c电感XL=L电容阻抗XC=1/(C )阻抗Z2=R2 (XL-XC)2 )两相角Fi=、34、三相不平衡的原因之一：特殊设计、 定子类型：由于相对铁心磁路的关系，层叠型电感相互相等，同轴型有微小不平衡，35、三相不平衡的原因之一：故障，转子故障：铸件缺陷气隙不均衡偏心断条断环，定子线圈故障匝间，线间(层间)， 相间短路绝缘缺陷(磁通集中在缺陷点)，36，例如：三相平衡，三相电机460V、60Hz、10HP，满负载14A，线间阻抗：zab=vab/iab 32.9=650.5120 v/19.875a、37，卷38绕组短路的监测方法I/F测试，I/F值为绕组短路中，电感故障的程度，39，交流电机的静态监测，40，电机的静态监测的IEEE标准， 以下评价标准基于美国能源部和IEEE15年的评价标准：阻抗测试比电阻r测试更准确，I/F评价故障是由定子还是转子引起的，因此可以诊断早期的匝间短路等故障。 41、静态监视的快速故障诊断，42、静态监视快速区分短路类型，相角和I/F的对应关系： Fi和I/F /-2同相，同线圈匝间短路； Fi /-1， I/F平衡同相绕组中的线圈间短路(层间短路) Fi平衡，I/F /-2相间短路该结论与电动机的大小无关，电阻 /-5%，43，线间短路和相间短路，44，静态监视是定子快速区分定子/转子故障，I 静态监视转子电磁特性评价，46，铸造缺陷，变形发生在侧边(上升或下降段)，引起少量二倍振动的变形发生在山和谷的情况下(出现扁平带的情况)，降低电动机输出扭矩。 IEEEPenrose定理，47，铸造缺陷和断条，48，断条，49，例如：匝间短路、电阻、阻抗、电感维持平衡，但I/F和Fi角有一定的偏差，这是在具有电阻值大的线圈的小电力电动机中的分析了50，例： 300kW马达多次轴承故障、300kW、3600RPM多次轴承故障的负载电流，结果表明非标准信号转子的电磁特性的测定结果有铸造缺陷，同时存在偏心，最大的可能性是套筒的定位偏差。 51、例：转子断了，在振动分析中没有发现原因r、Fi、I/F都没有大的偏差，但z、l的偏差在大的转子的测试中发现了断裂。 52、监测结果分析、53、电机电信号分析技术、频域分析、时域分析、54、频域分析、从时域波形转换为频谱图，55、频谱分析法对每个故障都有特征频率。 由此决定机器故障的性质和严重性。 趋势分析法、频谱趋势分析法基于劣化曲线，振动的通过振幅值(特征频率振幅值)随故障的发展而增大。 由此，监视机器的健康状态，推定寿命。56、带滚动轴机械的频谱特性，57，时域分析，58，9.2放电的监测，局部放电量的定位技术如何局部放电源局部放电监测技术，59，9.2.1局部放电电源的识别，频域分析-人工缺陷-绕组劣化局部放电图-极性-局部放电间隔，位需要更多图像分析技术的频域分析需要展开考虑复杂模式的局部放电传播规则，结论，9.2.1局部放电电源的识别，9.2.1局部放电电源的识别，线圈末端的表面放电，9.2.1局部放电电源的识别，缝隙放电模拟， 9.2.1局部放电电源识别脉冲信号的传播特性-校正信号-高压下的局部放电信号传播局部放电信号测定方法-频域分析-波形，试验方法，9.2.2局部放电定位技术，校正信号传播中具有频率选择特性的局部放电传播的复杂行为很难说明线圈端部效应，结论， 9.2.2局部放电定位技术，局部放电信号的传播特性，脉冲传播氢发电机模拟器，脉冲传播， 传播波形水力发电机-PDA:在线监视-PDM:连续监视器火力发电机-TGA:在线监视-GODS:连续监视高压电动机-HVMMS:远程连续监视，9.2.2局部放电监视技术， 噪音抑制技术-滤波器-时间窗-传播选择频率特性-地图分析传感器-经济安装容易-固定的：温度、局部放电、频率范围-1MHz100MHz具有在线监视系统的旋转电机、核电站GODS、发电站在线监视系统、陶瓷新型局部放电监视传感器，极性判别差分放大，on-linesensor，on-linesensor，on-linesensor，定子线圈，a b，c，内置的在线监视系统，电机，频率响应：在10MHz以上，楔形滤波器(30MHz-80MHz带通滤波器)和噪声抑制的结果，ResponsetoPD，ResponsetoPWM，10mV/div，500mV/div 2sec/div，PWM PD，10mm 100mV/div，200nsec/div，反相反馈电机的局部放电监视，局部放电定位技术，葛洲坝电站最佳保养信息系统， 19F局部放电在线监测系统的采集分析过程是在各相设置双传感器，利用放电脉冲信号和干扰信号到达两个传感器的延迟的差异，去除随机脉冲型干扰，同时利用数字滤波器、振幅鉴别、动态阈值等处理方法传感器耦合的六路信号进入信号调节单元后，通过复用器接通对应的二路信号之一进行放大(衰减或直通)处理，然后进入采集卡，转换为数字信号后输入下位机，将数字信号传递给上位机和最佳维护系统发电机局部放电在线监视系统监视的数据、正常运转时的数据、最大放电宽度Qm为20mv左右，放电量nqp为50mv左右。 图中，黄、绿、红分别表示a、b、c三相。 2006-04-06日以后监测的数据明显增大，最大放电宽度Qm为30mv，放电量nqp为2500mv左右。 2006年4月18日19F机组停止进行c修理。 发电部门工作人员对发电机进行内部检查时，在670#、671#钢丝棒上端的绝缘箱之间发现了直径10mm的金属软管。 认真检查了670槽和671槽下层的金属丝棒，结果发现，在两根金属丝棒的背面、末端带的底部距离切口10厘米的地方，金属丝棒的绝缘被金属软管磨损。 其中671号钢丝上边缘有直径10mm的半圆磨削痕，670号钢丝上边缘角有两个缺口，两者磨削痕深度约为2-3mm，磨削痕周围呈黑色。 这些现象显示670槽和671槽的放电受损，需要处理。 如图所示，处理过程(1)对2根线条放电部的绝缘层进行了光滑的修理，没有角，没有突出的部分，用酒精清洁。 施工时，请避免绝缘层扩大或破损。 (2)调制并记录环氧膏，用环氧膏和环氧泥修复修理后的绝缘层。 首先涂上环氧粘合剂，然后用环氧粘合剂把凹陷修得比原来的绝缘层高，最后涂上环氧粘合剂。(3)将云母带切成8-10cm长的云母片，双重贴在环氧粘合剂上，用玻璃带把云母片按压固定到与原来的绝缘平坦。 固化