2024电机远程运维 第2部分：故障诊断模型要求

电机远程运维2PAGEPAGE5电机远程运维第2部分：故障诊断模型要求范围本文件规定了电机行业工业互联网平台远程运维故障诊断模型的一般要求、总体结构、故障特征、故障模式和故障模式隶属度等要求。本文件适用于接入远程运维系统并网运行的工业用电动机的故障诊断，其他类型电动机的远程运维系统参照执行。本文件没有规范性引用文件。下列术语和定义适用于本文件。故障特征faultfeature处于某种故障模式时，能够产生相应变化的的特征参数。故障模式faultmode对电机所发生的、能被观察或测量到的故障现象的规范性描述。故障诊断faultdiagnosis通过故障特征判断电机所发生的、能被观察或测量到的故障现象的过程。机理模型mechanismmodel基于已知的物理、化学、生物学等原理，通过数学推导和实验验证，建立起来的精确数学模型。表1阈值的一般要求限值范围状态保护决策值触发动作x＜智能预警阈值正常1无智能预警阈值≤x＜普通预警阈值可疑1智能预警、1周内安排检修。普通预警阈值≤x＜紧急报警阈值不良1普通预警、1天内安排检修、降电流运行。x≥紧急报警阈值危险0保护、紧急报警1图1电机工业互联网平台故障诊断系统结构示意图2表2序号故障特征序号故障特征1各个电压有效值过大19电流的谐波含量过大2各个电压有效值过小20电流频谱中某个频率的幅值过大3各个电压有效值为零21振动速度的有效值过大4各个电压的频率过大22振动频谱中某个频率的幅值过大5各个电压的频率过小23各点温度/温升过大6电压的不平衡度过大24绝缘系统热寿命时间过大7电压的负序与正序之比过大25轴承运转寿命时间过大8电压谐波含量过大26轴承润滑油更新后运行时间过大9电压频谱中某个频率的幅值过大27累计运行时间过大10电流有效值过大28给定周期的温度变化率过大11电流有效值过小29给定周期的振动变化率过大121个电流有效值为零30转速过大13电流频率过大31有功功率过大14电流频率过小32功率因数过小15电流有效值与峰峰值之比过大33效率过小16电流的不平衡度过大342个电流有效值为零17电流的负序与正序之比过大353个电流有效值为零18电流的零序与正序之比过大2图2电机系统故障模式分级树状结构3表3电机系统常见故障模式分级结构一级故障二级故障三级故障四级故障电机运行环境异常运行场所环境异常海拔过高环境温度高于电机允许值环境温度低于电机允许值环境湿度超出允许值周边辅助设备运行异常冷却介质循环异常润滑油系统异常通风系统异常风路堵塞风叶碰挡板风罩损坏风扇叶片松动风扇叶片损坏励磁系统异常运行电气环境异常电机供电电源异常电压高于电机允许值电压低于电机允许值供电频率超出电机允许最大值供电频率低于电机允许最小值供电电压谐波电压因数（HVF）超标供电电压负序分量超标供电电压零序分量超标供电电压不平衡度超标电气控制装置故障供电缺1相供电缺2相电机起动未完成电机接线松动供电共模电压超标软启动部分异常一级故障二级故障三级故障四级故障供电频率使电机整机产生共振运行负载异常电机过载运行电机负载转矩超过允许值电机运行转速超过允许值联轴器不对中电机负载转矩波动过大电机启动过程负载过大电机本体异常定子异常定子绕组异常电机接地故障定子绕组断路匝间短路故障相间短路故障绕组对地绝缘老化绕组绝缘局放超标定子铁芯异常定子片间绝缘破坏电机接地不正常定子铁芯过热故障定子铁芯多点接地定子铁芯压装故障转子异常鼠笼绕组故障鼠笼条断裂端环断裂绕线绕组故障转子绕组三相不平衡转子绕组匝间短路转子电阻未切除电刷和集电环接触不良转子绕组多点接地起动电阻不平衡转子机械故障转子轴弯曲转子不平衡转子轴裂纹铁芯压装故障（压装不紧）定转子气隙静态偏心定转子气隙动态偏心转轴温度过高（造成油脂液化）转子铁芯与轴松动轴承部分异常轴承摩擦面损伤轴承磨损疲劳剥落烧伤电蚀轴承装配不良保持架故障滚动体旋转故障外环故障内环故障轴承室异常轴承与转轴配合过松（轴承走内圆）轴承与轴承室配合过松（轴承走外圆）电机轴承缺油电机轴承油脂过多电机轴承油脂失效（需更换油脂）轴电流过大轴承老化电机装配及零部件异常装配异常静态气隙不均匀动态气隙不均匀轴向窜动（定转子铁心未对齐）电机扫膛一级故障二级故障三级故障四级故障监控参数异常运行的电参数异常电机运行电流超过允许值三相电流不平衡温度参数异常机壳温度过高铁芯温度过高绕组温度过高轴承温度超标（油脂液态流失）振动参数异常振动位移值超标振动速度值超标振动加速度值超标电机及部件寿命运转寿命过长热寿命接近设计寿命电机安装异常电机安装异常机座变形地脚松动紧固件松动连轴器不同轴接线松动0—1，01（1）-（6）（1）。0 ，𝑇𝑇≤1式中：T——故障特征值；

𝑢𝑢(𝑇𝑇)=�1−𝑒𝑒−

(𝑇𝑇−𝑇𝑇1)2𝑏1 ，𝑇𝑇>1

·········································(1)1——）；𝑏1（2）。⎧0 ，𝑇𝑇≤1𝑢𝑢(𝑇𝑇)=

𝑇𝑇−1⎨𝑏𝑏1

1

<𝑇𝑇≤1

+

······················································(2)式中：T——故障特征值；

⎩1 ，𝑇𝑇>1+𝑏11——）；𝑏10—（3）−(𝑇𝑇−𝑇𝑇2)2 𝑢𝑢(𝑇𝑇)=�1−式中：T——故障特征值；2）；

𝑏2 𝑇𝑇≤2·(3)0 ，𝑇𝑇>2𝑏2（4）⎧1 ，𝑇𝑇≤2+𝑏2 𝑢𝑢(𝑇𝑇)=

2−𝑇𝑇

，𝑇𝑇

−

<𝑇𝑇≤

··················································(4)⎨𝑏𝑏2 2 2 2⎩0 𝑇𝑇>2式中：T——故障特征值；2）；𝑏20—0（5）0 ，𝑇𝑇≤0 𝑢𝑢(𝑇𝑇)=

𝑇𝑇2

·····························································(5)式中：T——故障特征值；

𝑒𝑒−𝑏1 ，𝑇𝑇>0𝑏10（6）⎧1 ，𝑇𝑇≤0 𝑢𝑢(𝑇𝑇)=

𝑏1−𝑇𝑇

，0<𝑇𝑇≤

·······················································(6)⎨𝑏𝑏1 1⎩0 𝑇𝑇>𝑏1式中：T——故障特征值；𝑏10—格4）表4故障特征是故障模式充分条件关系表故障特征1故障特征2…故障特征j…故障特征n故障模式1X11X12…X1j…X1n故障模式2X21X22…X2j…X2n…故障模式iXi1Xi2…Xij…Xin…故障模式MXM1XM2…XMj…XMnijjijXij0j，j（7） M𝑀𝑀𝑐𝑐𝑐𝑐=1−∏n（1−Xij） (7)注：对于故障模式没有任何充分条件关系的故障特征时，M𝑀𝑀𝑐𝑐𝑐𝑐赋值0式中：M𝑀𝑀𝑐𝑐𝑐𝑐——故障模式i融合了所有充分条件关系后的隶属度；Xij——故障特征是故障模式充分条件关系表中故障模式i相对应于故障特征j的数值。表5故障模式和故障特征必要条件关系表故障特征1故障特征2…故障特征j…故障特征n故障模式1Y11Y12…Y1j…Y1n故障模式2Y21Y22…Y2j…Y2n…故障模式iYi1Yi2…Yij…Yin…故障模式mYM1Ym2…Ymj…Ymnijjijjij1jj，j（8） M𝑀𝑀𝑏𝑏𝑐𝑐=∏n（Yij） (8)注：对于故障模式没有任何必要条件关系的故障特征时，M𝑀𝑀𝑏赋值式中：M𝑀