高压电机状态监测与故障诊断技术应用

高压电机状态监测与故障诊断技术应用

华强

无锡东元电机有限公司 214112

摘 要：对高压电机来讲，生产的顺利运行与其有直接相关。在电机运行过程中，经常会因为一些不确定因素的作用造成电机出现故障，一旦有故障出现，不但是电机的损坏，更有可能致使整条生产线终止运行。所以对高压电机状态展开有效监测是有着极为关键的现实意义的。本文将会深入探讨如何应用相关故障诊断技术以及如何更好的展开状态检测。

关键词：高压电机；状态监测；故障诊断

1、高压电机出现故障类别

1.1定子绕组故障

对定子绕组故障来讲，其是由于绝缘破坏所导致的故障。例如，局部放电、相间短路、单相对地短路、匝间短路等。定子绕组故障中百分之五十往上都是匝间短路，造成这种现象产生的基本原因如下：匝间绝缘承受过电压在开关电机期间，超标的定子绕组温度减弱匝间绝缘性能；电磁力导致定子线圈产生振动，从而损害匝间绝缘；机器长时间在高温以及潮湿的状况下工作等。对定子绕组故障来讲，其归于内部电气不合理，此种故障在很大程度上影响电机的力、热、磁、电等。要是定子绕组短路匝数不多，就不会有明显的故障出现，可是，要是长时间工作就会破坏周边绝缘，造成匝间短路，严重时会把定子铁芯和线圈烧毁。

1.2转子断条故障

对转子断条故障来讲，所说的就是笼型感应电动机，它的转子导条出现断裂。在笼型感应电动机方面，如果经常过载工作或者是频繁启动的话，非常大的径向交变应力就会影响转子导条。比如，热弯曲挠度力、离心力、旋转电磁力、电磁力等。除此之外，要是转子质量不合格，也会致使断条情况出现。如果故障比较轻微，一般都会正大电动机的输入功率、定子电流、转差率，严重的时候，将会延长激起启动时间，甚至不可以启动，一条导条断裂，还会造成与之相近的出现断裂情况，严重时造成定子绕组的绝缘出现问题。

1.3轴承故障

对轴承故障来讲，这种故障经常见到。导致其出现的原因就是异物进人、润滑不良、负载过重等，最终造成轴承胶合、碎裂、腐蚀、表面剥落、磨损等状况。

一旦轴承有故障产生，电动机就会发生振动情况。

1.4气隙偏心故障

对气隙偏心故障来讲，造成它的原因有电机转速过高、轴承磨损或弯曲、生产装配不正确。在气隙偏心方面，一共有两种，一是动态偏心，二是静态偏心。动态偏心说的就是转子的旋转作用于定子和转子间的不稳定气隙。一般是因为轴承磨损、转轴弯曲致使的。静态偏心说的就是转子转动不能够作用转定子间不稳定气隙，一般是因为装配错误和定子铁芯内径的椭圆度造成的。

2、高压电机故障诊断技术

2.1 定子故障诊断技术

1. 将直流耐压试验进行有效运用，这样绝缘脏污、受潮能够及时的被发现，同时可以经过泄漏电流和电流的关系趋向找到在绝缘方面的不足。在直流电压下，它是根据绝缘电阻分压，较交流相比，可以更好的找到绝缘方面的不足。介质损失在直流电压下很微弱，并不会对绝缘造成较大损坏。

2. 将交流耐压测试进行有效运用，有一定的条件，运用时必须大于被试设备电压的2.5倍，以此在介质损失热击穿上能够很好的找到绝缘老化情况和部分游离性缺陷。在交变电压下，都是根据电容展开分压，可以将设备绝缘问题很好的展现出来。需要注意的是，对直流耐压来讲，交流对绝缘具有很强的损害，且电容电流作为试验电流，因此，相关试验设备必须大容量。

对直流和交流耐压试验来讲，它们都可以将绝缘问题有效的挖掘出来，同时

它们也都有自己的特点，所以来说，它们并不可以互相的进行替代，如果有需要，它们就要同时展开，做好互相的补充。

2.2转子故障诊断技术

2.2.1振动监测法

对转子不平衡来讲，造成的原因有很多种可能性，如转子和风扇表面不均匀、连接轴不平衡、绝缘收缩造成转子线圈移动、转子零部件移位和脱落等，特点有：具有很小的径向振动最大轴向、转速和振动的增大成正比、转速与振动频率相同，

其特征为：振动频率和转速频率相等、振动，1、2、3、4倍于与旋转频率（r/60）的振动增大都可以检测到。对电磁力与磁通密度来讲，它们的平方是成正比的，一般运用状况下，会产生2f1频率的槽谐波分量和振动。

2.2.2电流分析法

对交流感应电动机定子绕组来说，一旦其通三相交流电，相应的旋转磁场就会出现，同时感应电流会出现在转子中，经过定转子将的气隙磁通和感应电流互相作用，电磁作用就会出现在定转子表面，在强度与磁通密度方面，它们的平方成正比。要是转子出现问题，会将气隙磁通波形的所改变。要是转子条高阻态连接问题和断条问题产生，定子线圈上的谐波磁通，一样会显示相关故障。将ESA以及MCsA解调技术展开运用，在电源峰值两侧将一系列变频带进行分离，能够很好的了解转子断条情况是否发生。在电机定子电流方面，正常情况下只有单一频率，要是转子有问题出现，一个边频带就会显示在频谱图电流频率两侧，转子损坏程度也会被主频峰值与边频带峰值差值展现出来。

2.3轴承故障故障诊断技术

以当轴承出现故障，那么电机就会出现相应的振动。但是，振动频率一般都是比较小的，基本处于几赫兹至几百赫兹间，对轴承故障检测来讲，这是一个关键的信息特征。在滚动轴承故障方面，运用冲击脉冲法展开相关的诊断，此种方法是瑞典一个企业的专利技术。对滚动轴承来讲，运转的速度非常快时，转子的全部动静荷都会被其承受，轴承任何一个细小缺陷，例如润滑油中混入杂质、缺乏润滑油、轴孔与内外圈配合松动而产生摩擦、保持架变形或者断裂、滚道磨损、滚动体疲劳剥落等等，这一系列问题全部能够很好的反映在轴承振动信号上，加速度传感器会接收到轴承座所给的振动，振动传来后会将它自身所具有频率的减幅振荡激起，有关仪器展开相应处理后，就会将轴承高频冲击脉冲显示出来，以此能够了解其工作状态。

2.4气隙偏心故障诊断技术

对静态气隙偏心来讲，它们有固定的位置，同时也有相应的振动特点：出现槽谐波分量，电源频率是振动频率的二分之一、振动与负荷和偏心值情况成正比。对动态偏心来讲，其对定子并没有固定位置，但是其对转子位置的一样的，其会跟着转子移动位置，其也有自己的特点：脉动节拍与电机产生相同的噪声、槽谐波分量出现，两转差频率的边频带会显示在轴频率上。

3、结语

综上所述，对高压旋转电机来讲，具有极为繁杂的系统，同时电机工作期间的故障产生率很高，故障的产生不但会损坏机器，甚至会造成相关生产线的停工，同时维修费会急剧增加。必须有效的将电机管理水平和维修技术提升起来，能够在初始运行时展开预测以及有效的排除，以此确保生产线能够将其最大的效益发挥出来。在传统手段上，都是运用定期预防性试验，这种方式即使能将隐患找到，但是并不可以即使的清除和发现，合理运用在线监测、离线监测以及轴承检测能够更好的对故障进行判断，促使电机维修水平的提升，使其运行更加可靠。

参考文献:

[1]沈标正编著电机故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社.2019(09):55．

[2]邱阿瑞，尹彤．电动机滚动轴承的故障诊断[J]．大电机技术,2019(04):

25—29．