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利用动态电动机监测识别机械问题

时间:2018-12-25 17:03来源:未知 作者:Hong Kong

  动态电动机测试通常被称为在线测试,因为它需要电动机运行并且通常假设电动机处于其自然环境中。动态测试涉及电压探头和电流互感器的连接。连接动态测试设备是安全,快速和非侵入性的?;袢∈莶⒁哉袷较允窘峁?。收集的数据与用户输入的铭牌信息进行比较,并以通过/失败格式显示,每次连续测试后显示当前测试数据和趋势日志。

  对电机测试的需求

  每个可靠性技术人员都知道,与电机故障相关的成本对任何业务运营都是毁灭性的。发现电机在产生过多热量或压力的条件下运行是技术人员改变电机运行和监控其绝缘的指南。知道电动机即将发生故障的危险使得技术人员有时间在他方便时安排维修,而不是由于灾难性故障而使电动机对他有所规定。减少计划外?;奔?,同时提高效率和盈利能力是所有可靠性技术人员的共同目标。动态电机测试和监控是一个相对较新的概念,有助于提升那些负责电动机及相关设备安全连续运行的人员的能力。

  动态测试告诉你什么

  电动机是整个系统的一部分,包括输入电能质量,电动机和驱动负载。输入电源质量差导致许多电机问题,并且更多问题可归因于负载和负载相关问题。

  最先进的动态电机测试设备能够将电气问题与机械问题分开,并能够定义与电源相关的问题区域。良好的测试设备将提供有关输入功率的大量信息,包括电压电平,不平衡和谐波含量。少量的电压不平衡将导致更大量的电流不平衡并增加电动机内的损耗。谐波失真还导致浪费的能量导致过热,主要是由于非正弦波正弦波。这些问题直接影响电机的性能及其处理负载的能力。总的来说,较差的电能质量表现为定子和转子内的较高热量,降低了效率并最终导致电机过早失效。

  除了功率条件外,动态测试还提供有关电机行为的广泛信息,并提供潜在机械问题区域的证据。测试设备跟踪电流水平和不平衡,负载水平和扭矩相关信息。将这些数据与电能质量信息相结合,设备可以预测指示潜在问题区域的降级因子。

  扭矩和扭矩波动增加了另一个难题,这是一致和准确诊断电机健康所必需的。扭矩波动定义为在采集期间最大扭矩除以平均扭矩的除法。扭矩波动本身是扭矩带围绕稳态平均扭矩的小程度的量度。转矩脉动与功率条件和电流水平无关。它可以直观地了解驱动负载的执行情况,并且是转子应力的指标。

  动态测试可以高精度地识别转子条问题,并且趋势日志使得随时间跟踪它们变得容易且可预测。转子条和保持架缺陷导致效率损失和热量增加,导致电机过早失效。

  测量和跟踪效率是一项非常困难的任务。在现场应用中不能容易地测量电动机的工作效率。许多标准具有许多通常只能在实验室环境中实现的要求。这些标准通常也集中在确保在良好工作电压条件下正确描述电机的功能。然而,在现场,几乎没有空间来满足电动机的分离或调节饱和运行的电压水平。当与现场给定条件下的运行效率相比时,发现关于特定电动机能力的问题是次要的。这种环境的结果是真正的效率是不现实的。

  然而,运营效率对于节能管理至关重要。在现场环境中真正测量工作效率的要求是充足且不现实的(例如在电机轴上安装扭矩传感器并测量电机端子处电机的输入功率,通常是在高电压水平)。效率评估不是真正的效率测量,而是能源管理的唯一场友友好方法。操作效率测量和操作效率估计之间的差异在于前者试图通过直接测量找到真实的操作效率,而后者接受一小部分不准确性以严重增加用户友好性。

  实例探究

  在受控的实验室实验中,振动分析和动态数据是在新的5马力,460伏电机上获得的。电机被拆卸,驱动端轴承的外圈被故意损坏(图1)。

  

 

  图1

  重新组装电机,并收集新数据。将振动分析中使用的通用公式应用于所获取的数据,并将结果发布在振动谱和扭矩谱上。

  由此得出的计算结果表明,外圈缺陷应出现在107 hz,边带与振动频谱中的电机速度相关,并且是扭矩谱中基频的两倍(图2和图3)。具有边带的外圈缺陷在动态采集的数据中比振动光谱更容易确定。

  

 

  图2.振动光谱

  

 

  图3.解调扭矩谱

  转子条问题

  在另一项实验室控制的研究中,使用动态测试仪彻底测试了在小型测力计上满负荷运行的1马力电动机。然后保存并分析结果。移除转子,并通过一个转子条钻出一个5/8英寸的孔,将其完全切断。电动机在相同条件下组装和重新测试。再次,保存结果,然后与原始数据进行比较(图4和5)。

  

 

  图4

  

 

  图5

  在当前的特征分析中清楚地定义了破坏的转子条,没有任何困难或强烈诊断。

  气穴

  在北卡罗来纳州的一家大型发电厂,机械师注意到三台15,000马力的泵中的一台比其他两台泵的流量水平更低?;凳χ冈鸬缁?,而电工维持泵是错误的?;袢〔⒎治龆缡?。图6显示了合成扭矩波动。

  

 

  图6

  一个泵显示扭矩波动的大变化,而正常运行的两个泵具有较小的扭矩特征。经过这次测试,一名潜水员被送入维修区,发现一端钟上的螺栓已经生锈,导致导致水进入泵的凹槽脱落。这种情况导致泵在泵外循环水并产生气穴现象。其他泵上的螺栓也需要更换,并且在不久的将来会失败。维修所需的?;奔涫股枋┧鹗偻蛎涝?,但维修后提高的生产率很容易弥补这些成本。

  总之,动态电机测试和当今可用的最先进设备正迅速成为全球可靠性技术人员的首选工具。该技术相当年轻,新的创新不断扩展其能力和视野。