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1、本特利内华达 交流电动机 状态监测 Part 1 电动机的故障模式 3 / GE / December 23, 2014 故障模式与分布 4KV以下 4KV及以上 滚动轴承滚动轴承 故障故障 51%定子故障定子故障 25% 转子故障转子故障 6% 其他其他 18% 定子故障定子故障 66% 转子转子 故障故障 13% 轴承轴承 故障故障 13% 其他其他 6% AnomAlert AnomAlert 4 / GE / December 23, 2014 交流电动机典型故障模式交流电动机典型故障模式 电气不平衡电气不平衡 电压不平衡 转子铜条失效 定子问题定子问题 铁芯松脱 定子偏心 线匝短路
2、绕组绕组 发热 反相 供电电压故障 负载 污染 转子问题转子问题 转子铜条折断/开裂 转子铜条松脱 转子偏心 轴承轴承 污染 应力，负载，疲劳 振动 不对中 发热 润滑 放电 转子转子 质量不平衡 转子弯曲 却不均匀 外部因素造成的不对中外部因素造成的不对中 基础开裂 灌浆老化 受热偏移 机械故障电气故障 5 / GE / December 23, 2014 电动机机械故障P-F曲线 声响噪声：1-4周 触感发热：1- 5天 P1 P2 P5 P6 F 润滑分析：1-6个月 P3 P = 潜在故障 可察觉的设备健康状态，预示着正在 发生或即将发生某种功能性故障 F = 功能性故障 资产设备因故
3、障而无法完成其固有功能 电动机便携式状态监 测技术：4-8周 P4 P7 状态 时间（非线性刻度） P 继电保护 动作 振动：1-9个月 电气/机械异常建模：23个月 AnomAlert 电动 机异常检测 红外线热成像：6-8周 6 / GE / December 23, 2014 电动机电气故障P-F曲线 AnomAlert AnomAlert 低低 压、中压、以及压、中压、以及 高压交流电动机高压交流电动机 异常检测：异常检测：3 3- -6 6个个 月月 触感发热： 1-5天 P1 P4 P5 F 红外线热成像： 1-2周 P = 潜在故障 可察觉的设备健康状态，预 示着正在发生或即将发
4、生某 种功能性故障 F = 功能性故障 资产设备因故障而无法完成其固有功能。 Multilin及其他保护继电器会在电动机发 生严重损坏之前将其停下来 定子绕组温度（如果有如果有）： 5-8周 P6 状态 时间（非线性刻度） P 继电保护 动作 4kV及以上电动机2到12个月在线做一次局部放电（PD）试验，但 很难发现故障；当性能持续下降时需要请技术专家来分析确定需 要修复的故障点 4kV及以上电动机通常每隔1到4年做一次离线局部 放电（PD）和局部绝缘（PI）试验；而定子绕组的 老化会在数周或数个月内发生，因此这样的离线试 验就可能造成漏检此。 P2 P3 7 / GE / December
5、23, 2014 关键程度关键程度 决定维护策略的制定决定维护策略的制定 资产设备关键程度分级将关系到采用哪种状态监测技术分 析方法和数据采集频率 不监测不监测 资产分级资产分级 中度关键中度关键 一般关键一般关键 高度关键高度关键 非关键非关键 关键关键 10 to 20% 30 to 40% 5 to 10% 45 to 55% 在线保护与状态在线保护与状态 监测监测 在线异常检测在线异常检测 定期数据采集定期数据采集 RCMRCM FMEAFMEA MTC TemplatesMTC Templates RTFRTF AnomAlert检测出正在发 生的故障及其严重程度 ，并给出故障的发展
6、趋 势 对维护策略进行优化 在正确的时间运用正确 的工具来管理、证实和 修正 缩减定期便携式数据采 集时间 在线数据的可重复性和 可再现性提供更好的数 据趋势分析 Part 2 为什么选择AnomAlert? 9 / GE / December 23, 2014 电动机状态监测方法 振动 温度 电动机电路分析 电流 电压 热成像 超声 局部放电 润滑分析 绝缘电阻测试 AnomAlert提供了一种检测异常状况及 其成因的技术 。 从AnomAlert得出故障及其严重程度可 以让用户确定研究和解决故障所需的 其他状态监测技术 10 / GE / December 23, 2014 为什么要采用A
7、nomAlert？ 迎合电气设备状态 监测的需要 易于组态，安装成 本低廉 更少的专业技术来 支持状态监测 更少的专业人力来 支持状态监测 能源效率优化 远程诊断服务 在线电动机与负载异 常检测 简单，有效，易于安 装 诊断工具箱 自动报告 远程OEM服务与支持 与System 1集成 3年质保 低温电动机-泵 水下应用 核工业 海上钻井平台 远方 危险区 运行与维护人员难 以靠近 设备关键程度为中 度到高度的电动机 周期性荷载电动机 价值定位优势强项应用场合 11 / GE / December 23, 2014 AnomAlertAnomAlert简化了电动机预测性维修简化了电动机预测性维
8、修 . 现在现在 过去过去. 12 / GE / December 23, 2014 AnomAlertAnomAlert简化了安装简化了安装 过去过去. 现在现在 13 / GE / December 23, 2014 AnomAlertAnomAlert直接给出答案直接给出答案 过去过去.现在现在 14 / GE / December 23, 2014 特点特点A AnomAlertnomAlert电流特征分析电流特征分析离线便携式振动采集离线便携式振动采集在线连续振动采集在线连续振动采集 造价低廉？造价低廉？是否是否 安装简便？安装简便？是是否否 简单易用？简单易用？是否否是 非熟练员工
9、能否非熟练员工能否 使用？使用？ 是否否是 大范围涵盖机械大范围涵盖机械/ / 电气故障？电气故障？ 是是否否 低阈值低阈值 - - 早期预早期预 警？警？ 是是是否 连续监测？连续监测？是否否是 集成到工厂自动集成到工厂自动 化系统？化系统？ 是否否是 电动机状态监测技术比较 15 / GE / December 23, 2014 MultilinMultilin 机械50%电气36%电气36%机械50%电气（定子）66%机械26% Run to failure 便携式 定期采样 在线 异常检测 在线 状态 监测与诊断 在线保护 Risk Mitigation MethodRisk Miti
10、gation Method BentlyBently 35003500 MultilinMultilin CMCM BentlyBently 3500 & 3500 & System 1System 1 振动振动 润滑分析润滑分析 红外热成像红外热成像 MultilinMultilin CMCM Bently Bently 3500 &3500 & System 1System 1 MultilinMultilin BentlyBently 35003500 离线离线 局放测试局放测试 Size小型小型中型中型大型大型 Rating小于 200hp / 440V200hp 1000hp / 2
11、 4kV大于 1000hp / 4 14kV 初始成本低于$5k$5k到20k高于$100k 数量500,000 台270,000 台100,000 台 关键程度低中高 GEGE能源本特利内华达能源本特利内华达AnomAlertAnomAlert 解决方案解决方案 产品产品/ /技术定位技术定位 备件备件备件备件 主要故障模式的分布主要故障模式的分布 数据来源数据来源：油气及发电行业中部署安装的GE电动机内部统计 振动振动 润滑分析润滑分析 红外热成像红外热成像 离线离线 局放测试局放测试 振动振动 润滑分析润滑分析 红外热成像红外热成像 16 / GE / December 23, 2014
12、 AnomAlert不能用于： 直流电动机 6秒数据采集周期内电动机转速（电压频 率）变化大于15% 6秒数据采集周期内电动机负载（电流幅 值）变化大于15% 逆变器削波频率低于2 kHZ 应用限制 17 / GE / December 23, 2014 客户 水处理水处理 能源能源 石化石化 食品制药食品制药 18 / GE / December 23, 2014 客户 冶金冶金 汽车汽车 制造业制造业 海运海运 Part 3 它是如何工作的? 20 / GE / December 23, 2014 技术 基于模型的故障检测 频率（频率（ Hz） 故障识别 模型 频率（频率（Hz） 输入 输
13、出 测量得到的电流测量得到的电流 电压电压 模型预测的电流模型预测的电流 偏差偏差 + - 电动机 AnomAlert 电动机实际实际行为表现与预测预测行为表现相比较， 从而检测出异常状况，并诊断出故障类型 从频谱中识别出故障类 型 进行三种评估： 输入（线电压分析） 输出（电动机电流，功率因数） 功率谱密度差异 阈值叠加在功率谱 密图上 21 / GE / December 23, 2014 1. 安装与调试 2. 学习/训练 10天 3. 投运 把电动机作为传感器 AnomAlert根据电气与机械负载的变 化自动建立电动机模型 自动检测 电气与机械 异常状态 AnomAlert工作原理 功
14、率谱密度 (PSD) 22 / GE / December 23, 2014 中压 500V及以上 低压 500V以下 逆变器 低压 AnomAlert产品型号 逆变器 中压 需要安装测量用CT；但 电压可直接连接到 AnomAlert监测器上 通常测量用CT和电压PT已 在电动机上安装就绪；CT 和PT次级出线连接到 AnomAlert监测器上 需要安装霍尔效应电流传 感器；电压可直接连接到 AnomAlert监测器上。 需要同时安装霍尔效 应电流传感器和电压 PT。 3 X 3 X 电源 Ct 霍尔效应传感器 3 X Ct Pt 3 X Pt 霍尔效应传感器 23 / GE / Decem
15、ber 23, 2014 电压与电流连接 注意：出于监测或计量之目的，可能已安装PT或CT 0.50.5级计量电流互感器级计量电流互感器CTCT 次级电流：次级电流：5A5A 注：不得采用保护注：不得采用保护CTCT 0.50.5级电势（电压）互感器级电势（电压）互感器PTPT 次级电压：次级电压：100V,110V,120V100V,110V,120V 用于变频驱动（逆变器）的霍用于变频驱动（逆变器）的霍 尔效应电流传感器尔效应电流传感器 24 / GE / December 23, 2014 MONITOR OK WATCH LINE（供电电压异常变化）供电电压异常变化） 供电电压的临时性
16、变化导致该报警的发生。如果 报警持续出现，请检查：谐振电平 - 电容 - 电缆 的绝缘 - 电动机接头或端子松动 - 接触器触点 WATCH LOAD（观察到异常改变在继续发展）观察到异常改变在继续发展） 如果并未故意改变变化过程，请检查：泄漏 阀门及导叶失 调 压力表故障 测压管 （风机、压缩机）滤网脏污 Examine 1（第一级报警）第一级报警） 应制定维修计划。检查：不平衡 不对中 轴承轴承箱 电 动机转子 转子铜条是否折断 定子绕组绝缘 皮带传动设 备（齿轮箱、压缩机、风机、泵、输送机等）机械问题产生 的润滑过度以润滑渗漏 摩擦及风机叶片折断 泵密封破损 传送链条张力不正确问题 等等 Examine 2（第二级报警）第二级
