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1、电机静态故障诊断 -MCA法,MCA法 ALL-TEST Pro, LLC,BJM建立于 1983; 世界级的供货商和服务商 预知维修在线和离线世界级的领导者，发电机，线圈绕组及电机质量控制和故障诊断专业公司 用户遍布世界各地电机使用场所， 实践已证明的电机测试方法, 使工业进入崭新领域 ALL-TEST Pro, LLC 提供诊断电机的AT4,国外用户一览表,Abbott Laboratories Advanced Micro Devices All Phase Electric Amoco Whiting Anheuser-Busch API Arkansas Electric Co-op
2、 Balance Control Bayer Boeing Brady Worldwide Bruckner International Bureau of Reclamation Page, AZ Cal Resources Huntington Beach City Of Riverside Constellation Power Delta Electric Dreisilker Electric Dupont Equistar Evaluation Service Exxon Mobil Chemical Fannie Mae Ford Motor Co. GAF Corporatio
3、n General Mills General Motors Electro-Motive Georgia Pacific GM Allison Transmissions GM Fairfax GM Metal Fabrication GM Tech Center Gorman-Rupp Pumps Grand Eagle Grant Riverside Hospital International Paper,一、电机家族的多样性 其型号、系列、结构、规格、种类千差万别。 大型电机的容量超过1000MW，微型电机只有几个mW； 大型的轧钢电机重量超过300t，微型电机最小重量不到1g。,认
4、识电机,二、电机的分类,直流电动机 同步电动机 同步发电机 异步电动机,按工作方式分:发电机、电动机、调相机 按电流分: 直流电机、交流电机 按励磁方式分: 并励、串励、他励、复励等,三、电机诊断技术的特点,电机诊断是设备诊断技术的一部分，但是由于电机的工作原理和结构上的种种特点，其诊断方法和检测技术与其它设备的诊断有所不同。 在电机的内部存在着几个相互关联而又不可截然分割的工作系统，因此，电机诊断需涉及较多的技术领域。,电机系统的构成,电路系统 磁路系统 绝缘系统 机械系统 通风散热系统,电机的结构,三相对称交流绕组,电机的故障类型,定子绕组故障： 匝间、线间(层间)、相间短路； 绝缘缺陷(
5、磁通集中至缺陷点),转子故障： 铸件缺陷、气隙不均衡、 偏心、 断条断环；,故障的结果：耗电，发热，振动，停转,电机静态诊断方法的误区！,认为三相平衡是电阻值的平衡是错误的； 运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡； 匝间短路的发展与阻值的降低不成正比！,摇表就可解决问题错误！,电桥可以检测到匝间短路错误！,对地绝缘问题仅占电机系统故障中 5%以下,使用匝间耐压试验仪？,破坏性试验； 波形复杂，难以分析； 有些匝间短路的情况在波形上无反映; 设备笨重。,电机检测的各种误区！,绝缘表就可解决问题错误！,对地绝缘问题仅占电机系统故障中 5%以下，不能解决匝间问题,电机的故障中，对地绝缘问题仅
6、占5%以下，更多是定子绕组故障（三相不平衡、匝间短路）占37%，转子故障占10%，其余是机械问题（不平衡、不对中、轴承故障）。,电机检测的误区！,认为三相平衡是电阻值的平衡是错误的； 运行中三相电流的平衡与否要看三相阻抗是否平衡；,电桥可以检测到匝间短路错误！ 电桥只测试直流电阻,匝间短路,电机检测的误区！,使用匝间耐压试验仪？ 破坏性试验,电机故障诊断的多种途径-1,静态电气测试 的各种方式,静态电机电路分析（MCA）（重点讲） 欧姆表 / 毫欧表 绝缘电阻计（吸收比 / 极化指数） 高压绝缘测试仪 LCR 测试仪 浪涌测试仪,电机故障诊断的多种途径-2,电压表/安培表/功率表 数据采集器
7、电源质量分析仪 动态效率仪 动态电机电流分析MCSA,动态电气测试 的各种方式,电机故障诊断的多种途径-3,动态机械测试的方式,超声诊断,振动分析,红外分析,MCA诊断技术原理,MCA的基本原理是将电机看成是一个包含电阻、电感、电容的复杂电路进行分析，从而诊断其状态。由于ALL-TEST检测仪提供高频、真正弦波，完全静态模拟电机的运行状态，因此得以准确评估绕组品质。,电阻 R 电感 L 电容 C 相角 Fi 阻抗 Z2 = R2+ ( XL - XC ) 2,电机绕组的重要参数包括：,MCA技术的核心 I/F测试,对于某相绕组，测试频率加倍前后，看电流的变化： 倍频测试值 I/F，即频率加倍的
8、变化率：,MCA技术的核心 I/F倍频测试,纯电感电路： I/F - 50% 即电流减少一半 纯电阻电路： I/F - 0% 即电流不变 纯电容电路： I/F 100% 即电流增加一倍,交流电机的三相平衡 是 阻抗与 相角 及I/F倍频的平衡,相角-又称“相位”、“周相”、“位相” 某一物理量随时间(或空间位置)作正弦或余弦变化时，决定该量在任一时刻(或位置)状态的一个数值。如交流电压u=umsin(t+)，在不同时刻的电压决定于(t+)的数值，(t+)就称相位角。当t=0时，称为初相角。,转子故障： 铸件缺陷、气隙不均衡、偏心、断条断环； 定子绕组故障：匝间、线间（层间）、相间短路；绝缘缺陷
9、,MCA平衡测试解决以下问题：,静态监测 转子电磁特性评估,转子等分24份,精密分析转子电磁特性,转子完好,铸造缺陷导致不平衡气隙,交流电机的转子电磁特性静态测试,断条！,这是一个典型转子断条故障，在均匀的12等份测得电感量L或阻抗Z，利用 Excel得出上面的波形，诊断出转子存在部分断条，需要尽快维修。,AT4 测试范例,对于匝间短路，电阻可能没有预期的变化，阻抗与电感有少量的偏差，但I/F与Fi的严重不平衡，指示有直接的匝间短路发生。,例一：11KW交流电机,三相相角Fi与 I/F 不平衡，电机仍在运行，但随时会发生停机事故。 测试结果反映出定子绕组的故障（匝间短路）。,例二： 300 K
10、W电机多次轴承失效,300 KW, 3600 RPM 连续多次发生轴承失效； 存在铸造缺陷，同时存在偏心，最大的可能是轴套定位偏差。,例三： 转子断条,利用振动分析、电流分析检测此电机，都因信号太弱而没有发现问题。R、Fi、I/F均一致，而Z、L变化很大，使用三种MCA仪器测试，仅有能产生真正弦波的AT4能够得出Z、Fi、I/F从而发现故障。,马力故障电机,在IEEE 1415-2006标准中包含了Fi & I/F参数 ，用于判断电机故障,例四： 匝间短路,定子问题引起阻抗不平衡,8,000 hp, 200 RPM, 13.2 kV, Synchronous 随位置的变化而变化，转子绕组问题,
11、Position 1,Position 2,例子 五：同步电机转子绕组问题,案例六：电机完好,电机完好,除外，所有值都平衡，相间短路。,案例七：相间短路,案例八：层间短路,除外，所有值都平衡，层间短路。,案例九：层间短路,报警指示，及可能相间短路。 阻抗和电感跟随，极可能是绕组比转子条不同，进行转子转动测试。以确认是否是这种状态。,案例十：接头高阻或松动,除电阻R外，所有值都平衡，指示高阻，看是否连接松动。,案例十一：电机完好,阻抗和电感跟随 电机完好,案例十一：接头高阻或松动,Fi及I/F平衡，阻抗和电感报警，阻抗和电感是跟随，电容起作用，指示定子绕组过热污染。,Fi及I/F平衡阻抗和电感报
12、警，一项阻抗是另外两项阻抗的一半，这是由于仪器频率转换引起的。 经验指示有早期定子绕组或转子问题。,案例十二：接头高阻或松动,所有参数都平衡，对地绝缘低于建议水平，绕组对地故障。,案例十三：接头高阻或松动,案例十四：电机完好,Fi和I/F平衡阻抗和电感报警，图形匹配，由于转子位置造成。电机完好。,案例十五：绕组短路,绕组短路,案例十六：绕组短路,绕组短路,建立数据库管理，实现趋势分析与预测,庞大的数据管理功能，及时进行趋势分析，实现状态预知维修。,报告细化说明-绕组,Fi与I/F 2 同相、同绕组的匝间短 分析员的要求： 了解你被测电机的结构，如果绕组双叠绕组，就可能同相绕组或同绕组存在匝间短
13、路情况。 Fi1,I/F 平衡 绕组中的线圈间短路（层间短路） 分析员的要求： 了解你被测电机的结构，如果绕组单叠绕组，就可能同相绕组或同绕组存在层间或绕组间存在短路情况。 Fi平衡,I/F 2 相间短路,分析员的要求： 这种绕组也可能是单叠绕组，也可能是双叠绕组，就可能同相绕组或同绕组存在匝间短路情况。,报告细化说明-阻抗和电感,接头松动-电阻 R 分析建议：如果其它数据一切都合乎标准，唯有电阻平衡度误差大。原因大致有： 1、如果是开关柜MCC上测试的结果，你可以到电机接线端进行测试，结果平衡，即说明你的供电电缆有问题。 2、在电机的端口上测试，还存在上述的问题，建议检测测试夹洁净度或测点是
14、否良好的接触。 绕组污染或过热-电感 L 与 阻抗 Z 根据电机的工作现场导致上述问题： 1、该电机是否工作在潮湿的环境，如果存在，建议作烘干处理之后再测试。 2、询问现场操作人员该电机有没有过载情况。短时间的过载也会导致污染现象。 转子状态与细化分析-电感或阻抗波形 测试结果告诉分析员：转子存在问题，这是建议作转子盘车细化，判断是铸造带来的缺陷，还是断条及断条的程度。 说明：铸造缺陷可以在电机入厂前就可以确定。,报告的标准及监测周期,1、遵循IEEE的分析标准（可以根据企业实际情况放宽评判标准）； 2、巡检时间可以参考推荐标准。,谢谢大家,期待大家的建议,北京西马力检测仪器公司 产品工程师：胡立新,
