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1、MF电动机故障检测仪 作者： 日期：21 个人收集整理 勿做商业用途MF101电动机故障检测仪技术说明书CHEC中国华电南京农网城网工程公司Nanjing URABN/RURAL POWER NETWORK ENGINEERING CO。LTD目 录前言及使用注意事项一. 装置的主要构成原理及主要功能特点二. 装置的主要电路构成三. 测试仪面板说明四. 技术特点及技术参数五. 装置出厂时的产品及附件六. 有关软件的使用说明七. 联机软件概述八. 软件模块技术特点九. 使用步骤举例前 言 MF101是为满足用户需要，具有自主知识产权，填补国内空白的便携式智能电机故障诊断系统，突破了国外厂商对我国
2、的高技术封锁，可广泛应用于电力、煤炭、化工、钢铁、水泥等系统的各类异步电机上，随时在线或定期对大中型电机运行状态进行监测与故障诊断，以确保其安全运行。并根据监测和诊断所预防电机状态来确定维修方案，从而避免恶性故障的发生。经长时间现场运行使用后，效果显著，跟国外同类系统比较毫不逊色，特点鲜明,性价比更高。MF101电动机故障检测仪使 用 注 意 事 项 禁止带电拔插数据电缆。连接并行连接器时，先关闭计算机及测试装置主机电源. 为消除运行中检测仪器的感应的静电，试验之前,先通过接地端子将主机可靠接地. 切勿将检测装置放置在露天而被雨水淋湿。 检测仪器机箱底部前后留有通风槽散热。为确保装置正常工作，
3、请勿堵住或封闭散热口。 切勿将装置放置在不稳定的推车、椅子或桌面上，以免滑落而损坏. 装置工作不正常时，请及时与厂家联系，请勿自行维修.不当的拆卸，可能会导致不良后果. 主机采用进口机箱,在使用中注意爱护.不使用时,要及时放入外包装内.清洁箱体时，应将电源插头拔下，再用清洁剂或湿布擦洗。 联机分析软件只能在windows环境中运行。未经厂家允许请勿拷贝，版权所有属于生产厂家。 一、装置的构成原理及主要功能特点1、概述 高压大型交流异步电动机是我国重工业企业大型设备的原动力，广泛应用在核电、火电、化工、冶金、建材等领域。该电机故障诊断系统是针对高压大型交流异步电动机的转子诊断技术. 转子是电动机
4、中的转动部件，如果维护不当，转子故障率高于定子故障率。交流异步电动机转子故障，一般为转子鼠笼条断裂或绕线电机转子绕组断线、端环断裂、高阻接头等故障(统称：断条）和转子机械偏心故障。前者为电气故障，后者为机械故障。转子断条严重时电机振动增加,出力下降，启动困难；有时笼条甩出造成扫膛形成重大事故。转子偏心故障严重时直接造成扫膛,酿成重大事故。该电机诊断系统在电机运行时检测运行电流，通过作频谱分析自动找出电机转子故障特征频率，经运算直接给出诊断结果,并评估该电机还能运行的时间。该电机诊断系统还具备旋转机械振动分析系统，通过采集振动信号作频谱分析可以分析诊断设备故障，是工矿企业开展状态检修、设备故障诊
5、断必备设备。2、原理及特点 各种容量的笼型异步电动机广泛应用在电力系统中。当电动机转子发生断条或者端环断裂时,在定子电流中会产生(1-2s)f1的故障特征量(s为转差率，f1为系统电源频率值），人们往往把这种故障特征量作为转子绕组故障的最重要的判据.本装置在设法提取了（1-2s)f1故障特征量方面，采取了行之有效的新方法,电路设计上有新的特点,使装置灵敏度好、分辨率高。经现场分析及试验表明,定子电流中的（1-2s) f1故障特征量大小与转子断条根数，断条位置及笼型的构造都有关系。可以说在一定范围内，断条数越多，（1-2s) f1频率对应的幅值越大。应该说断条位置对电动机转子电流、定子电流中的故
6、障特征量等影响更大、更复杂。对已存在的断条故障电动机，某些位置的导条进一步断裂,电动机的不对称性反而减少，定子电流的故障特征量也减少。本装置在电动机带1/2及以上负荷时，检测故障的灵敏度就高，在轻负荷及空载时如转子有故障因定子电流小，故障特征量也小，灵敏度就低，不易检测到转子故障.可以在电机起动过程中检测转子有无故障.主要功能特点如下:l 现场对运行中的异步电动机进行检测和故障诊断l 对有轻微故障而现场不能确诊的电机，可以通过下列方法进一步诊断:l 可将数据转送到PC机上，再进行全方位诊断分析l 可利用对电机起动过程并进行检测，进行转子绕组故障诊断l 可利用对电机失电残压的检测进行故障诊断l
7、提供快速的并行通讯接口。l 对小型电机,可直接测量定子电流进行诊断和研究。l 可以进行三相电流及一相电压的同时采样，作其他分析之用，如三相不平衡等.l 可以兼作录波口使用，存储数据时能达128K字节。l 具有大容量电池配置可选项，现场测试可不受电源限制（或避免拖连一根电源线)。l 具有掉电保护功能，即使对不选用大容量电池的用户，采集的数据也不受掉电影响。l 系统采用国际流行机壳,外形美观、大方。l 系统使用方便，不影响被诊断电机的运行，对一台电机进行一般诊断，从数据采集到给出结果在10分钟之内即可完成。二、装置的主要构成回路（一)。信号采集(提取（1-2S）f1特征量，自适应陷波，频率细化等）
8、（二）.A/D转换（三）.高速数字信号处理（四）.现场诊断输出及计算机通讯口硬件功能模块信号信号采集部分主要从现场获取各相关的信号，其中最主要的是从定子电流中（现场Ct二次侧)通过钳型变换器获得与定子电流成正比例的电压信号，为选配其他不同的电流获取方式，可根据不同要求而定;可以从现场通过电压器获取电机线电压；主要用于测电机失电残压,也可根据需要作其他测量之用。抗混叠滤波主要用于滤去高次谐波,本系统对定子电流的处理主要是分析频率为(12s） f1的分量（s为转差率,f1为定子电流基波频率)，系统采样频率为204。8Hz/1024Hz（可选），混叠滤波的截止频率为100Hz。A/D转换部分选用14
9、bit TI公司的THS14F101 A/D转换器,3.3v单电源，差分输入，具有1MSPS、3MSPS速度级别可选，支持断电模式。高速数字信号处理器选用德州仪器的高性能低功耗浮点型DSP芯片器，并配置大容量数据库现场诊断输出采用发光二极管给出电机转子绕组状态，如正常、故障、严重故障、不确诊等。计算机通讯口有些数据需要送计算机处理，特别是电机起动过程采集的数据，由于处理比较复杂，需要计算机处理,因为数据量大,采用并行通讯方式，大大提高通讯速度。三、测试仪面板说明1. 电源指示灯 2. 测量状态灯 3. 计算状态灯 4. 通讯指示灯 5. 转子正常指示灯 6. 故障待观察指示灯 7. 转子故障指
10、示灯 8. 信号弱指示灯 9. 信号过载灯 10. 电源开关 11. 复位按纽 12. 开始测量 13. 通道选择旋转开关 14. 稳态/起动切换开关 *注意*上图为测试仪的正面的平面示意图，实际操作以装置为准；背面板有一个并行口，及测试仪电源输入.四、技术特点及技术参数技术特点： 电压放大器 它是信号采集、A/D转换中的关键器件。对其精度、转换时间、回转率、温度适应性等方面都提出了严格的要求.本装置使用LINEAR公司的LF356电压放大器，在仿真和实际运用中都起到了很好的效果. A/D模数转换器 是数据处理的重要模块，它的精度直接影响该故障诊断仪的诊断结果，由于故障特征量的幅值与基波幅值相
11、差可达60dB，因此要求精度12位以上。本装置采用TI公司的专用并行输出模数转换器，分辨率为14位. 启动方式 MF101故障测试仪由于采用TI 公司的节能高速数字信号处理芯片，供电电源在5V到+5V,装置的安全可靠性高，支持软硬启动方式,同时也避免了在开机和关机时对被试电机和电网的冲击。 信号采集方式 为了实现电气隔离和现场实际的需要，本系统采用的是CTC0080钳型电流变换器，其功能是采集电机定子电流信号(二次测采样)，把电流信号转换成电压信号。使用时只需要把转换器夹在待测电流的导线上，不但不影响原来的线路，使用简单而且安全可靠，对一次侧进行了隔离，非常适合便携仪器使用。 散热 由于整个电
12、路装置是基于DSP的信号处理采样电路,功耗低发热小，因此仪器的散热主要靠铝合金机箱的被动式散热为主,足够保证运行的稳定和可靠性。 信号处理核心 本装置采用TI公司的数字信号处理器芯片，是16位定点DSP，采用改进的哈佛结构.有一组程序总线和三组数据总线，高度并行的算术逻辑单元ALU,专用的硬件逻辑,片内存储器,片外外设和高度专业化的指令集。在处理大规模的数据时体现了其专业优势。 技术参数：额定参数 额定工作电压：3。5v或5v可选额定工作电流:50mA直流功耗： 5W性能参数 采样输入电压：0。03v3v采样电流范围：3A300A采样频率:204。8Hz/1024Hz（可跳线选择）频率分辨率：
13、0。1Hz（在50Hz附近的频带内）环境条件 环境温度：工作：-40+60。贮存：55+85相对湿度：大气压力:80110Kpa（相对海拔高度2km以下）具有掉电保持功能 五、装置出厂时的附件 检测仪 一台 电路备用充电电池 一台 专用测试导线 一包 电源插头 一个 电源线 一根 25针并行口连接器 一根 联机软件配套光盘 一张 便携式计算机一台(用户订货时注的） *说明上述为最基本的系统,如有缺少,请与生产商联系。联机软件支持windows95/98/xp系统，要求计算机配置在奔腾486以上，系统内存不少于16M。六、有关软件的使用说明在故障软件包中算法实现是用Matlab来实现的，用户界面
14、和数据处理是用Delphi实现。Matlab是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境；Delphi是一款非常出色的由Borland公司开发的在Windows操作系统下进行快速应用开发(Rapid Application Development， RAD）工具，它将可视化界面和面向对象的Pascal语言完美地结合在一起，使Delphi可以在极短的时间里建立起快速、直观、强大的基于Win32的应用程序。 软件包目前由两个部分组成：电机稳态运行分析和电机起动过程分析，稳态运行分析包括定子电流傅立叶分析和自适应陷波,起动过程分析包括起动起始点判断和短时傅立叶分析。每一个分析的软件流程都可以用下图软件流程来表示：七、联机软
