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电机本机测温与故障智能诊断一

2022年06月24日 开封机械设备网

电机本机测温与故障智能诊断(一)

过热和振动是较常见的电机故障。其中轴承、绕组由于过热而导致振动电机烧毁的故障,要比振动故障多得多。振动故障比较直观,故障的恶化相对缓慢,直接或间接反映的故障有限。过热故障原因较多,表观性差,故障恶化较快,过热现象能够直接或间接反映的故障也是振动电机较多见和所占比例相当大的故障。因此,监测温度对于保证电机正常运行、分析故障原因尤为重要。由于制造、测量保护成本昂贵等原因,一般针对较大容量的振动电机,在轴承、绕组部位安装不同类型铂热电阻传感器,并引出到电机外壳上的传感器接线盒中,再通过信号电缆送至温度显示仪表,或由计算机远程测取数据。鉴于各种铂热电阻传感器的热响应时间。相差较大,特别是固定螺纹式铂热电阻传感器的测温端处于测温孔的空气热室中,与测温孔壁、底部非直接接触,加上轴承套存在热阻,轴承运转产生的热量经过轴承外圈、轴承套、测温热室中的空气层,再传递到传感器的测温端,势必存在温度降。因此,测温数值与实际温度存在较大的时间差,导致报警、保护滞后和失控。1 振动电机的多部位温度测量(1)由于振动电机轴承和绕组是运行中过热故障较多、导致烧损频繁的部位,对其进行温度监测是必不可少的。(2)除此之外,铁心也是电机发热较严重的部位,铁心过热同样预示着存在故障,如铁心片间短路、局部铁心损坏、高次谐波较严重、绕组匝间短路、定转子摩擦、风道堵塞、冷却介质温度不正常等,对于较重要的电机,铁心温度的测量也不容忽视。(3)负载波动、冷却介质温度的变化、冷却风扇缺损、转子断条等故障,将导致出风口风温发生变化。因此,监测出风口温度,也有益于电机的保护和故障诊断。2 电机的多方式温度测量(1)常见的各种电机,其温度测量都是采取温度上限测量的方式。通过安装在负荷侧和非负荷侧轴承室、三相绕组端部或槽内的测温传感器,对轴承、绕组的工作温度进行监测,当被测温度达到设定温度上限的阙值时,表明此部位过热,超过许用值,发出报警保护信号。该温度上限测量的方式,只是监控被测部位的温度上限,对于被测部位的温度不平衡、低温环境下的温升过度情况,起不到保护作用。特别是在负载波动严重,温度急剧升高时,不能有效预警和保护。(2)温差测量方式。电机运行中,某一侧轴承的振动、润滑脂过少或缺油、轴承晚期损伤、某一侧轴瓦间隙过小或供油不良、轴瓦润滑油温过高及轴电流等,都将会引起两侧轴承温度存在温度差。同样,某一相绕组匝问短路、缺相运行、三相电压或电流严重不平衡、定转子铁心摩擦、局部铁心损坏或短路、局部风道堵塞等,将引起绕组之问存在温度差。由于绕组、铁心等埋置测温元件的测温点往往不是发热的较高部位,温度上限测量的有效性受到限制。因此,对温差进行测量,有利于在隐患发展成更严重故障之前发现问题。(3)温升测量方式。电机绕组的温升限值标准是以环境温度40℃ 为基础制定的。温升是电机设计及运行中的一项重要指标,标志着电机的发热程度,如电机温升突然增大,说明电机有故障,如:风道阻塞或负荷太重。在使用环境温度或冷却介质温度偏低情况,如寒冷地区、野外工作条件下,电机的过负载、绕组匝间或层间短路、电压或电流不平衡、电网电压偏高或电源谐波分量较大、风道堵塞或通风不良、转子断条或匝间短路等故障,会出现绕组温升超过限值,但可能并未超过绝缘等级许用的温度上限,也就是说,在环境温度较低时,温升过高表明超过设计温升值,属于不正常情况。其次,测温传感器处于散热较好的部位,若达到上限,其他热点已严重超限,对此部位只能用温升值测控。另外,低负荷时温升突然增大时,也预示出现故障。监测温升的另一个重要意义是:尽管低温下过负载温度没有超过绝缘等级允许的上限,但是其他部件(轴承、转轴)也不允许过负载。因此,对温升进行测量,具有重要意义。(4)温度变化率测量方式。电机轴承、绕组温度在正常运行和故障早期时,温度的变化率不大,温度也没达到温度值超限报警的上限,而过负载或故障后期时,温度急剧上升。温度通常传导比较迟缓,加上传感器热响应时间较长等原因,往往温度值超限报警信号还没发出,在较短的时间内轴承、绕组就已经烧毁,使得安装了温度传感器和报警保护装置的电机,照样经常发生轴承、绕组烧毁事故。温度变化率测量方式,就是在极短的时问内,判断出温度变化增量过大,预示将有超温故障出现,超前发出报警或保护信号,克服了热响应、热传递时间的影响,使设备不被烧毁,真正体现出状态预知监测的目的。

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