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技術(shù)專欄

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各類電機(jī)的故障現(xiàn)象及機(jī)理

  旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指主要依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成特定功能的機(jī)械,如汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、水輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要設(shè)備,電動(dòng)機(jī)的用電量占到整個(gè)工業(yè)用電量的70*以上,是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中數(shù)量龐大的一類設(shè)備,而中小型電動(dòng)機(jī)涵蓋功率范圍0.55kW5000kW、電壓范圍380V10kV、機(jī)座號(hào)范圍H80H630,目前我國的中小型電機(jī)產(chǎn)品約有300多個(gè)系列、1500多個(gè)品種,每年的生產(chǎn)量占到整個(gè)電動(dòng)機(jī)年產(chǎn)量的60*70*,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、運(yùn)輸、國防等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,中小型電機(jī)的安全可靠運(yùn)行事關(guān)重大。

  電機(jī)作為各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要驅(qū)動(dòng)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域,一臺(tái)大型設(shè)備或一條生產(chǎn)線往往需要幾十臺(tái)、甚至數(shù)百臺(tái)的驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī),哪怕只有其中一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障,將導(dǎo)致整套設(shè)備、系統(tǒng)或生產(chǎn)線故障;而現(xiàn)代化大生產(chǎn)特別強(qiáng)調(diào)連續(xù)性,要求成套設(shè)備可靠,不間斷地運(yùn)行,由于設(shè)備運(yùn)行的中斷,哪怕僅僅幾小時(shí),其損失就可高達(dá)幾十萬、幾百萬甚至更多,嚴(yán)重的可能造成成套設(shè)備的報(bào)廢。因此,與之配套的電動(dòng)機(jī)安全可靠地連續(xù)運(yùn)行,顯得至關(guān)緊要。

  本文從對(duì)各類在正常運(yùn)行中的電機(jī)的各個(gè)敏感參數(shù)進(jìn)行檢測,指出其中出現(xiàn)的異?,F(xiàn)象,并提出一系列用于診斷的方法和步驟,用以幫助電機(jī)使用方較早的發(fā)現(xiàn)問題,更快的解決問題;以避免由于各種微小的故障發(fā)現(xiàn)不及時(shí)導(dǎo)致的問題擴(kuò)大從而造成設(shè)備的停機(jī)甚至損壞。

  1電機(jī)故障的主要現(xiàn)象

  電動(dòng)機(jī)作為能將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以供使用的用電設(shè)備,被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)以及家用領(lǐng)域的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)比較簡單,由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)主要部分,以及端蓋、軸承、風(fēng)扇等輔件構(gòu)成。

  在電機(jī)運(yùn)行中,這些部件都有可能出現(xiàn)問題,有些是制造過程中的工藝不當(dāng)或設(shè)計(jì)不當(dāng),有些是使用過程中的勞損或使用不當(dāng),這些問題都會(huì)造成各類的異?,F(xiàn)象,綜合起來有以下幾類現(xiàn)象:溫度異常、振動(dòng)噪聲異常、電參數(shù)異常等。

  2各類電機(jī)的故障現(xiàn)象及機(jī)理

  2.1溫度異常

  2.1.1概述

  電動(dòng)機(jī)的主要發(fā)熱部件一般為繞組以及軸承,具體到表象上的溫度異常一般分為以下幾類:軸承溫度過高、繞組溫度過高、機(jī)殼溫度過高等。

  2.1.2軸承溫度過高

  2.1.2.1軸承溫度過高的危害

  電動(dòng)機(jī)的軸承作為支撐轉(zhuǎn)子的主要部件,如果出現(xiàn)溫度過高而不解決,會(huì)導(dǎo)致電機(jī)軸承損耗變大,效率變低;甚至可能導(dǎo)致電機(jī)軸承咬死,造成電機(jī)突然失速;造成整套傳統(tǒng)系統(tǒng)的損毀。因此,對(duì)電機(jī)軸承狀況的監(jiān)測至關(guān)重要。

  2.1.2.2軸承溫度過高的原因

  造成軸承溫度過高的原因一般有以下幾類磨損:機(jī)械部件在長期的運(yùn)行過程中必然會(huì)發(fā)生損耗,正常運(yùn)行的電機(jī)應(yīng)該每隔幾年對(duì)軸承進(jìn)行更換,這方面的懈怠可能造成軸承的過度磨損。過度磨損后的軸承會(huì)產(chǎn)生一系列的現(xiàn)象,如軸承溫度過高、軸承振動(dòng)變大以及軸承異響等。

  缺油:電機(jī)的軸承中會(huì)添加潤滑脂用以對(duì)軸承進(jìn)行潤滑,正常運(yùn)行中的電機(jī)軸承內(nèi)的潤滑脂會(huì)逐漸損耗,當(dāng)潤滑脂損耗過大時(shí),會(huì)造成潤滑不暢,進(jìn)而造成電機(jī)軸承溫度顯著升高。當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸承溫度過高而無其他伴生現(xiàn)象時(shí),應(yīng)當(dāng)停機(jī)檢查電機(jī)的軸承情況。

  其它:電機(jī)作為一個(gè)整體部件,各個(gè)部件的溫度過高都有可能傳導(dǎo)到軸承上而導(dǎo)致軸承溫度過高,因此,當(dāng)排查出軸承無異常后,應(yīng)當(dāng)著重檢查問題軸承附近的電機(jī)各個(gè)部件的異常狀況。

  軸承溫度顯著升高的問題需要及時(shí)排查,因?yàn)檫@類問題如不及時(shí)解決,當(dāng)軸承溫度過高時(shí),可能會(huì)造成潤滑脂蒸發(fā)等現(xiàn)象,會(huì)大大增加潤滑脂的損耗,在很短的時(shí)間內(nèi)造成軸承的損壞甚至咬死,因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸承溫度過高時(shí),需要及時(shí)排查,避免造成進(jìn)一步的危害。

  2.1.3繞組溫度過高

  2.1.3.1繞組溫度過高的危害

  作為電機(jī)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能為重要的部件,電機(jī)繞組的狀態(tài)監(jiān)控非常重要,通過對(duì)繞組溫度的監(jiān)控,能夠反映很多問題,諸如軸承問題導(dǎo)致的負(fù)載過大、繞組絕緣受損、負(fù)載端異常等,都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的繞組溫度過高。過高的溫度會(huì)損害繞組的絕緣,傳導(dǎo)到軸承上會(huì)加速軸承油脂的損耗;因此,對(duì)繞組的溫度的監(jiān)控也同樣至關(guān)重要。

  2.1.3.2繞組溫度過高的原因

  造成繞組溫度過高的原因一般有以下幾類:

  負(fù)載異常:電機(jī)的使用方在選購電機(jī)之前會(huì)根據(jù)實(shí)際使用的情況選擇一臺(tái)合適的電機(jī),在運(yùn)行過程中的負(fù)載突然變化會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的繞組溫度發(fā)生明顯的變化。一般負(fù)載的突然變化還會(huì)導(dǎo)致電機(jī)電流的突然變化。

  散熱異常:電機(jī)在運(yùn)行的過程中,會(huì)產(chǎn)生各種損耗,其中定/轉(zhuǎn)子損耗,鐵耗都主要體現(xiàn)在繞組溫度上,這就需要靠諸如機(jī)殼上的散熱筋等部件將這部分發(fā)熱耗散出去,當(dāng)發(fā)現(xiàn)繞組溫度過高時(shí),可檢查電機(jī)進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口是否有污物阻擋,散熱筋是否有損壞等現(xiàn)象。

  繞組老化:正常運(yùn)行的電機(jī)內(nèi)部溫度一般較高,對(duì)于變頻器供電的電機(jī),還存在著諧波的問題,這些問題都會(huì)導(dǎo)致繞組以及磁鋼等部件的老化,當(dāng)老化達(dá)到一定程度時(shí),就會(huì)造成電機(jī)性能的下降,電機(jī)從正常運(yùn)行狀況變成過載運(yùn)行,繞組的溫度就會(huì)顯著上升,一般這類問題導(dǎo)致的繞組溫度變化比較緩慢,不太容易發(fā)生溫度的突然上升。

  繞組的溫度過高相較于電機(jī)軸承的溫度問題來說是個(gè)比較緩慢地異?,F(xiàn)象,一般繞組的溫度過高會(huì)伴生各類其他異常,但對(duì)繞組的溫度監(jiān)測相對(duì)于其他數(shù)值的監(jiān)測(諸如風(fēng)扇損壞會(huì)造成的振動(dòng)異常)來說較為簡單,所以繞組溫度的監(jiān)控是目前電機(jī)狀況檢測為普遍通用的一個(gè)方法。

  2.1.4機(jī)殼溫度過高

  2.1.4.1機(jī)殼溫度監(jiān)測的重要性

  對(duì)于較大的電機(jī),一般采用預(yù)埋溫度監(jiān)測設(shè)備的方法對(duì)電機(jī)的軸承或繞組進(jìn)行監(jiān)測,但對(duì)于體型較小的電機(jī),預(yù)埋溫度監(jiān)測設(shè)備的方法有時(shí)不容易實(shí)現(xiàn),同樣的,有些電機(jī)在出廠的時(shí)候并未預(yù)埋溫度監(jiān)控探頭,這時(shí),可采用非接觸的溫度測量方法由的值班人員對(duì)電機(jī)進(jìn)行巡檢來替代預(yù)埋溫度監(jiān)測探頭的方法。同樣,能起到對(duì)溫度過高的預(yù)警作用。

  2.1.5傳統(tǒng)電機(jī)各部位溫度限值

由上文可以看出,在電機(jī)的實(shí)際使用中,很多的故障會(huì)導(dǎo)致溫度異常的發(fā)生,因此,對(duì)溫度的監(jiān)控在電機(jī)的實(shí)際使用中非常重要,對(duì)此,國標(biāo)GB 14711對(duì)電機(jī)在安全使用中的主要部位溫度進(jìn)行了規(guī)定,下表對(duì)此進(jìn)行了梳理,見表1

  表1傳統(tǒng)電機(jī)主要部位溫度()、溫升(K)限值

  2.2噪聲振動(dòng)異常

  2.2.1概述

  電動(dòng)機(jī)作為一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的用電設(shè)備,在使用的過程中,不可避免的會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),尤其是當(dāng)電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生異常時(shí),造成的異?,F(xiàn)象,就是噪聲或者振動(dòng)的顯著變大。因此,對(duì)噪聲和振動(dòng)的監(jiān)測,能夠較早的對(duì)電機(jī)的故障進(jìn)行預(yù)警,以免引起更大的危害。

  2.2.2振動(dòng)過大

  2.2.2.1振動(dòng)過大的危害

  正常運(yùn)行中的電機(jī),不可避免的會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),振動(dòng)作為電機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo),也是進(jìn)行各類電機(jī)進(jìn)行型式試驗(yàn)的幾個(gè)主要項(xiàng)目之一,長期運(yùn)行的電機(jī),當(dāng)發(fā)生有機(jī)械零部件松脫時(shí),就會(huì)產(chǎn)生明顯的振動(dòng),如軸承的磨損過度會(huì)導(dǎo)致電機(jī)軸伸側(cè)的振動(dòng)變大,振動(dòng)的變大是個(gè)惡性循壞的過程,過大的振動(dòng)會(huì)造成更多零部件的損壞,導(dǎo)致振動(dòng)變得更大,造成斷軸、底腳斷裂等嚴(yán)重危害,嚴(yán)重的可能造成“機(jī)毀人亡”的嚴(yán)重事故。

  2.2.2.2振動(dòng)過大的原因

  造成電機(jī)振動(dòng)變大的原因有很多,機(jī)械結(jié)構(gòu)上的受損、電氣結(jié)構(gòu)上的老化以及安裝本身的原因都會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)變大。從監(jiān)測的角度來說,分為各個(gè)部位上的振動(dòng)數(shù)值異常,主要分為前端蓋振動(dòng)異常、后端蓋振動(dòng)異常、機(jī)座振異常三類。

  前端蓋振動(dòng)異常:對(duì)于長期運(yùn)行的電機(jī)來說,軸承是易老化的機(jī)械部件,當(dāng)軸承出線磨損時(shí),電機(jī)的端蓋側(cè)就有可能產(chǎn)生明顯的振動(dòng)變大現(xiàn)象,此外,電機(jī)的出軸產(chǎn)生問題也有可能造成端蓋側(cè)的振動(dòng)異常,當(dāng)電機(jī)在制造過程中的工藝問題或使用不當(dāng),在長期的運(yùn)行之后,可能造成電機(jī)的出軸產(chǎn)生裂紋,或者出軸發(fā)生彎曲變形,導(dǎo)致電機(jī)受力不均,這類問題產(chǎn)生的振動(dòng)往往比較明顯;當(dāng)發(fā)生這類問題是,往往會(huì)在電機(jī)出軸側(cè)產(chǎn)生肉眼可見的徑向跳動(dòng)。

  后端蓋振動(dòng)異常:多數(shù)電機(jī)在非出軸側(cè)安裝了用于散熱的風(fēng)扇,當(dāng)風(fēng)扇產(chǎn)生破損時(shí),就會(huì)在電機(jī)的后端蓋側(cè)發(fā)生振動(dòng)的明顯變大現(xiàn)象,這類問題可以停機(jī)檢查風(fēng)扇的完整性,如風(fēng)扇狀況良好,則應(yīng)當(dāng)檢查電機(jī)后軸承是否有異常現(xiàn)象。

  機(jī)座振動(dòng)異常:機(jī)座作為電機(jī)的主體,各類振動(dòng)都會(huì)傳達(dá)的電機(jī)的機(jī)座上,當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)整體發(fā)生較為明顯的振動(dòng)變大時(shí),應(yīng)當(dāng)首先確認(rèn)電機(jī)的安裝是否發(fā)生了松動(dòng),確保每個(gè)安裝緊固件是否有松動(dòng)或者變形現(xiàn)象;當(dāng)電機(jī)外部安裝緊固部件以及電機(jī)本體的各個(gè)緊固部件都未發(fā)生松動(dòng)時(shí),則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行拆機(jī)檢查,確認(rèn)電機(jī)是否有內(nèi)部元件松動(dòng),確認(rèn)是否有諸如轉(zhuǎn)子偏心塊的松動(dòng)、轉(zhuǎn)子掃膛等情況。

  2.2.2.3傳統(tǒng)電機(jī)振動(dòng)限值

  振動(dòng)的產(chǎn)生因素有很多,在檢測監(jiān)控方面,主要是對(duì)電機(jī)三個(gè)方向的位移、速度以及加速度進(jìn)行監(jiān)控,以此來分析電機(jī)某個(gè)部位可能產(chǎn)生的問題,下表對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)在運(yùn)行過程中的振動(dòng)限值進(jìn)行了梳理,見表2。

  表2傳統(tǒng)電機(jī)振動(dòng)限值

  2.2.3噪聲過大

  2.2.3.1噪聲過大的危害

  電機(jī)產(chǎn)生的噪聲主要分為機(jī)械噪聲和電磁噪聲,正常運(yùn)行的電機(jī),都會(huì)有這兩類噪聲,相對(duì)于電機(jī)的振動(dòng)異常,噪聲的陡增更易被人發(fā)現(xiàn)并察覺,也更易容易引起注意。因而噪聲異常是容易被發(fā)現(xiàn)的異?,F(xiàn)象,過大的電磁噪聲意味著電機(jī)繞組線圈可能存在問題,而過大的機(jī)械噪聲則意味著可能存在機(jī)械部件的松脫甚至斷裂。因此,當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的電機(jī)傳出異響的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)及時(shí)排查問題,嚴(yán)重的應(yīng)當(dāng)立即停機(jī),以免噪聲更為嚴(yán)重的事故。

  2.2.3.2噪聲過大的原因

  電磁噪聲和機(jī)械噪聲有時(shí)并不容易區(qū)分,這時(shí)可以采用停機(jī)檢測的方法進(jìn)行確診,當(dāng)斷開電機(jī)電源時(shí),電機(jī)速度緩慢下降,此時(shí)如果噪聲依然存在,則為機(jī)械噪聲,如噪聲立即消失,則一般為電磁噪聲。

  2.2.3.2.1電磁噪聲過大的原因

  電磁噪聲的產(chǎn)生,一般由于通入繞組上的電流中含有較大的諧波,從而引起繞線等部件的高頻振動(dòng)所產(chǎn)生。一般在由變頻器供電的電機(jī)上較為明顯。當(dāng)變頻器電源質(zhì)量較差時(shí),長期的運(yùn)行會(huì)破壞電機(jī)的繞組絕緣,就會(huì)更為明顯的電磁噪聲;此外,鑄造的工藝產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子氣隙,繞線的松動(dòng)等原因,都會(huì)造成電機(jī)的電磁噪聲增大。由于電磁噪聲的一般由電機(jī)內(nèi)部電氣通電部件產(chǎn)生,確診一般較為復(fù)雜,所以,排查時(shí),一般先排查諸如電源質(zhì)量問題等外部原因,再對(duì)電機(jī)進(jìn)行拆解從而對(duì)內(nèi)部問題進(jìn)行排查。

  2.2.3.2.2機(jī)械噪聲過大的原因

  旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的用電設(shè)備,在使用的過程中會(huì)不可避免的產(chǎn)生振動(dòng),長期的運(yùn)行下,部件就會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)甚至松脫,就會(huì)導(dǎo)致“異響”的產(chǎn)生,當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)有異響的時(shí)候,可仔細(xì)分析異響的發(fā)生部位,結(jié)合對(duì)振動(dòng)的分析,找出產(chǎn)生異響得到源頭。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異響源于電機(jī)軸伸端時(shí),一般是由電機(jī)前軸承或與負(fù)載的連接發(fā)生問題而產(chǎn)生;當(dāng)發(fā)現(xiàn)異響源于后軸側(cè)時(shí),一般由風(fēng)扇的破損或后軸承的問題而產(chǎn)生;當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)內(nèi)部有異響產(chǎn)生時(shí),應(yīng)當(dāng)立即停機(jī),檢查電機(jī)內(nèi)部是否有掃膛或偏心塊松脫等情況發(fā)生。

  2.2.3.3傳統(tǒng)電機(jī)噪聲限值

  噪聲在實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警中由于干擾因素很多,存在較大困難,一般對(duì)電機(jī)在空載狀況下的噪聲進(jìn)行測試,從而分析電機(jī)可能存在的問題,本文對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)的空載噪聲進(jìn)行了梳理,見表3以及表4。

  表3傳統(tǒng)電機(jī)噪聲限值

  表4高壓電機(jī)噪聲限值

  2.3電參數(shù)異常

  2.3.1概述

  電機(jī)作為一種用電設(shè)備,電參數(shù)是一個(gè)基礎(chǔ)的性能參數(shù),從電機(jī)的用電情況中,不僅能反應(yīng)出電機(jī)自身的運(yùn)行狀態(tài),還能反應(yīng)出負(fù)載端的工作狀態(tài),而且,相對(duì)于振動(dòng)和噪聲來說,電參數(shù)不易受外界干擾,而相對(duì)于溫度指標(biāo)來說,電參數(shù)又有反應(yīng)迅速的優(yōu)勢;因此,電參數(shù)是對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀況監(jiān)測以及異常警示的一個(gè)為簡單可行的方法。常用的電參數(shù)監(jiān)控一般采用電流監(jiān)控和電壓監(jiān)控。

  2.3.2電壓偏差過大

  2.3.2.1電壓偏差過大的危害

  電機(jī)作為一個(gè)用電設(shè)備,供電的保證是保證其正常運(yùn)行的一個(gè)主要指標(biāo),過度的欠壓會(huì)造成電機(jī)的失速,電流的過大,長期的欠壓會(huì)導(dǎo)致電機(jī)和輸電線路長時(shí)間工作在過載狀態(tài)下,導(dǎo)致電機(jī)和輸電線路的損壞;而過壓則會(huì)破壞電機(jī)以及輸電線路的絕緣,可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成嚴(yán)重的事故;相較于過壓和欠壓,缺相也同樣致命,同樣會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成嚴(yán)重的事故。因此,對(duì)電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警是保證設(shè)備正常工作的一個(gè)重要指標(biāo)。

  2.3.2.2電壓偏差過大的原因

  電壓的幅值的可靠性一般由電源決定,匹配的電源余量不足,電機(jī)的遇到負(fù)載異常波動(dòng)的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生明顯的壓降,會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的失速,造成設(shè)備的停機(jī),而匹配的余量過大,則占用場地且經(jīng)濟(jì)效益不佳。

  當(dāng)電機(jī)發(fā)生欠壓時(shí),一般有兩類原因造成,一類是電源問題,電網(wǎng)的波動(dòng),就會(huì)導(dǎo)致供電電壓的波動(dòng),造成欠壓現(xiàn)象,另一類問題是負(fù)載問題,過多設(shè)備的同時(shí)運(yùn)行或者當(dāng)前電機(jī)的短時(shí)過載運(yùn)行,導(dǎo)致負(fù)載過重,造成欠壓的現(xiàn)象,多數(shù)的電機(jī)都有一個(gè)工作電壓范圍,應(yīng)當(dāng)盡量保證工作電壓的該范圍內(nèi)。

  當(dāng)電機(jī)發(fā)生過壓時(shí),也由電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成電源問題和負(fù)載問題造成,在配套多臺(tái)用電設(shè)備同時(shí)工作的電源系統(tǒng)中,如有多臺(tái)設(shè)備同時(shí)停止工作,可能會(huì)造成供電電壓的陡增,因此,有計(jì)劃的停機(jī)也是非常必要的。

  當(dāng)電機(jī)發(fā)生缺相時(shí),需要立即停機(jī),切斷供電回路進(jìn)行排查,一般先對(duì)輸電回路進(jìn)行排查,確認(rèn)輸電回路是否可靠,再對(duì)電源進(jìn)行排查,確認(rèn)電源是否有異常情況,如上述兩者都正常工作,則問題一般出現(xiàn)在兩者的連接部件上。

  當(dāng)電機(jī)供電電壓出現(xiàn)明顯的三相不平衡時(shí),一般通過對(duì)電流的分析進(jìn)行排查。

  2.3.2.3傳統(tǒng)電機(jī)電壓偏差的限值

  對(duì)電壓的監(jiān)控,相當(dāng)于對(duì)電機(jī)用電環(huán)境的監(jiān)控,穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境,是保證電機(jī)可靠運(yùn)行的首要條件,一般對(duì)電源電壓的要求,為額定電壓的±10*之內(nèi),傳統(tǒng)電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí),也會(huì)考慮電源電壓的波動(dòng)(又稱能源波動(dòng)),當(dāng)電壓在額定電壓的±10*之內(nèi)時(shí),電機(jī)都能穩(wěn)定的運(yùn)行。超出該范圍,電機(jī)絕緣可能受損,而低于該范圍,電機(jī)電流可能過高,終導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱過大而受損。

  2.3.3電流偏差過大

  2.3.3.1電流偏差過大的危害

  電壓的監(jiān)測更多的是反映電源供電的情況,而電機(jī)用電的情況則由電流的監(jiān)測情況來反應(yīng),電機(jī)的過載會(huì)導(dǎo)致電流偏大,負(fù)載的松脫會(huì)導(dǎo)致電流的偏小,而繞組絕緣受損或者人員的觸電則會(huì)導(dǎo)致電流的不平衡;反言之,過大的電流會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的溫度明顯升高從而造成電機(jī)的損毀;過小的電流意味著電機(jī)負(fù)載側(cè)或者負(fù)載連接處的松脫,不及時(shí)解決可能造成更嚴(yán)重的問題;而電流的偏差則多數(shù)意味著電機(jī)的絕緣問題甚至人身意外的發(fā)生。因此,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決電流的不正常偏差不但是電機(jī)使用可靠的一個(gè)保證,也是電機(jī)使用安全的必要條件。

  2.3.3.2電流偏差過大的原因

  電流的數(shù)值能夠真實(shí)地反映用電設(shè)備的使用情況,一般會(huì)有以下幾類異常電流偏差。

  電流過大:當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機(jī)電流超過限定數(shù)值時(shí),應(yīng)當(dāng)先行檢查電機(jī)的供電情況,是否有欠壓或者過壓的情況發(fā)生;供電電源正常時(shí),過流的發(fā)生意味著電機(jī)的負(fù)載發(fā)生了異常變大,軸承的磨損、缺油會(huì)造成電機(jī)負(fù)載變大;而電機(jī)負(fù)載側(cè)的問題也會(huì)造成電機(jī)的負(fù)載變大導(dǎo)致過流現(xiàn)象的發(fā)生;其次,當(dāng)電機(jī)的絕緣發(fā)生問題時(shí),會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的相間短路或者對(duì)地短路,這些問題也會(huì)導(dǎo)致過流現(xiàn)象的發(fā)生,絕緣問題的一般還伴有電流不平衡的現(xiàn)象。

  電流過?。寒?dāng)電機(jī)與負(fù)載的連接發(fā)生松脫時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電流的明顯變小。此時(shí),應(yīng)當(dāng)檢查電機(jī)與負(fù)載連接的完好性,確認(rèn)是否有連接部件的松脫,諸如連軸器松脫,劃牙等現(xiàn)象。同時(shí),也應(yīng)當(dāng)檢查負(fù)載的工作狀況是否良好。

  電流偏差過大:電流偏差分為兩類,當(dāng)電流的數(shù)值發(fā)生偏差時(shí),一般會(huì)有三類原因:一是電源的問題,供電電壓的不平衡會(huì)直接導(dǎo)致電機(jī)電流的不平衡,對(duì)電源的檢修是解決此類問題的可行方法;二是繞組的老化,電機(jī)長期運(yùn)行后,可能會(huì)有繞組老化的現(xiàn)象發(fā)生,造成繞組的數(shù)值發(fā)生變化,導(dǎo)致電流不平衡的產(chǎn)生,可以通過停機(jī),檢查繞組的匝間以及繞組阻值的方法來排查這類問題;三是繞組的絕緣問題,這類問題發(fā)生時(shí),電機(jī)的某相或者某幾相電流會(huì)明顯增大,應(yīng)當(dāng)立即停機(jī)檢查繞組的相間絕緣以及對(duì)地絕緣。

  電流不平衡:不同于電機(jī)的電流數(shù)值不平衡,當(dāng)電機(jī)的對(duì)地絕緣產(chǎn)生問題時(shí),可能反應(yīng)在三相電流數(shù)值上的變化并不明顯,三相電流數(shù)值并未明顯增大,同時(shí)三相電流的數(shù)值也并未失衡,但通過諸如的功率分析儀等儀器設(shè)備,對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行分析,會(huì)發(fā)現(xiàn)有零序負(fù)序電流的產(chǎn)生,意味著電機(jī)對(duì)地產(chǎn)生了明顯的放電現(xiàn)象。提早的發(fā)現(xiàn)這類問題能夠在絕緣徹底擊穿前解決這類隱患。

  2.3.3.3傳統(tǒng)電機(jī)電流偏差的限值

  幾乎電機(jī)的任何一部位的異常,都能時(shí)時(shí)地體現(xiàn)在時(shí)時(shí)的電流數(shù)值上,因此,本文對(duì)電機(jī)電流的偏差給出了一個(gè)限值,當(dāng)電流與額定值偏差超出+15*-30*,或者三相不平衡超出10*時(shí),電機(jī)運(yùn)行就有可能有異常發(fā)生,需要仔細(xì)檢查電機(jī)的運(yùn)行情況。

  3電機(jī)可靠性影響因素

  3.1概述

  電機(jī)作為一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的用電設(shè)備,廣泛應(yīng)用于各類場合,其結(jié)構(gòu)簡單,使用方便;由于其維護(hù)周期長,所以其可靠性的保證尤為重要,但使用中的各種特殊情況,會(huì)對(duì)電機(jī)各個(gè)部件的壽命產(chǎn)生影響,進(jìn)而造成電機(jī)的壽命縮短,造成可靠性的降低。一般,影響可靠性的因素分為兩類:環(huán)境因素以及使用不當(dāng)。

  3.2可靠性降低的因素

  3.2.1環(huán)境因素

  電機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí),會(huì)考慮其實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境,針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境,會(huì)采取不同的設(shè)計(jì),諸如隔爆電機(jī)、潛水電機(jī)等,都是針對(duì)特殊應(yīng)用場合的專用電機(jī)。但實(shí)際使用中,成套設(shè)備的位置不固定,或者遭遇惡劣的氣候,造成實(shí)際使用環(huán)境超過設(shè)計(jì)值。就會(huì)造成設(shè)備的失效。因此,實(shí)際使用中,應(yīng)當(dāng)注意設(shè)備的標(biāo)注使用環(huán)境,或者結(jié)合實(shí)際的使用環(huán)境,選擇合適的配套電氣設(shè)備,對(duì)于電機(jī),同樣如此。如在環(huán)境污染等級(jí)比較惡劣的場合,盡量避免選用開啟式結(jié)構(gòu)的電機(jī),以防發(fā)生諸如油污、粉塵進(jìn)入電機(jī)殼體內(nèi),造成絕緣失效,掃膛等現(xiàn)象的發(fā)生;而在戶外應(yīng)用場合,應(yīng)避免近地安裝,并選用IP防護(hù)等級(jí)較高的電機(jī),以防在遭遇惡劣天氣時(shí),電機(jī)的損毀;對(duì)于沿海環(huán)境的使用場合,使用的電機(jī)有針對(duì)鹽霧以及潮濕環(huán)境的設(shè)計(jì),以防腐蝕現(xiàn)象的過快發(fā)生。

  3.2.2使用因素

  電機(jī)在實(shí)際選用時(shí),一般都會(huì)考慮經(jīng)濟(jì)因素。規(guī)格較小的電機(jī)價(jià)格較低,然而,實(shí)際使用時(shí),可能遭遇各種的突發(fā)情況,電網(wǎng)的波動(dòng),負(fù)載的不穩(wěn),對(duì)于選型過于拘謹(jǐn)?shù)碾姎庠O(shè)備會(huì)造成過載的現(xiàn)象,長期的累積就會(huì)造成性能的喪失,引發(fā)失效現(xiàn)象,造成可靠性的降低。因此,適當(dāng)?shù)牧羧∮嗔渴翘嵘煽啃缘囊粋€(gè)方法,二期,長期的運(yùn)行后,各部件的老化不可避免,會(huì)造成性能的降低,此時(shí),余量的留取就會(huì)發(fā)揮作用,所以,余量的留取還能延長成套設(shè)備的使用壽命,提升成套設(shè)備的可靠性。而使用的過程中,應(yīng)當(dāng)避免過載的現(xiàn)象發(fā)生,也應(yīng)當(dāng)避免過度頻繁的起停情況,以防由于上述情況而導(dǎo)致的電機(jī)電流超出設(shè)計(jì)值,造成繞組和輸電線路的加速老化;同時(shí),供電設(shè)備的選擇也應(yīng)當(dāng)注意,選擇合適容量的電源,能保證供電的質(zhì)量,減少欠壓的情況發(fā)生;變頻器供電的電氣回路中,電機(jī)繞組會(huì)收到變頻器中的諧波影響,這也是*須考慮的因素。

  4結(jié)語

電機(jī)的可靠性研究是一個(gè)長期的過程,需要對(duì)電機(jī)的全生命周期進(jìn)行研究才可能得到一個(gè)*全準(zhǔn)確的研究方法,本文從故障機(jī)理出發(fā),分析每一類故障可能導(dǎo)致的故障現(xiàn)象,并進(jìn)行了分類,以此簡化電機(jī)可靠性的分析過程。

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