|
摘要：中原油田采用电流信号调理技术，在不影响运行的条件下，对电动机的电流信号进行频谱分析，可对转子损坏、机械不对中和不平衡、基础松动、静态和动态偏心、铁芯损坏、绕组松动、中间短路和轴承故障等典型机械故障做出准确诊断。
关键词：电动机；电流信号；频谱分析；故障诊断
中图分类号：TM935.21 文献标识码：R
早在20世纪70年代，出于可靠性需要，美国开始对核反应堆内部的电动机实施状态监测。研究表明，电动机的电流总是被其内部的故障状态所影响或调制，之后研制开发出了新的电流信号调理技术，用于对电流信号进行分析、过滤和处理，从而为最终确定故障性质提供依据。
一、技术原理
理想的电动机电流信号是一个纯50Hz正弦波，在频谱上应当只有一个峰值存在。但实际上，电动机的信号频谱中往往有很多峰值，包括工频及其谐波。某些谐波随电源而来，一般不太重要，重要的是由于各种机械和电气故障，导致电动机内部磁通分布发生变化而产生的谐波。这些谐波是一些中间谐波，标准的谐波分析仪无法检测到。由于电动机故障产生的谐波只在电流频谱中出现，而电压谐波中没有，因此从电流和电压的频谱比较中可以很容易区分。
二、现场应用
经过30多年的开发，中原油田已进入三次采油阶段，提供气驱和水驱动力的天然气压缩机组和高压注水泵机组在原油生产中扮演着重要角色，一旦发生突发性停机事故，将会造成巨大的经济损失。
2006年，中原油田引进电流频谱分析技术，分别在文东气举站、濮二联合站开展了电动机状态监测与故障诊断的试点工作。
1．信号采集
利用MCM (Motor Condition Monitor）电动机状态监测仪，将传感器与电动机输入电流连接，采集出电动机的电流信号，通过终端计算机的专家系统软件进行自动信号调理，从而可识别各种故障。
2．频谱分析故障特征
(l)转子断条。在电流频谱中，电动机极通过频率PPF（滑差×极数）表现为工频的边带，在FL士PPF处可看到峰值。工频峰值和极通过频率边带峰值的幅值差是转子条的状态指标。研究表明该差大于60dB表明转子条状态为优（见图1）。
图1 电动机严重断条的典型频谱
随着转子条的劣化（即存在高阻接点或裂纹开始产生），转子阻抗升高，从而PPF龟流升高，导致电流频谱的PPF峰值增加。48dB的差值指示高阻接点的存在，35dB将指示多个断条发生，大部分情况是处于期间某个状态，其严重性等级按表1评估。
表1 电动机电流分析严重等级和推荐的行动表
(2)不对中和不平衡。识别这些故障需要对电流信号完成另一种信号调理，称为RMS解调，目的是为了消除工频。
在解调频谱中，电动机转速表现为一个峰值，可以根据其幅值大小判断不平衡和不对中。在正常电动机的解调特征中，转速峰几乎没有，而当电动机存在机械不平衡和不对中时，将出现转速峰及其谐频峰（见图2、3)。
(3)基础松动。在RMS解调频谱中，基础松动表现为电动机转速的半频（见图4、5）。
(4)静态偏心。是定转子气隙不均衡的现象，一般由柔性基础、轴承松动或滑动轴承气隙调整不当引起。在电流频谱中表现为一条通过频率的工频边带（见图6、7）。
图7 动态偏心电动机的典型频谱
静态偏心=RB(条数)×RS(转速)士nFL，(n为奇数)
(5)动态偏心。是一种定转子气隙存在变化的现象，一般由轴承座或端盖磨损引起，可迅速损坏轴承和轴承座，最终导致转子摩擦定子。应密切监视这种状态。在电流频谱中它表现为一条通过频率工频边带上的转速边带。
动态偏心＝RB×RS士n FL士RS
(6)定子机械故障。绕组松动损坏线圈绝缘，侵蚀线圈导线的绝缘漆，导致发生电晕，破坏电动机绝缘；铁芯损坏导致矽钢片短路，引起局部涡流和发热，损坏电动机绝缘（见图8、9）。
[1] [2] 下一页
|
网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）
