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如何检测设备故障

对于传统工业来说检测设备必不可少,这是减少企业停产带来经济损失的必要预防手段。设备故障一般都是电机故障导致。无论是何种设备,电机内部按能量转换的原理分为三个环节(或称系统):电气环节、磁耦合环节、机械环节。因为这三个环节的能量形式不同,所应用的故障诊断技术相应地有所差异。电气环节的故障主要通过电机检测仪对电压、电流的各种测量和分析来诊断。下面分享下我在工厂测量的一次实际经验。
工具/原料

AT电机故障诊断系统

方法/步骤
1

将AT电机故障诊断系统与设备相用传感器连接,连接位置如下:

2

一台四极电机,P=2,转子的槽数ZR =40,定子槽数ZS =48,先计算其模态阶数K:

3

图9—6是对这台电机在距其一米的位置,用电容式传声器测试的声音信号的频谱。其中,fk0=1000Hz,fk1=1100Hz的频率成分能明确地看出来,此时,前述的fk1=1100Hz是占主要的,而fk2=900Hz则看不出来。直流电动机的主磁极和转子绕组之间作用着半径方向的电磁力F(x,t)——这是振动的原因,它可用下式表示:

4

图9—7 电磁力F(x,,t)在圆周上的分布——振型模态这个力F(x,t)在空间上以余弦波cos(μZRx)在圆周上分布,圆周上具有的余弦波数根据μ的值如图9—7所示分布。并保持这种分布形状以槽角速度(μZRωr)旋转,形成激振力引起定子振动。  定子根据μ的值产生伸缩模态、弯曲模态、椭圆模态、三角形模态而变形。

5

这个振动电磁力F(x,t)在时间上从式9—6第二项看,是用cos(μZRωrt)表示的余弦波,因此,作为振动频率体现出的成份是下式的槽频率Fz。

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直流电机主要的激振力为这个Fz和其高次谐波。当槽数ZR=75,极对数2P=6时

7

对于同步电机的电磁噪声和振动频率,它有一个大的特点,就是与电网频率成整数倍的关系。在同步电机中,有二类径向力波引起的振动必须注意。其一是二倍电网频率的振动;其二是定、转子谐波磁场相互作用,而产生的径向力波引起的振动。对于直流电动机的故障特征可以归纳为以下几条:1、如果转频fr的振动很明显,则有不平衡、轴弯曲等机械异常。2、如果2xfr振动明显,则有不对中等安装方面的异常。3、槽频率fz以及边频带fz±fr的振动明显,则有包括电路异常的电气故障的可能。4、如fz和fn接近,则设计不合理。5、高频fc成分明显时,线圈绝缘磨损或楔松动。

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