1、电机电机状态监测状态监测与与故障诊断故障诊断电机的故障特点与诊断内容电机的故障特点与诊断内容故障识别必须对诊断对象的各种性能、结构、各种参数非常熟悉。电机包含有以下几个独立相互关联的工作系统：电路系统、磁路系统、绝缘系统、机械系统和通风散热系统。电机组成部分：定子、转子、轴承装置、底板及一些附属结构（如风扇、换向器等）。一个故障在电机上常常表现出多种的故障征兆。也有几个故障起因反映同一个故障征兆 笼型异步电动机因笼条断裂时，就会出现振动增加，起动时间延长，定子电流摆动，电机滑差增加，转速转矩波动，温升增高等故障征兆一台直流电机运行中由于过载、机械振动、换向器变形、维护不当、湿度过低等诸原因，造
2、成换向恶化故障。恶劣的环境和苛刻的运行条件，以及超过技术条件所规定的允许范围运行，往往是直接导致电机故障的起因 电机的故障特点与诊断内容电机的故障特点与诊断内容电机典型故障归纳：1、定子铁心故障通常发生在大型汽轮机发电机上，主要是铁心深处的过热问题 早期征兆是大的环路电流、高温和绝缘材料的热解2、绕组绝缘故障原因：绝缘老化，绝缘缺陷及引线套管受污染主要症状：定子绕组局部放电量的增加发电机中常用局部放电（PD）在线监测这类故障感应电动机中常用定子电流信号分析确定定子绕组故障3、定子绕组股线故障（发电机）股线间短路产生电弧发电、可能发展接地故障或相间短路故障征兆：水冷电机的冷却水中有绝缘材料热解产
3、生的气体4、定子端部线圈故障运行过程产生的冲击力使定子端部绕组发生位移，从而引发绝缘劣化和发生局部放电征兆：振动和局部放电5、冷却水系统故障征兆：定子线棒或冷却水温度偏高、绝缘材料热解及可能引起的放电6、转子绕组故障（异步电动机）转子故障主要有转子导条断裂，这将引起转矩跳动，转速波动，转子振动以及过热等 最常见的检测方法是定子电流监测（监测效果较困难），常采用振动和绝缘材料热解监测方法。7、转子绕组故障（发电机）主要是匝间短路故障。匝间短路可能由于发电机在低速启动或停车时，槽中导体表面的污物引起了电弧，或者是巨大的离心力和高温影响了绕组和绕组绝缘。匝间短路故障可引起局部过热甚至导致转子接地。通
4、用的监测方法是采用气隙磁密监测，通过探测气隙磁密，可以确定匝间短路的数量和位置；监测轴承振动是否加强。8、转子本体故障（各类电机）主要由巨大的转子离心力、大的负序暂态电流和转子不同心引起 征兆：轴承处过量的振动对不同故障进行相对应特征量的监测1、放电监测2、温度监测3、热解产生的微粒监测4、振动监测5、气隙磁密监测第一章第一章 电机红外诊电机红外诊断断第一章第一章 电机红外诊断电机红外诊断 一、红外诊断基础一、红外诊断基础 1.红外线位置红外线位置2.红外测温具有下列红外测温具有下列特点特点(1)(1)测温测温范围广范围广；-170-170+3200+3200。(2)(2)测温测温精度高精度高
5、：可分辨：可分辨0.01K0.01K或更小。或更小。(3)(3)反应反应速度快速度快：可在几毫秒内测出物体的温度。：可在几毫秒内测出物体的温度。(4)(4)可测可测小目标小目标：最小可测出直径为：最小可测出直径为7.5um7.5um的目标温度的目标温度。(5)(5)不接触被测物体，不接触被测物体，不破坏其温度场不破坏其温度场。(6)(6)测距测距可远可近。可远可近。3.3.红外测温与接触测温性能比较红外测温与接触测温性能比较 项项 目目红红 外外 测测 温温接接 触触 测测 温温测温测温要求要求（1 1）知道被测物的发射率）知道被测物的发射率（2 2）被测物的辐射能充分抵达红）被测物的辐射能充
6、分抵达红外探测器外探测器（3 3）消除背影噪声）消除背影噪声（1 1）测温设备与被测物间良好）测温设备与被测物间良好接触接触（2 2）接触测温时，被测物温度）接触测温时，被测物温度不应有显著变化不应有显著变化优优 点点（1 1）非接触，对被测物体无影响）非接触，对被测物体无影响（2 2）可测运动中的物体）可测运动中的物体（3 3）可测瞬态温度）可测瞬态温度（4 4）可对点、线、面测温）可对点、线、面测温（5 5）可测绝对温度，也可测相对）可测绝对温度，也可测相对温度温度（1 1）可测物体内部温度）可测物体内部温度（2 2）要求精度高时，测温要求）要求精度高时，测温要求较简单较简单缺缺 点点（1
7、 1）仅测表面温度）仅测表面温度（2 2）要求精度高时，测温要求严）要求精度高时，测温要求严格格（1 1）对）对小目标小目标的温度不能测的温度不能测（2 2）不能测）不能测运动中运动中的目标的目标（3 3）不适于测）不适于测瞬态瞬态温度温度（4 4）测温）测温范围范围不够宽不够宽（5 5）在生产过程中，不便于同）在生产过程中，不便于同时测时测多个目标多个目标4.红外热像仪红外热像仪红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）：是通过红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）：是通过非接触非接触探测红外能量探测红外能量（热量），并将其（热量），并将其转换为电信号转换为电信号，进而在，进而在显示器上显示器上生成
8、热图像生成热图像和和温度值温度值，并可以对温度值进行计，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。算的一种检测设备。红外热像仪能够将探测到的热量红外热像仪能够将探测到的热量精确量化精确量化，不仅能够观察，不仅能够观察热图像，还能够对发热的故障热图像，还能够对发热的故障区域进行准确识别区域进行准确识别和严格和严格分析。分析。图图10-2-8 红外热像仪基本原理框图红外热像仪基本原理框图第七章第七章 电机红外诊断电机红外诊断 二、红外诊断技术二、红外诊断技术1.红外诊断技术的构成红外诊断技术的构成一台运转中的设备，当其零部件产生一台运转中的设备，当其零部件产生故障时故障时，设，设备的整体或局部的备的整
9、体或局部的热平衡热平衡会受到破坏或影响，会受到破坏或影响，设备内部的热必然逐步到达其设备内部的热必然逐步到达其外部外部表面，导致表面，导致外表温度场分布的变化外表温度场分布的变化。红外检测技术红外检测技术捕捉到捕捉到这些红外辐射的信息，通过这些红外辐射的信息，通过检测结果总结分析，可以发现检测结果总结分析，可以发现:不同部位不同部位有不同的温度界限，有不同的温度界限，同一部位在同一部位在不同故障情况不同故障情况下有不同的温度等级。下有不同的温度等级。确诊出设备的确诊出设备的故障性质、部位和程度故障性质、部位和程度，进而预测，进而预测故障发展趋势和设备的寿命。故障发展趋势和设备的寿命。如图所示如
10、图所示红外诊断技术的构成红外诊断技术的构成2.红外热像仪的测温方法红外热像仪的测温方法1模拟量测温方法模拟量测温方法较早期的红外热像仪，利用热像仪输出的较早期的红外热像仪，利用热像仪输出的视频模拟信号视频模拟信号测测量物体的温度，实质上就是测量物体视频信号的幅度。量物体的温度，实质上就是测量物体视频信号的幅度。2智能化测温方法智能化测温方法运用微处理机运用微处理机,摆脱模拟量的摆脱模拟量的非线性校正非线性校正和和叠加叠加的繁琐过程的繁琐过程。通过多路模拟开关和通过多路模拟开关和A/D转换器分别获得被测物体转换器分别获得被测物体图像信图像信号电压号电压与与参考黑体温度电压参考黑体温度电压的数值的
11、数值;然后根据各自的函数关系进行计算；然后根据各自的函数关系进行计算；比模拟量方法精确比模拟量方法精确3软件化测温方法软件化测温方法配置有完整的图像处理系统，它包括相应的硬件和软件。配置有完整的图像处理系统，它包括相应的硬件和软件。利用该软件，测量并显示出目标及其热图像上任意位置点利用该软件，测量并显示出目标及其热图像上任意位置点温度值温度值的精确结果和的精确结果和区域分析结果区域分析结果等。等。三、电机红外诊断实例三、电机红外诊断实例1.1.电机故障的产生、特征与发展（以发电机为例电机故障的产生、特征与发展（以发电机为例）实例实例1.发电机定子线棒接头故障红发电机定子线棒接头故障红外诊断外诊
12、断（1）基本原理）基本原理绕组有电阻，通电发热绕组有电阻，通电发热当发电机容量确定后，线棒固有电阻即为定值。当发电机容量确定后，线棒固有电阻即为定值。大型发电机，每相绕组线棒接头可达上千个，如果各接头接触电阻大型发电机，每相绕组线棒接头可达上千个，如果各接头接触电阻彼此不等，其中焊接不良的接头必然接触电阻大、发热量多和温彼此不等，其中焊接不良的接头必然接触电阻大、发热量多和温升也高。升也高。因此，定子线棒焊接质量的红外诊断，实质上就是在向定子某一支因此，定子线棒焊接质量的红外诊断，实质上就是在向定子某一支路（或一相）绕组通入相同电流的条件下，用红外热像仪测量和路（或一相）绕组通入相同电流的条件
13、下，用红外热像仪测量和比较各接头温度（或温升）来进行判别的。比较各接头温度（或温升）来进行判别的。实例实例1.发电机定子线棒接头故障红个诊断发电机定子线棒接头故障红个诊断图图10-4-3 实测一台实测一台50MW水轮发电机定子线棒接头温度水轮发电机定子线棒接头温度分布直方图分布直方图最右力部分为高温最右力部分为高温实例实例1.发电机定子线棒接头故发电机定子线棒接头故障红个诊断障红个诊断（2）判据判据 属于以下情况之一的线棒接头应该判为焊接质属于以下情况之一的线棒接头应该判为焊接质量不合格（或已出现焊接故障）量不合格（或已出现焊接故障）1）热像不连续且温升）热像不连续且温升超过平均温升超过平均温
14、升10者；或温者；或温升超过平均温升升超过平均温升10，且在温度分布直方图中，且在温度分布直方图中远离温度连续分布区的接头。远离温度连续分布区的接头。2）当已知接头绝缘层内外表面温度降时，在额定）当已知接头绝缘层内外表面温度降时，在额定电流下，线棒接头表面温度电流下，线棒接头表面温度推算到推算到接头接头内内的温的温度值超过度值超过110者。者。（3）图图10-4-4 发电机定子线棒接头焊接故障热发电机定子线棒接头焊接故障热像图像图 实例实例2.定子铁心故障的红外定子铁心故障的红外诊断诊断发电机定子铁心故障主要是发电机定子铁心故障主要是铁心局部短路铁心局部短路，这些短路点多数出现在定子这些短路点
15、多数出现在定子齿部齿部表面，也有些在表面，也有些在槽部槽部，但，但很少发生在铁心内部和轭背很少发生在铁心内部和轭背。实例实例2.定子铁心故障的红外定子铁心故障的红外诊断诊断（1）定子铁心故障的红外检测方法）定子铁心故障的红外检测方法在运行状态下，发电机定子铁心封闭在机壳内，在运行状态下，发电机定子铁心封闭在机壳内，无法进行在线监测；无法进行在线监测；只能在静态下抽出转子，只能在静态下抽出转子，外施电源励磁外施电源励磁，使定子，使定子铁心铁心磁通密度接近额定值磁通密度接近额定值，借助铁损产生的温，借助铁损产生的温升进行铁心故障的红外检测。升进行铁心故障的红外检测。具体方法：具体方法：通入的励磁电
16、流应可使铁心产生约通入的励磁电流应可使铁心产生约1.0T的磁通密度；的磁通密度；测量铁心在圆周方向的测量铁心在圆周方向的磁通密度分布磁通密度分布并作出曲线，并作出曲线，利用原有铁心和线棒温度测点监视和控制利用原有铁心和线棒温度测点监视和控制铁心温度不铁心温度不得超过允许值得超过允许值(105)。在磁通密度在磁通密度1.0T下持续下持续试验时间试验时间为为90min，如果故障点如果故障点不能明显暴露不能明显暴露出来，试验磁通密度可增大出来，试验磁通密度可增大到到1.4T，持续时间为，持续时间为45min。实例实例2.定子铁心故障的红外定子铁心故障的红外诊断诊断（1）定子铁心故障的红外检测方法）定
17、子铁心故障的红外检测方法水轮发电机：水轮发电机：定子铁心轴向较短，直径很大，定子铁心轴向较短，直径很大，可把红外热像仪置于铁心中央，沿铁心内圆的圆周方向扫描，并记录可把红外热像仪置于铁心中央，沿铁心内圆的圆周方向扫描，并记录扫描热像。扫描热像。把这些热像连接起来，相当于定子铁心内圆展开把这些热像连接起来，相当于定子铁心内圆展开从施加励磁时开始测试，每隔从施加励磁时开始测试，每隔30min测量一次，直至温升接近稳定时测量一次，直至温升接近稳定时为止。为止。汽轮发电机汽轮发电机定子铁心轴向较大、直径较小，热像仪置于铁心两端，对着铁心内圆定子铁心轴向较大、直径较小，热像仪置于铁心两端，对着铁心内圆扫
18、描，记录整个铁心内圆的热像。扫描，记录整个铁心内圆的热像。把这些热像拼接起来呈扇形状。把这些热像拼接起来呈扇形状。实例实例2.定子铁心故障的红外诊断定子铁心故障的红外诊断 图图10-4-5 良好定子铁心热像图良好定子铁心热像图 图图10-4-6有三处缺陷的定子铁心热像图有三处缺陷的定子铁心热像图 实例实例3.某发电机定子铁心热像图某发电机定子铁心热像图 a)励磁机侧左侧励磁机侧左侧 b)汽轮机侧左侧汽轮机侧左侧 其它其它第二章第二章 电机绝缘诊电机绝缘诊断断一、电机绝缘老化一、电机绝缘老化一、电机绝缘老化一、电机绝缘老化电机在长期运行后绝缘性能渐趋电机在长期运行后绝缘性能渐趋劣劣化化，绝缘结构
19、的老化是各种劣化的绝缘结构的老化是各种劣化的综合综合表征表征。造成电机绝缘结构老化的造成电机绝缘结构老化的因素因素很多很多：1.电机绝缘劣化因素电机绝缘劣化因素表表11-2-1 电机绝缘劣化因素及产生的劣化征电机绝缘劣化因素及产生的劣化征象象劣化因子表现形式劣化征象热连续挥发、枯缩、化学变质、机械强度降低、散热性能变差冷热循环离层、龟裂、变形电压运行电压局部放电腐蚀、表面漏电灼痕冲击电压树枝状放电机械力振动磨损冲击离层、龟裂弯曲离层、龟裂环境吸湿泄漏电流增大、形成表面漏电通道和炭化灼痕结露浸水导电物质污损油、药品污损浸蚀和化学变质2.高压交流电机绝缘高压交流电机绝缘劣化过程劣化过程图图11-2
20、-2 高高压交压交流电流电机绝机绝缘劣缘劣化过化过程程 二、二、电机绝缘的特征量电机绝缘的特征量 1.绝缘的特征量绝缘的特征量 1局部放电量、放电位置局部放电量、放电位置设备内部绝缘设备内部绝缘(油、纸油、纸)若存在杂质、气泡，若存在杂质、气泡，它会导致其内部放电，日长月久就可能导致它会导致其内部放电，日长月久就可能导致放电部位扩大，最后击穿。因此及早的监测放电部位扩大，最后击穿。因此及早的监测其放电量和放电位置，并及时维修处理，可其放电量和放电位置，并及时维修处理，可避免大事故发生。但开始发生放电时，其放避免大事故发生。但开始发生放电时，其放电量很小，难以测量及定位。电量很小，难以测量及定位
21、。2介质损耗因数介质损耗因数 介质损耗因数介质损耗因数 是表明设备绝缘状态的重要是表明设备绝缘状态的重要参数之一，当测得设备的大时，说明设备绝参数之一，当测得设备的大时，说明设备绝缘受潮，电导电流增大或内部有局部放电。缘受潮，电导电流增大或内部有局部放电。设备正常时其值在设备正常时其值在0.10.8之间。之间。tgtg1.绝缘的特征量绝缘的特征量 3泄漏电流泄漏电流 对于一些设备不能测量值时，也可用测量泄对于一些设备不能测量值时，也可用测量泄漏电流方法确定设备绝缘受潮或损坏程度。漏电流方法确定设备绝缘受潮或损坏程度。4设备电容值设备电容值 设备中若进水时，其电容值会增大，但漏油设备中若进水时，
22、其电容值会增大，但漏油时，其电容值会减少。规程规定当电容值的偏时，其电容值会减少。规程规定当电容值的偏差超出额定值差超出额定值-510范围，应停电检查。范围，应停电检查。上述上述4项特征参数中，局部放电是反映绝缘状态项特征参数中，局部放电是反映绝缘状态最灵敏的量，其次值、电容值漏电流也可反映最灵敏的量，其次值、电容值漏电流也可反映绝缘状况。绝缘状况。2.电机绝缘诊断内容电机绝缘诊断内容3.我国关于交流电动机绝缘电阻的我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求测量要求（1）测量绕组的）测量绕组的绝缘电阻和吸收比绝缘电阻和吸收比，应符合下列规定：，应符合下列规定：1）额定电压为）额定电压为1000V以下
23、，常温下绝缘电阻值不应低于以下，常温下绝缘电阻值不应低于0.5M；额定电压为；额定电压为1000V及以上，在运行温度时的绝及以上，在运行温度时的绝缘电阻值，定子绕组不应低于每千伏缘电阻值，定子绕组不应低于每千伏1M，转子绕组不，转子绕组不应低于每千伏应低于每千伏0.5M。绝缘电阻温度换算可按本标准附。绝缘电阻温度换算可按本标准附录二的规定进行。录二的规定进行。3.我国关于交流电动机绝缘电阻的我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求测量要求 2）1000V及以上的电动机应测量及以上的电动机应测量吸收比吸收比。吸收比不应低于。吸收比不应低于1.2，中性点可拆开的应分相测量。，中性点可拆开的应分相测量。
24、注：注：进行交流耐压试验时，绕组的绝缘应满足本条第一、二进行交流耐压试验时，绕组的绝缘应满足本条第一、二款的要求。款的要求。交流耐压试验合格的电动机，当其绝缘电阻值在接近运交流耐压试验合格的电动机，当其绝缘电阻值在接近运行温度、环氧粉云母绝缘的电动机则在常温下不低于其行温度、环氧粉云母绝缘的电动机则在常温下不低于其额定电压每千伏额定电压每千伏1M时，可以投入运行。但在投运前不时，可以投入运行。但在投运前不应再拆开端盖进行内部作业。应再拆开端盖进行内部作业。3.我国关于交流电动机绝缘电阻的我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要求测量要求（2）测量电动机）测量电动机轴承的绝缘电阻轴承的绝缘电阻，当有油
25、管路连接时，应，当有油管路连接时，应在油管安装后，采用在油管安装后，采用1000V兆欧表测量，绝缘电阻值不兆欧表测量，绝缘电阻值不应低于应低于0.5M。4.绝缘诊断的程序绝缘诊断的程序 6.大型电机定子绕组绝缘诊断性试验纵大型电机定子绕组绝缘诊断性试验纵览览 测量绝缘系统整体性的直接方法是测量绝缘系统整体性的直接方法是直流直流、交流交流和和(或或)冲击冲击耐压耐压的击穿强度试验的击穿强度试验.目前对新机和在役机组普遍采用的诊断性试验主要包括：目前对新机和在役机组普遍采用的诊断性试验主要包括：绝缘电阻及极化指数、绝缘电阻及极化指数、直流耐压及泄漏电流试验、直流耐压及泄漏电流试验、交流耐压试验、交
26、流耐压试验、介损增量试验、介损增量试验、局部放电测量局部放电测量;另外还有手包绝缘表面对地电位试验、槽放电试验、紫外光检测另外还有手包绝缘表面对地电位试验、槽放电试验、紫外光检测电晕试验等。电晕试验等。6.大型电机定子绕组绝缘诊断性试大型电机定子绕组绝缘诊断性试验验(1)绝缘电阻及极化指数绝缘电阻及极化指数影响绝缘电阻值的主要因素包括：表面杂质影响绝缘电阻值的主要因素包括：表面杂质(油污、绝缘表油污、绝缘表面受潮的粉尘、防晕层等面受潮的粉尘、防晕层等)、湿度、温度、试验电压幅值、湿度、温度、试验电压幅值、剩余电荷。、剩余电荷。该试验对于该试验对于发现绕组脏污和吸潮发现绕组脏污和吸潮是非常好的方
27、法，当然也是非常好的方法，当然也能够发现绝缘裂缝或穿透性绝缘故障。能够发现绝缘裂缝或穿透性绝缘故障。6.大型电机定子绕组绝缘诊断性试大型电机定子绕组绝缘诊断性试验验（2）交流耐压试验）交流耐压试验交流耐压的试验目的是发现绕组中的交流耐压的试验目的是发现绕组中的贯穿性贯穿性缺陷缺陷。其基本出发点是：如果绕组在高于运行电压的耐其基本出发点是：如果绕组在高于运行电压的耐压试验中未发生故障，当其投入运行时绕组应压试验中未发生故障，当其投入运行时绕组应不会很快发生不会很快发生因绝缘老化而导致的故障。因绝缘老化而导致的故障。由于交流耐压试验中绝缘系统的应力分布与运行由于交流耐压试验中绝缘系统的应力分布与运
28、行中相同，因此更易于找到在系统有中相同，因此更易于找到在系统有相对地故障相对地故障时、时、非故障相过电压非故障相过电压可能导致的定子故障。可能导致的定子故障。耐压试验的结果是通过或未通过，没有其他评估耐压试验的结果是通过或未通过，没有其他评估信息。信息。6.大型电机定子绕组绝缘诊断性试大型电机定子绕组绝缘诊断性试验验（3）直流耐压及泄漏电流试验）直流耐压及泄漏电流试验交流耐压试验交流耐压试验中绝缘系统的应力分布中绝缘系统的应力分布取决于电容取决于电容，直流耐压直流耐压时电压的分布取决于时电压的分布取决于绝缘系统各部分的绝缘电阻绝缘系统各部分的绝缘电阻，绝缘电阻小的部位承受电压也低绝缘电阻小的部
29、位承受电压也低。6.大型电机定子绕组绝缘诊断性试大型电机定子绕组绝缘诊断性试验验（4）介损增量试验）介损增量试验介损试验：是用于确定高压定子线圈中是否发生介损试验：是用于确定高压定子线圈中是否发生局部放电的间接方法，局部放电的间接方法，由于局部放电大小可反映发电机绝缘系统劣化的由于局部放电大小可反映发电机绝缘系统劣化的程度，所以从介损增量试验中可以看出绝缘中程度，所以从介损增量试验中可以看出绝缘中是否存在比较普遍的缺陷。是否存在比较普遍的缺陷。理论上，在较低电压时绝缘的介质损耗与电压无理论上，在较低电压时绝缘的介质损耗与电压无关，而当电压升高时，如果主绝缘中存在的空关，而当电压升高时，如果主绝
30、缘中存在的空隙发生局放，局放产生的隙发生局放，局放产生的热、光、声所消耗的热、光、声所消耗的能量能量就表现为损耗的异常增加，测量的介损值就表现为损耗的异常增加，测量的介损值相应增加，将超过正常因介质损耗而产生的数相应增加，将超过正常因介质损耗而产生的数值。值。6.大型电机定子绕组绝缘诊断性试大型电机定子绕组绝缘诊断性试验验（5）局部放电试验）局部放电试验局部放电是引起许多定子绕组绝缘故障产生的局部放电是引起许多定子绕组绝缘故障产生的原因原因，也是，也是早期故障的重要信号早期故障的重要信号局放试验是局放试验是评估定子绕组状态评估定子绕组状态的很重要的一个诊断性试验的很重要的一个诊断性试验。局放脉
31、冲的时间是毫微秒级的，其频谱最高到局放脉冲的时间是毫微秒级的，其频谱最高到几百几百MHz使用可以测量高频信号的仪器就可以探测到使用可以测量高频信号的仪器就可以探测到PD脉冲电流。脉冲电流。局放试验的关键是被测量局放试验的关键是被测量Qm（最高局放脉冲的幅值（最高局放脉冲的幅值（最大（最大视在局放量）视在局放量）)按照测量方法的不同有以下几种单位。按照测量方法的不同有以下几种单位。1)pC1)pC：实验室使用比较多，比较直观；：实验室使用比较多，比较直观；2)mV2)mV：在示波器和脉冲幅值分析仪：在示波器和脉冲幅值分析仪(PMA)(PMA)上读取，上读取，PMAPMA还可以计算每段幅还可以计算
32、每段幅值脉冲的个数；值脉冲的个数；3)mA3)mA：使用工频：使用工频TATA在示波器上读取；在示波器上读取；4)dB(4)dB(分贝分贝)：使用频谱分析仪记录脉冲时使用。：使用频谱分析仪记录脉冲时使用。6.大型电机定子绕组绝缘诊断性试大型电机定子绕组绝缘诊断性试验验（5）局部放电试验）局部放电试验理论上每个理论上每个PD 脉冲的幅值与空隙的大小成正比，脉冲的幅值与空隙的大小成正比，PD越大越大说明该缺陷越大。说明该缺陷越大。与介损试验相比，介损反映的是绕组与介损试验相比，介损反映的是绕组整体存在空隙整体存在空隙的情况的情况，而最大视在局放量反映的是绕组中而最大视在局放量反映的是绕组中最劣化部
33、位最劣化部位的状态。的状态。二、二、电机局部放电诊断电机局部放电诊断（主要针对高压电机）（主要针对高压电机）1.电机离线时局部放电测量电机离线时局部放电测量 图图11-4-30是局部放电测量最基本的原理图是局部放电测量最基本的原理图测量系统由施加测量系统由施加试验电压试验电压和和高频电压检测高频电压检测两部分组成。两部分组成。外施电压部分：与交流工频耐压试验相同外施电压部分：与交流工频耐压试验相同高频电压检测部分：高频电压检测部分：局部放电信号：由高频耦合电容器上拾取局部放电信号：由高频耦合电容器上拾取测量仪表：局部放电电量仪，测量和记录局部放电电荷测量仪表：局部放电电量仪，测量和记录局部放电
34、电荷量量Qmax。1.电机离线时局部放电测量电机离线时局部放电测量图图11-4-30电机局部放电试验线路电机局部放电试验线路T1调压器；调压器；T2试验变压器；试验变压器；R限流电阻；限流电阻；PT电压互感器；电压互感器；V电压表；电压表；M被测电动机；被测电动机；CA、CB耦合电容；耦合电容；L、C测量回路电感电容；测量回路电感电容；V1脉脉冲峰值电压表冲峰值电压表 1.电机离线时局部放电测量电机离线时局部放电测量测得的曲线上：测得的曲线上：如如放电起始电压放电起始电压Uc较较高，则可认为该电机高，则可认为该电机局部放电是正常的；局部放电是正常的；当放电电量较大，当放电电量较大，放电起始电压
35、又较低放电起始电压又较低，如图中虚线，则说，如图中虚线，则说明电机局部放电现象明电机局部放电现象较严重，需进一步诊较严重，需进一步诊断其原因和放电主要断其原因和放电主要部位。部位。n图11-4-31 局部放电曲线 C1018maxQ1.电机离线时局部放电测量电机离线时局部放电测量图图11-4-32 检测电路图检测电路图 2.发电机局放在线监测系统发电机局放在线监测系统组成：系统采用组成：系统采用高频宽带电流传感器高频宽带电流传感器、宽带前置宽带前置放大电路放大电路、窄带信号检波窄带信号检波和报警单元、包括和报警单元、包括DSP信号高速采集模块的工控机和高性能服务信号高速采集模块的工控机和高性能
36、服务器等，组成宽带加窄带的系统硬件配置方式（器等，组成宽带加窄带的系统硬件配置方式（见图）。见图）。系统的系统的信号源信号源为发电机中性点，在发电机中性线为发电机中性点，在发电机中性线上安装高频宽带电流传感器上安装高频宽带电流传感器(CT)，在传感器附，在传感器附近配置宽带前置放大电路，传感器的输出信号近配置宽带前置放大电路，传感器的输出信号经宽带前置放大电路进行宽带放大和阻抗匹配经宽带前置放大电路进行宽带放大和阻抗匹配后，再利用后，再利用50同轴电缆将信号送往距现场较同轴电缆将信号送往距现场较远的后级窄带处理单元和宽带处理单元分别处远的后级窄带处理单元和宽带处理单元分别处理。理。2.发电机局
37、放在线监测系统发电机局放在线监测系统宽带处理单元宽带处理单元将宽带前置放大器送过来的宽带信号经隔将宽带前置放大器送过来的宽带信号经隔离后送到离后送到DSP高速采样系统。高速采样系统。由工控机和服务器对信号进行由工控机和服务器对信号进行抗干扰处理抗干扰处理和和提取特征参提取特征参数数后存入局放信号特征数据库，后存入局放信号特征数据库，专家系统根据特征数据库中的宽带和窄带专家系统根据特征数据库中的宽带和窄带历史数据历史数据作出作出电机绝缘状态的电机绝缘状态的诊断诊断。2.发电机局放在线监测系统发电机局放在线监测系统图图13-5-27 HSB-1型局放在线监测系统结构图型局放在线监测系统结构图第三章
38、第三章 电机振动诊电机振动诊断断序序对于旋转机械，振动量值是对于旋转机械，振动量值是重要重要的运行状态特征的运行状态特征健康健康的旋转机械都会有振动的旋转机械都会有振动人体的脉搏人体的脉搏一样，在正常情况下，脉搏的跳动并一样，在正常情况下，脉搏的跳动并不妨碍人体从事各种活动。不妨碍人体从事各种活动。当人体内部当人体内部有病有病的时候，脉搏就会有各种异常表的时候，脉搏就会有各种异常表现。现。诊断脉搏的变化可以查知病况，及时给予正确的诊断脉搏的变化可以查知病况，及时给予正确的治疗。治疗。异常振动也是机械内部异常振动也是机械内部缺陷缺陷的表征。的表征。通过振动的测量分析，通过振动的测量分析，揭露揭露
39、出设备内部隐形缺陷出设备内部隐形缺陷一、电机的电磁振动一、电机的电磁振动1.1.定子电磁振动异常主要定子电磁振动异常主要原因原因(1)三相交流电机三相交流电机定子异常定子异常产生的电磁振动。产生的电磁振动。(2)气隙静态偏心气隙静态偏心引起的电磁力。引起的电磁力。(3)气隙动态偏心气隙动态偏心引起电磁振动引起电磁振动(偏心的位置对定子是不固定偏心的位置对定子是不固定的，对转子是固定的，因此偏心的位置随转子而转动的，对转子是固定的，因此偏心的位置随转子而转动)。(4)转子绕组故障转子绕组故障引起的电磁振动。引起的电磁振动。(5)转子不平衡转子不平衡产生的机械振动。产生的机械振动。转子不平衡的原因
40、：转子不平衡的原因：电机转子质量分布不均匀电机转子质量分布不均匀转子零部件脱落和移位转子零部件脱落和移位联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡冷却风扇与转子表面不均匀积垢。冷却风扇与转子表面不均匀积垢。1.1.定子电磁振动异常主要定子电磁振动异常主要原因原因(6)滑动轴承由于滑动轴承由于油膜涡动油膜涡动产生振动。产生振动。(7)滑动轴承由于滑动轴承由于油膜振荡油膜振荡产生振动。产生振动。(8)加工加工和和装配不良装配不良产生振动。产生振动。(9)安装安装时，轴线时，轴线不对中不对中引起振动。引起振动。(10)定子定子铁心和定子线圈铁心和定子线圈松动
41、松动(11)电动机座电动机座底脚螺钉松动底脚螺钉松动，相当于机座刚度降低。，相当于机座刚度降低。2.定子异常电磁振动定子异常电磁振动（1）原因）原因定子三相磁场不对称：定子三相磁场不对称：电网三相电压不平衡电网三相电压不平衡定子绕组三相不对称等定子绕组三相不对称等定子铁心和定子线圈松动定子铁心和定子线圈松动电动机座底脚螺钉松动电动机座底脚螺钉松动2.定子异常电磁振动定子异常电磁振动（2）特征）特征振动频率为电源频率的振动频率为电源频率的2倍。倍。切断电源，电磁振动立即消失。这是区分电磁振动与其切断电源，电磁振动立即消失。这是区分电磁振动与其它振动的基本方法。它振动的基本方法。振动可以在定子机座
42、和轴承上测得。振动可以在定子机座和轴承上测得。振动与机座刚度和电机的负载有关。振动与机座刚度和电机的负载有关。2.2.转子绕组不平衡引起电磁振动转子绕组不平衡引起电磁振动(1)原因：原因：笼条笼条铸造质量铸造质量不良，产生断条或高阻不良，产生断条或高阻笼形转子因笼形转子因频繁起动频繁起动，电机负载大产生断条或高阻，电机负载大产生断条或高阻绕线式绕线式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生不异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生不平衡电磁力平衡电磁力同步电动机同步电动机励磁绕组励磁绕组匝间短路。匝间短路。2.2.转子绕组不平衡引起电磁振动转子绕组不平衡引起电磁振动(2)特征：特征：与转子与转
43、子动态偏心动态偏心产生的电磁振动，波形相似，现象相似产生的电磁振动，波形相似，现象相似，较难区别：振动频率为，较难区别：振动频率为f0/p 在在空载或轻载空载或轻载时，振动与节拍噪声不明显时，振动与节拍噪声不明显;当当负载增大负载增大时，这种振动和噪声随之增加时，这种振动和噪声随之增加在定子的在定子的一次电流中一次电流中，也产生脉动变化，其脉动节拍频，也产生脉动变化，其脉动节拍频率为率为2sf。对对定子电流频谱定子电流频谱图中，基频两边出现边频。图中，基频两边出现边频。同步电动机励磁绕组匝间短路，能引起同步电动机励磁绕组匝间短路，能引起f0/p频率频率(转频转频)的的电磁振动和噪声电磁振动和噪
44、声断电后断电后，电磁振动和电磁噪声消失，电磁振动和电磁噪声消失 2.2.转子绕组不平衡引起电磁振动转子绕组不平衡引起电磁振动 图图12-2-3 转子绕组不平衡引起电磁振动转子绕组不平衡引起电磁振动a)发生振动机理发生振动机理 b)电磁振动波形电磁振动波形 3.3.电动机气隙不均引起的电磁振动电动机气隙不均引起的电磁振动 气隙不均匀气隙不均匀(气隙偏心气隙偏心)有两种有两种:静态不均匀静态不均匀(静态偏心静态偏心)动态的不均匀动态的不均匀(动态偏心动态偏心)它们都会引起电磁振动，但是振动的特征并不完全相同。它们都会引起电磁振动，但是振动的特征并不完全相同。3.3.电动机气隙不均引起的电磁振动电动
45、机气隙不均引起的电磁振动 静态气隙偏心静态气隙偏心产生的电磁振动产生的电磁振动特征特征：1)电磁振动电磁振动频率频率是电源频率是电源频率f0的的2倍，即倍，即f2f0；2)振动随振动随偏心值偏心值的增大而增加的增大而增加3)振动随振动随负载负载增大而增加；增大而增加；4)断电后断电后电磁振动消失；电磁振动消失；5)气隙偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动较气隙偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动较难区别难区别 3.3.电动机气隙不均引起的电磁振动电动机气隙不均引起的电磁振动 气隙动态偏心气隙动态偏心产生电磁振动的产生电磁振动的特征特征：1)转子旋转频率转子旋转频率和和旋转磁场同步频
46、率旋转磁场同步频率的电磁振动都可能出的电磁振动都可能出现。现。2)电磁振动以电磁振动以周期脉动周期脉动，负载增加负载增加，S加大，加大，脉动节拍加脉动节拍加快快。3)发生与脉动节拍相一致的发生与脉动节拍相一致的电磁噪声电磁噪声。4)断电后断电后，电磁振动消失，电磁噪声消失。，电磁振动消失，电磁噪声消失。二、电机振动的诊断二、电机振动的诊断1.电机振动的电机振动的简易诊断简易诊断电机的振动简易诊断一般在运行电机的振动简易诊断一般在运行现场现场进行进行使用设备通常是使用设备通常是便携式测振仪便携式测振仪定期、定点，单一频段内的总振级的测量定期、定点，单一频段内的总振级的测量仪器频响范围一般为仪器频
47、响范围一般为101000Hz，对于电机的振动是否正常作出迅速评价对于电机的振动是否正常作出迅速评价二、电机振动的诊断二、电机振动的诊断 1.电机振动的简易诊断电机振动的简易诊断 二、二、转子绕组不平衡引起电磁振动转子绕组不平衡引起电磁振动 2.电机振动的精密诊断之一：电机振动的精密诊断之一：利用数据采集器、计算机和专用诊断软件利用数据采集器、计算机和专用诊断软件 二、二、转子绕组不平衡引起电磁振动转子绕组不平衡引起电磁振动 3.电机振动的精密诊断之二：电机振动的精密诊断之二：利用测振和信号分析仪器作精密诊断利用测振和信号分析仪器作精密诊断 三、电动机轴承振动的诊断三、电动机轴承振动的诊断实例分
48、析实例分析 三、电动机轴承振动的诊断三、电动机轴承振动的诊断实例分析实例分析诊断对象是一台驱动离心式压缩机的异步电动机，容量诊断对象是一台驱动离心式压缩机的异步电动机，容量3400kW，2极，转速极，转速2970r/min，电源频率为，电源频率为50Hz，结，结构上采用整体底板、座式滑动轴承。构上采用整体底板、座式滑动轴承。简易诊断时，发现轴承和定子振动较大，超过允许值，下简易诊断时，发现轴承和定子振动较大，超过允许值，下面对该电动机进行精密诊断。面对该电动机进行精密诊断。三、电动机轴承振动的诊断三、电动机轴承振动的诊断实例分析实例分析图图12-4-6 实例实例1所示异步电动机振动诊断示意图所
49、示异步电动机振动诊断示意图 第四章第四章 电动机故障诊断电动机故障诊断一、电动机常见异常（故障一、电动机常见异常（故障）1.电动机温升过高电动机温升过高1.电动机温升过高电动机温升过高2.三相电流不平衡三相电流不平衡原因：原因：三相电源电压不平衡三相电源电压不平衡匝间短路匝间短路绕组断路绕组断路(或并联支路中一条或几条支路断路或并联支路中一条或几条支路断路)定子绕组部分线圈接反定子绕组部分线圈接反三相匝数不相等三相匝数不相等3.空载电流偏大空载电流偏大原因：原因：电源电压偏高电源电压偏高定子定子Y接误接成接接误接成接转子装错转子装错(极数少的转子装进了极数多的定子内极数少的转子装进了极数多的定
50、子内)转子直径变小了，气隙偏大转子直径变小了，气隙偏大铁心导磁性能差铁心导磁性能差定、转子铁心错位，铁心有效长度减小定、转子铁心错位，铁心有效长度减小定子绕组每圈匝数绕错定子绕组每圈匝数绕错(少少)线圈节距嵌错线圈节距嵌错绕组的线圈组接反绕组的线圈组接反应串联的线圈组错接成了并联应串联的线圈组错接成了并联轴承损坏轴承损坏转轴弯造成定、转子相擦转轴弯造成定、转子相擦风扇装错风扇装错(如如2极电机装上了极电机装上了4、6极电机风扇极电机风扇)二、定子绕组故障精密诊断二、定子绕组故障精密诊断实例实例.基于三相电流之间的相位差基于三相电流之间的相位差的诊断的诊断1.基于三相电流之间的相位差的诊断基于三
