刍议电机故障的诊断方法及保护技术
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇刍议电机故障的诊断方法及保护技术范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要:电机在工农业生产中使用广泛,作为重要的动力设备,电机的正常运行关系到生产效率。本文以三相异步电机为例,简要论述了电机常见的故障,提出了几点电机故障的诊断方法。
关键词:电机故障 诊断
电机的工作状态直接影响着工农业生产的正常进行。随着故障诊断技术的不断发展,人们开发出了各种电机故障诊断系统,而且效果比较显著。但误判率高、准确度低,仍然是一个现实问题。因此通过电机的故障特征,对电机的常见故障进行分析及诊断,可以有效地降低故障率,保证生产系统安全可靠地运行,减少突发事故造成的停产损失,降低维修成本,消除对人员和设备的安全威胁。因此,对电机故障诊断方法的研究具有重要意义。
1、电机的主要故障及原因分析
1.1绕组绝缘故障
电机故障频率最高的是在绝缘系统。以鼠笼异步电机为例,该电机常在较差的环境下工作,外界环境影响会使电机内活动性放电量增加,绝缘电阻降低,造成泄露电流的增大,耐压水平降低。在发生故障较多且的运行了几年后的鼠笼异步电机中,绝缘故障约占总故障的80%以上。绕组绝缘由于环境和工作人员的不规范操作使得老化、受潮、磨损、过热、污染等导致绝缘电阻下降直至绝缘击穿。
1.2定子铁心故障
故障出现的主要原因除了制造过程不规范外,还由于穿转子过程中的损伤或电机摩擦、剧烈振动使得片间绝缘损坏,造成定子铁心故障的发生。故障出现前一般会有空载电流加大,振动幅度和噪声增大,环路电流,铁心温度升高,绝缘材料分解异常现象。这是由于有些三相电机气隙较小,加上装配不当,在使用过程中造成轴承磨损、转轴弯曲及单边磁拉力,进而造成定转子的摩擦,损坏绝缘。可通过铁损试验及时发现故障。
1.3转子轴承故障
由于电机的转子在工作中要承受各种复杂和交变的应力,加上转子上零件的脱落和松动使得转子失衡,转子偏心会产生不对称电磁拉力等造成的转轴弯曲、轴颈椭圆及轴承故障等都会使电机振动增加,发生扭转振荡,轴系断裂。因此,转子轴承故障的异常表现是噪声和振动。
1.4缺相故障
三相电源中出现一相断路即为缺相。其原因一般是电机的接线端子损坏或脱落或电机某一绕组损坏。缺相的异常表现有在电机运行时运行时发出“嗡嗡”声,电机升温快。要注意的是,当电机缺相时,当长时间接通电源或多次频繁接通电源将导致电机烧毁,同时,电机达到满载后,电机可能不会运转,严重时可能烧损电机。因此,要马上对电机进行停机检查,检验电机的各接线端子的松落情况,再检查电机绕组。
1.5转子笼条故障
电机本身制造的过程中铸件不合格、焊接不良和转子强度不够等,加上操作上的不合理,频繁启动电机,在制动和长期重负载运行都会使转子笼条及端环在较大的热应力和机械应力的作用下使鼠笼疲劳断裂。转子鼠笼故障出现后一般会有电机启动时间长,力矩减小,振动和噪声增大,电机转速、定子电流出现脉动的异常现象。由于该故障主要由于长期的重负载,转子鼠笼故障多发生在拖动高负载(如采掘机、引风机和磨煤机等)和高速机械(如给水泵)的电机中。
1.6振动或噪音过大
产生原因主要是没有按要求进行电机安装,造成电机基础不稳、转子不平衡或转子转轴弯曲;电机输出端与工作机联轴器联接不合理也会导致电机的振动幅度过大。针对此现象,要修正电机安装情况,对重要部位进行加固。经常检查电机转子及转轴。
2、故障诊断方法
2.1基于解析模型的诊断方法
基于解析模型的诊断方法已取得了相当丰富的理论研究成果。目前,已经完善了以“辨识及参数估计”、“线性状态观测器,和“等价空间”方法为基本框架的LTI系统故障诊断方法的理论研究,。实现了将多种参差发生器的设计方法集成以综合考虑参差发生器的参数设计、评价函数的选择和闭值的确定,有效提高了故障诊断系统的性能。然而,基于解析模型的诊断方法相对于流派分层、技术成熟且丰富的理论方法,在实践中其成功应用的范例明显偏少。LTI系统诊断方法还有很多实际的复杂问题需要解决。另外,非线性系统的诊断理论研究只是针对一些特殊的非线性系统的理论研究,尚不足以解决实际中广泛存在的复杂非线性问题。
2.2基于信号处理的诊断方法
基于信号处理的诊断方法能直接利用各类信号处理方法,回避部分建立诊断对象数学模型,适应性较强,该法既适应于线性系统,也适用于非线性系统。小波主要分析时间信号的奇异性、信号频率结构的变化、或者同时进行时间和频率特性。此外,能从噪声特性分析出发诊断故障类型,其滤波性能对测量信号进行有效降低噪音。基于目前的研究,可变多元统计模型的故障诊断研究,采样时间序列的故障数据检测,传感器误差故障检测方法等,在一定程度上取得了有实用价值的成果。基于信号处理的故障诊断方法是建立在对故障机理的透彻分析和研究基础上的,能进行时域和频域分析,判断系统传感器的故障。
2.3基于知识的诊断方法
基于知识的故障诊断方法能充分利用领域专家的诊断知识,减小了对精确数学模型的依赖,广泛运用于非线性系统德诊断。人工神经网络拥有记忆,处理,学习,并能拟合任意连续非线性函数的能力,因此,在处理非线性问题和在线估计比较突出,并得到了广泛的重视。神经网络直接用于实现诊断故障; 进行状态观测、参数估计;对残差发生以及残差进行评价;能发现新的故障诊断知识,具有良好的并存和协同性。目前对于基于知识的故障诊断发方法的研究越来越多,也更加的深入,实现了神经网络、模糊推理等技术与其它技术有机集成,有效提高故障诊断的可靠性和实用性。
3、结语
总之,要对电机故障进行的深入分析和精密诊断,进一步了解和掌握电机的运行状态,准确定位故障发生的部位,提高电机使用寿命,降低对操作人员的威胁,减少突发事故造成的停产损失 。
参考文献:
[1]陈继尧. 基于神经网络和小波分析的水力机组振动故障诊断研究[D]. 西安理工大学, 2006
[2]张晓华. 基于神经网络的控制系统故障检测与诊断[D]. 武汉理工大学, 2002 .