旋转电机在线监测与故障诊断
电动机三种典型振动故障的诊断(1)
电动机三种典型振动故障的诊断 1 引言 某造纸厂一台电动机先后出现了三种典型的振动故障: (1) 基础刚性差; (2) 电气故障; (3) 滚动轴承损坏。 现将诊断分析及处理过程进行简单的描述和总结: 此电动机安装于临时混凝土基础上，基础由四根混凝土支柱支撑于二楼楼板横梁上，基础较为薄弱。电动机运行时振动较大，基础平台上感觉共振强烈。没有发现其他异常。 电动机结构型式及技术参数如下: 三相绕线型异步电动机 型号:yr710-6 额定功率:2000kw 额定转速:991r/min 工作频率:50hz 额定电压:10kv 极数:6 滚动轴承:联轴节端nu244c3; 6244c3 末端: nu244c3 (fag) 针对本电动机的特点,采用entek data pactm 1500数据采集器＋9000a-lbv加速度传感器; enmoniter odyssey软件进行振动数据的采集和分析: 2 电动机基础刚性弱的诊断过程 2001年8月21日，采用entek data pactm 1500数据采集器对此电动机进行测试。首先，
断开联轴节，进行电动机单试。测量电动机两端轴承座处水平、垂直、轴向三个方向的振动速度有效值(mm/s rms)、振动尖峰能量(gse)幅值及频谱;测量电动机地脚螺栓、基础、基础邻近台板各点及台板下支撑柱上各点的振动位移峰峰值(μm p-p); 测量电动机两侧轴承座 水平、垂直方向的工频(1×n)振动相位角。将电动机断电，采集断电瞬间前后电动机振动频谱瀑布图。 之后，重新找正对中，带负荷运行进行测试，测试内容同上。 测点位置如图1所示;对电动机基础、地脚螺栓及台板各点振动幅值进行测量的数据如图2、图3所示。 图1 图2 振动数据侧视图
电机故障诊断综合实验讲解
电机故障诊断综合实验 课程名称：电气设备故障诊断技术 实验组员；张笑庆（信电09-8） 丁慧慧（信电09-8） 王喜乐（信电09-8） 朱星奎（信电09-8）
目录 一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验步骤 (3) 五、数据采集与分析步骤 (4) 六、数据处理 (5) 1、傅里叶变换法 (5) 2、PARK 矢量法 (8) 3、小波变换法 (13) 七、实验总结 (15)
一、实验目的 1、初步了解故障诊断的过程； 2、了解并初步掌握电机转子断条和气隙偏心故障的定子电流频谱分析方法； 3、认识不同的数据处理与故障诊断方法在故障诊断的敏感性和准确性等方面的差异。 二、实验内容 分别采集状态良好的和存在转子断条，气隙偏心，匝间短路故障的三相异步电动机、在不同负载工况下的三相电流数据；然后运用已编制好软件或运用MATLAB自行编程，对测试数据进行频谱分析，根据相应的故障诊断特征频谱分量，判断电机的故障状态。 三、实验原理 当三相电机出现转子断条故障时，电流频谱中会出现特征分量=（1±2ks）*f1，通常k=1时的特征最为明显；当出现气隙偏心故障时，电流频谱中会出现特征分量=f1±mfr，其中fr为转子频率，m为正整数。当三相电动机出现定子匝间短路故障时，通过对三相定子电流运用Park矢量模平方函数进行变换，电流中除了直流分量外还出现了两倍的基频分量。电机稳态运行时，转速相对稳定，故障特征频率也相对稳定，因此，可根据频谱分析结果判断电机有无对应故障。 四、实验步骤 转子断条故障 注意：严格按照实验步骤，同时在调节整定时间时注意安全！ （１）时间继电器的调整。
基于定子电流监测方法的电机故障诊断
基于定子电流监测方法的电机故障诊断 肖蕙蕙1, 熊隽迪2, 李 川1, 何 莉1 (1.重庆工学院电子信息与自动化学院,重庆 400050; 2.重庆电力高等专科学校实践部,重庆 400053) 摘 要:电机是一种复杂的旋转机械,其故障种类多而且难以辨别。为了对小功率异步电机的常见故障进行正确快速地诊断,采用小波分析技术对几种常见故障所引起的定子电流变化进行了多分辨率分析。从能量分布的角度出发,快速且较为准确地诊断出电机故障。诊断效果表明,小波分析是对电机故障进行定子电流诊断的有效方法,同时为电机故障在线实时诊断提供了理论依据。 关键词:异步电机;小波分析;定子电流监测;故障诊断 中图分类号:T M307+.1 文献标识码:A 文章编号:167326540(2008)0120054204 M otor Fault D i a gnosis Usi n g Sta tor Curren t M on itor i n g X I AO Hu i2hui1, X I ON G Jun2di2, L I Chuan1, HE L i1 (1.Dep t.of Electr onic I nfor mati on and Aut omati on,Chongqing I nstitute of Technol ogy,Chongqing 400050,China;2.Practice Depart m ent,Chongqing Electric Power College,Chongqing400053,China) Abstract:It is difficult t o identify vari ous faults of electric mot ors.W avelet theory and app lies it t o the common fault diagnosis of m icr o2power inducti on mot or is intr oduced.Several types of fault noise are analyzed with multi2res o2 luti on analysis.The results show that the p r oposed method has a better perf or mance in rap idity and validity.It als o sheds light on further research. Key words:a synchronous m otor;wavelet ana lysis;st a tor curren t m on itor i n g;fault d i a gnosis 0 引 言 电机故障时,电流变化相对较小,因此电流监测一直被认为难以用来监测故障。随着各种技术的发展及进一步研究发现,对已知的振动频率而言,定子电流的变化直接与振动幅度的变化有关[1]。因此,电流信号不仅可以和振动信号一样用来监测故障[225],并且具有成本低、易操作的优点。当前,用电流监测方法已成为电机故障诊断的新趋势。 本文根据小波多分辨率分析的特点,提取异步电机定子电流信号的局部特征,利用径向基函数神经网络在函数逼近能力、分类和学习速度方面的优势,对电机常见的转子故障、气隙不均匀典型故障进行分析。 1 基于“能量2故障”的小波预处理神经网络故障诊断方法 分析各类电机故障前后的频域特征,可以得出以下结论:当系统发生故障时,其幅频特性和相频特性都一定会有明显的变化。从幅频特性上看,主要表现为对不同频段信号具有不同的抑制或增强效果,通常故障会明显地对某些频率成分起抑制作用,而对另外一些频率成分起增强作用。因此,其输出相对于正常系统来说,相同频带内信号的能量会有较大的差别,某些频带内信号能量会减小,相应地,另外一些频带内信号能量会增大。而且,在各频率信号成分的能量中,包含丰富的故障信息,某一种或某几种频率成分能量的变化就代表了一种故障类型。或者说,正是由于系统的某种故障才导致了系统频域特性能量的某种对应的改变。充分利用这一特点,就可以建立能量变化到电机故障的映射关系表,从而提取表征电机故障的特征向量。 选取异步电机定子电流信号进行小波预处理,并将故障特征输入径向基(RBF)网络进行训练学习,从而确定故障类别。具体步骤如下。 (1)首先对采集来的信号进行3层小波分 — 4 5 —
电机振动在线监测系统解决方案上课讲义
钛能科技根据多年来的状态监测实践，针对电机故障研发出了一套电机振动在线监测系统解决方案，对全面推动我司电机状态监测工作深入开展发挥了重要作用。 1.引言 电机是现代工业生产中的重要电气设备，是现代工业生产的重要物质和技术基础，广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各个行业。各种电机设备的技术水平和运行状况是影响一个工业企业各项经济技术指标的重要因素，电机故障会对企业生产运营造成严重影响。一般说来，电机故障约有60%-70%是通过振动和由振动辐射出的噪声反映出来的，因此现场应用中，振动监测技术是应用比较普遍的故障诊断方法。 电机振动主要由电枢不平衡、电磁力、轴承磨损、转轴弯曲和安装不良使电机与负载机械的轴心线不对中或倾斜等原因引起的。电机振动三个基本参数，分别是振幅、频率和相位。其中振幅可用位移、速度和加速度来表示。在测量过程中我们一般对高频故障（如滚动轴承、齿轮箱故障等）或高速设备进行测量时，应选加速度为参考量；在对低频故障（如不平衡、不对中等）或低速设备测量时，应选位移为参考量；而在进行振动的总体状态测量时，选速度为参考量。电机振动大小必须要满足国家的电机振动标准，否则会造成很严重的后果。 要做好电机振动的监测诊断，首先要对诊断对象做全面的了解以及必要的机理分析，比如:机器的结构和动态特性（齿轮与轴承规格、特征频率等），机器的相关机件连接情况（如动力源、基座等），机器的运行条件（如温度、压力、转速）及维修技术（如故障、维修、润滑、改造），异常振 动的形态和特性。 2.解决方案 2.1方案概述 钛能科技根据已有的技术规范，在对钢铁、石化、水泥客户广泛深入调研的基础之上，结合自身多年来的技术积累，精心开发了电机振动在线监测系统，受到了客户的肯定和好评。 钛能科技电机振动在线监测系统依托先进的物联网传感技术，通过测定电机设备特征参数（如振动加速度、速度、位移等），计算并存储设备的运行参数，自动生成日数据库、历史数据库及报警库。将特征参数值与设定值进行比较，来确定设备当前是处于正常、异常还是故障状态，设备一旦出现异常或者故障，及时报警通知运行管理人员。尽可能多的采集故障信息，从而获得设备的状态变化规律，预测设备的运行发展趋势，帮助用户查找产生故障的原因，识别、判断故障的严重程度，
基于PLC电机故障诊断系统设计
基于PLC电机故障诊断系统设计 摘要：随着经济的高速发展，现今社会自动化代替人工操作已经不是梦想，PLC可编程逻辑控制器（PLC）是实现自动化操作的基础。一个完善的PLC控制系统不仅仅只是使整个自动化操作系统满足工业自动化控制的要求还可以在自动化生产系统出现故障时及时的对故障进行诊断和处理，保证了生产设备的正常运转。PLC故障的诊断和处理是体现自动化控制系统代替人工操作实现自我诊断和处理的先进化程度，同时也是衡量自动化控制的智能化指标。PLC 对于整个系统故障的自我诊断对于工业控制具有较的实用价值。 关键词：PLC电机故障诊断系统设计 中图分类号：TM57 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）06-0278-02 在当下的工业生产过程中，PLC控制系统在工业智能化的领域被大量的使用，是实现工业自动化控制的中间力量。PLC的完善程度决定着整个自动化操作系统的安全性和可靠性，PLC故障诊断系统它在工业自动化控制中占有举足轻重的地位。 一、电机系统的组成和工作原理 PLC电机系统主要由上位计算机和一套PLC监控系统组
成[1]。上位计算机为用户提供数据、图形和事件的显示。PLC 通过外部变送器、互感器和发动机连接完成自动化系统设备的故障信号检测并将这些数据转化为通讯数据传输给上位计算机。上位计算机通过对故障原因进行分析和判断，分析和判断后的结果通过数据传送给人机界面。人机界面给出故障点解释故障的诊断结果，并在人机界面给出相应排除故障的建议。电机故障诊断系统的框架图如下： 当操作人员按下生产系统的开机按钮后，PLC电机故障诊断系统先对断路器的闭合或断开的形态进行判断，如果电机故障诊断系统监测到断路器初始状态为闭合那么电机将无法启动，并且伴随报警，反之则启动成功。电机启动成功的标志是在控制柜上电机的“开/关”指示灯亮起，反之则电机出现故障。在生产设备运行过程中，PLC不停的对电机有可能发生的故障进行循环的检测。如果电机发生相间短路、断相和过负荷以及过电流等故障，PLC迅速的对电机故障做出判断和相应的故障分析并且为操作人员给出排除故障的建议。在关机时，PLC接到关机命令后，断路器跳闸（电机“开/关”指示灯灭），故障声光报警后，按下报警复位按钮进行系统复位完成关机动作[2]。 二、PLC的组成 PLC的组成主要包含：中央处理器、存储器、输入/输出模块、电源、外部设备接口及输入/输出扩展单元等组成。它
高压电机振动故障分析与处理
高压电机振动故障分析与处理 高压电动机在煤矿生产中的应用极其广泛,根据安装运行维护管理的规定必须进行定期的检查,以便及时了解、掌握电动机的运行情况,及时采取有效的措施,从而保障电动机的安全运行。因此,本文将分析总结高压电动机在安装、运行中所出现振动故障的查找与处理方法。 1、电机振动的测量 对电机振动量的测量从过去用螺丝刀测听,到现在使用较精密的振动测试仪,已经能进行准确的判定。V—63型便携式测振仪,为目前各工厂企业使用较多的用于测量振动的主要仪器,在及时预报电机的振动故障,根据电机的具体运行状况,制定出不同的维护检修措施,发挥着重要作用。 1.1 测量方法 振动的测量可进行振动位移、速度、加速度的测量,在测量时,应注意(1)在测量前,应检查确认仪器的电池电压,正确的设置频率范围。(2)根据不同的测量参数,正确的设置频率范围。(3)在测量时,应保持探头和被测面垂直。(4)在测量过程中,施加在仪器上的压力应适中。 1.2 选取测量位置 根据电机的结构特点,选取合适的能表征电机振动特性的测量点,对判定电机的振动是否超标是非常重要的,对于大中型电机,一般选取电机轴承座的正上方以及轴承中心线左右的对称点,或者电机大端盖的垂直向下与轴承水平方向垂直位置作为测量点。 1.3 电机振动的判定标准 电机振动量所测试的三个参数振动位移、速度、加速度,根据振动的频率越低则振动的位移量的测定灵敏度就越高,振动的频率越高则振动加速度所测定的灵敏度就越高的机理,对于大多数的设备,其振动的速度能够表征设备的振动状态。所以,在对电机进行监测时,以电机振动的速度为主,兼顾振动的位移量。 2、电机在自由状态下振动小,栓紧底脚时振动大,或相反 目前对置于刚性基础上所做空载试验的高压电机,是取自由状态的振动测试值还是在栓紧底脚时的振动测试值没有进行明确的规定。实践证明,取自由状态的振动测试值是可行的,由于在大多数的情况下,把紧底脚时测得的电机的振动值要较自由状态小。其原因可认为通过电机底座面和刚性基础面的良好吻合等于变相增加了电机的刚性。现今,对于结构刚性较差的电机,增加其剐性可以减小振动已经成为不争的事实,可以认为是抑制了电机某种频率的附加振动或者削弱了电
电机检测系统简要方案
电机故障检测系统简要方案 电机的运行状态关系到安全发电的稳定运行，实施预防维修是电厂电机维护的基本要求，预防维修是全过程对设备进行动态管理，即在设备运行阶段以点检为核心的一种管理模式，应用这种管理模式，将有效地防止“过维修”或“欠维修”，给出设备的预警维修周期，减少设备的故障突发生率，大大降低设备维护费用，甚至几乎把安全提到100%。 电机电气类诊断和健康监测是每个电厂电机设备安全稳定运行的关键，也是设备管理者关注重点，根据EPRI（美国电力委员会）的报告：电机故障的53%源于机械原因，47%源于电气原因。其中，37%源于定子绕组，10%源于转子，如铸件缺陷导致的不平衡气隙、断条等。 按电机本体故障机外在因素区分： 电机过载造成电机故障占24%；受潮占17%；润滑不良或者密封不良占20%；粉尘污染6%;绝缘老化仅仅占5%（这是对地或者相与相短路而言）；轴承失效占12%；不可抗拒的故障占6%而已。发电行业的各类电机，同样存在着相应的故障类型，电机的故障类型，按照检修部门和检修重点不尽相同。但是归结一点，电机的故障类型主要还是分为两大类：1类：电机绕组问题。（定子、转子）的匝间短路 2类：电机转子断条故障，以及定转子气隙问题。（鼠笼牵引电机） 3类：电机在线运行故障，主要涉及包括轴承寿命在内的相关机械负载问题。 电机智能故障分析系统，由西马力公司提供，专门研究现场电机各类故障诊断和预防工作，技术历史悠久。电机综合故障诊断系统适用于电厂发电行业各类发电机、辅助电机综合检测。近20年来一直被国内各大企业指定电机维护的设备，并参考基准设立为电机质量校核。 1、传统电机故障检测系统： ●直阻测量：沿用上世纪70、80年代的直阻测量————技术陈旧、手段简单。 ●绝缘测试：摇表，双桥，万用表，————设备功能简单，故障分析有限。 ●高压试验：耐压试验/泄漏电流/吸收比/极化指数，————设备笨重，只能在 试验台检测。 ●试验指标：更多的停留在简单的评价绝缘好坏，————只能模糊评价一个指标：好？ 坏？ 设备好坏的状态级别？哪方面的故障问题？还能坚持多久不能给出量的指
毕业论文---基于PLC的电机故障诊断系统设计
毕业论文---基于PLC的电机故障诊断系统设计
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编号: 毕业论文(设计) 题目基于PLC的电机故障诊断系统设计 指导教师贺廉云 学生姓名周峰 学号 201021703041 专业机械设计制造及其自动化 教学单位德州学院机电工程系 时间 2012年4月15日
德州学院毕业论文（设计）开题报告书 2012年 4月 15日 院（系） 机电工程系专业机械式及制造 姓名 周峰学号201021703041 论文（设计）题目 基于PLC的电机故障系统设计 一、选题目的和意义 目的：绞车是配套钻机来使用的，适用于各种井下作业。但是，在使用过程中，电子刹车经常出现故障，自动暴死，电机出现空转容易烧坏。为了避免电机烧坏和人员伤亡，在绞车上安装了PLC检测系统。因此，本文简单介绍了国内电机故障诊断系统设计，以及存在问题，同时介绍了可编程控制器的工作原理，选型依据。设计了一种基于PLC电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC以及同类型的S7-300 S7-400PLC，根据设计要求对PLC的输入输出I/O进行了分配，并且编写系统运行的梯形图。准备开机时，按下开机按钮后，首先检测断路器状态，如果断路器初始状态为闭合，电机无法启动，并且声光报警。如果断路器初始状态为断开，断路器合闸，电机开始启动。在启动过程中，若发生一级故障，PLC进行相应的保护动作。启动完成后，“电机开/关指示灯”亮，电机正常运行。运行过程中，PLC依次循环检测电机是否发生相间短路、断相、低电压、单相接地、过负荷、过电流等故障，若有发生，PLC进行相应保护动作。关机时，PLC接到关机命令后，断路器跳闸，“电机开/关机指示灯”灭。故障声光报警后，按“报警复位按钮”复位。 本设计选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。 二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势 1、国内外PLC发展现状和发展趋势： PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。
实用电机故障诊断方法总结
交流异步电动机常见故障的分析、诊断及处理 一、异步电动机的故障分析、诊断与处理 电动机的故障大体归纳为电磁的原因和机械的原因两个方面。常见故障分析、诊断与处理如下： 1.异步电动机不能起动： 1.1电动机不能起动，有被拖动机械卡住、起动设备故障和电动机本体故障及其它方面原因： 处理方法：当电动机不能起动的故障时，可使用万用表测量三相电压，若电压太低，应设法提高电压，原因可能有：⑴电源线太细，起动压降太大，应更换粗导线。⑵三角形接线错接成星形接线，又是重载起动，应按三角形接法起动。⑶送电电压太低，应增高电压，达到要求的电压等级。若三相电压不平衡或缺相，说明故障发生在起动设备上。若三相电压平衡，但电动机转速较慢并有异常声响，这可能是负荷太重，拖动机械卡住。此时应断开电源，盘动电动机转轴，若转轴能灵活均衡地转动，说明是负荷过重；若转轴不能灵活均衡地转动，说明是机械卡阻。若三相电压正常而电机不转，则可能是电机本体故障或卡阻严重，此时应使电动机与拖动机械脱开，分别盘动电动机和拖动机械的转轴，并单独起动电动机，即可知道故障所在，作相应的处理。 1.1.1当确定为起动设备故障时，要检查开关，接触器各触头及接线柱的接触情况；检查热继电器过载保护触头的开闭情况和工作电流的调整值是否合理；检查熔断器熔体的通断情况，对熔断的熔体在分析原因后应根据电动机起动状态的要求重新选择；若起动设备内部接线有错，则应按照正确接线改正。 1.1.2 当确定为电动机本体故障时，则应检查定，转子绕组是否接地或轴承是否损坏。绕组接地或局部匝间短路时，电动机虽能起动但会引起熔体熔断而停转，短路严重时电动机绕组很快就会冒烟。 检查绕组接地常采用的方法:用兆殴表检查绕组的对地绝缘电阻，若存在接地故障，兆殴表指示值为零。绕组短路:通常用双臂电桥测直阻的平衡情况，对于绕组接地、匝间短路的处理通常都是重新绕制绕组。 1.1.3其它原因 由于轴承损坏而造成电动机转轴窜位、下沉、转子与定子磨擦乃至卡死时，应更换轴承。 若在严冬无保温，环境较差场所的电动机，应检查润滑脂。 2、鼠笼式电动机起动后转速低于额定值 2.1电动机运行时的转速降低： 2.1.1电源电压；如端电压降低，则电机起动转矩减小，转速降低。若检查是电压太低，则应提高电源电压。电动机接线错误，绕组应是三角形接线而错接成星形的也会使相电压降低。 2.1.2转子电阻；若鼠笼转子导条断裂或开焊，表现为转速和起动转矩下降。导条断裂和开焊，首先可进行直观检查，也可借助于仪表检查。直观检查:就是查看鼠笼导条有没有电弧灼痕，有无断裂和细小裂纹，端环连接是否良好。借助于仪表检查:一种方法是在电动机运行时，看指示电动机定子电流的电流表。在鼠笼转子导条断裂或开焊故障时，电流表指针将来回摆动。对于未装设电流表的电动机，可将电动机的定子绕组串联电流表后接到15-20%Ue（Ue为额定电压）的三相交流电源上，（用三相自耦调压器调压），盘动电动机转轴，随着转子位置不同，定子电流会发生变化，指针突然下降处即导条断裂或开焊处。 2.2若检查是被拖动机械轻微卡住，使转轴转不灵活，也会使电动机勉强拖动负载
基于神经网络异步电动机故障诊断
摘要 主要阐述了BP 神经网络在直流电动机故障诊断方面的应用。内容包括BP 神经网络的建立, 基于Matlab simulink的网络仿真三相异步电动机的运行状况直接影响到生产的正常进行，因此研究电机故障诊断技术，具有重大的理论意义和社会经济效益。 针对三相异步电动机的接地短路的外部故障，提出了一种基于BP神经网络的故障诊断方法,然后利用FFT 分析, 将振动信号的频谱分析作为神经网络的训练样本。对所采集异步电动机的定子转矩电流进行数据预处理与特征提取、归一化后，把这些特征参数作为神经网络的输入，经过学习训练，以判断系统状态，识别系统的故障。 通过选择足够的故障样本来训练神经网络, 将代表故障的信息输入训练好的神经网络后, 由输出结果就可以判断发生的故障种类。仿真和测试结果表明了该方法的有效性和正确性。 关键词:三相异步电动机;故障诊断;神经网络;BP算法
Abstract The application of BP neural network in the fault diagnosis of motor is explained. It contains setting up of the network and the network simulation based on Matlab simulink under the programming language environment .As the working status of the three-phase asynchronous motors directly impact on the daily order of production activity，it is very important to investigate the fault diagnosis techniques for the three—phase asynchronous motors. So it is of great theoretical and socio-economic benefits to study on electrical fault diagnosis technology． Aim at the faults of there-phase asynchronous motors such as ground fault, brings out one method of fault diagnosis based on BP neural network, then by FFT analysis, the frequency information of vibration is used as the training specimen of neural network. This method used characteristic information of asynchronous motor such as stator current finishes data preprocessing，feature extraction，and normalization. Then it uses these characteristic parameters as the inputs of the neura1 network，studies and trains，judges the state of system，and recognizes the fault of system. When symptoms that represent faults are input to the t rained neural network, the type of fault can be determined in the output of the neural network. The simulation and the test results point out its validity and correctness. Keywords: three-phase asynchronous motors; faults diagnosis; neural network; BP arithmetic
电机基本知识及故障诊断
电机基本知识及故障诊断 南阳防爆集团有限公司 赵泰忠 二00四年五月
电机基本知识及故障诊断 一、电机基本知识 电机是电动机和发电机的统称，通常分为直流电机和交流电机两大类，交流电机分为异步电机与同步电机两类。 1、同步电机 转子转速与旋转磁场的转速相同的一种交流电机，它具有可逆性。可作发电机运行，也可作电动机运行，还可作补偿机运行。 2、异步电动机 异步电动机是一种基于电与磁相互依存又相互作用而达到能量转换目的的机械。它的定子、转子在电路上是彼此独立的，但又是通过电磁感应而相互联系的，其转子转速永远低于旋转磁场的转速，即存在有转差率，故称为异步电动机。 工作原理：电机定子通入三相交流电时即可产生旋转磁场，假设旋转磁场为顺时针转动，静止的笼形转子切割磁力线产生感应电流，通电导体在磁场中受力，且此转矩与磁场旋转方向一致，所以转子便顺着旋转磁场方向转动起来。 3、电机产品型号编制方法 产品型号由产品代号、规格代号、特殊环境代号和补充代号等四个部分组成，示例： YB2 - 200L-2 WF1 特殊环境代号（户外防中等腐蚀） 规格代号（中心高-铁心长度-极数/大 型电机用功率-极数/铁心外径表示） 产品代号（隔爆型三相异步电动机）
我公司低压电机（1140V及以下）主要产品代号有：Y、YDDC、YA、YB2、YXn、YAXn、YBXn、YW、YBF、 YBK2、YBS、YBJ、YBI、YBSP、YZ、YZR等；高压电机（3000V及以上）主要产品代号有：Y、YKK、YKS、Y2、YA、YB、YB2、YAKK、YAKS、YBF、YR、YRKK、YRKS、TAW、YFKS、QFW等。 常用特殊环境代号有：W（户外型）、WF1（户外防中等腐蚀型）、WF2（户外防强腐蚀型）、F1（户内防中等腐蚀型）、F2（户内防强腐蚀型）、TH（湿热带型）、WTH（户外湿热带型）、TA（干热带型）、T（干、湿热合型）、H（船或海用）、G（高原用）。 4、工作制（S类） S1—连续工作制 S2—短时工作制 S3--断续周期工作制 S4—包括起动的断续工作制 S5—包括电制动的断续工作制 S6—连续周期工作制 S7—包括电制动的连续周期工作制 S8—包括变速负载的连续周期工作制 S9—负载和转速非周期变化工作制 5、防护型式：IPXX 第一位数字表示：防止人体触及或接近壳内带电部分及壳内转动部件，以及防止固体防异物进入电机。第二位数字表示：防止由于电机进水而引起的有害影响。第一位数字、第二位数字含义见下表；
电机振动的危害、原因及判断和排除故障的方法
电机振动的危害、原因及判断和排除故障的方法 内容简介：一般来讲，引起电动机振动的原因不外乎机械和电磁两方面的原因。引起直流电动机振动的主要原因是机械上、电气上和安装上的原因。在生产中我们经常采用断电法来检查区分是由于电磁还是机械原因引起的振动 电动机在各行各业中有着广泛的应用，而在使用中会出现许多问题，其中电机振动是日常生产生活中较轻易碰到的。 一、电动机振动的危害 电动机振动会加速电动机轴承磨损，使轴承的正常使用寿命大大缩短，同时，电动机振动将使绕组绝缘下降。由于振动使电机端部绑线松动，造成端部绕组产生相互磨擦，绝缘电阻降低，绝缘寿命缩短，严重时造成绝缘击穿。另外，电动机振动会造成所拖动机械的损坏，影响四周设备的正常工作，发出很大的噪声。 二、电动机振动的原因 一般来讲，引起电动机振动的原因不外乎机械和电磁两方面的原因。引起直流电动机振动的主要原因是机械上、电气上和安装上的原因。电机振动极限值在国家标准GB100068.2一88《旋转电机振动测定方法及极限振动极限》中都有规定。振动是所有电机在制造、安装、运行维护与检修中经常遇到和必须解决的问题。振动过大会导致电机的运行稳定性破坏、换向条件恶化、零部件损坏、电机寿命缩短，甚至造成停机故障。 机械部分故障主要有以下几点： 机械方面主要存在地脚紧固不牢，基础台面倾斜，不平；轴承损坏，转轴弯曲变形，电动机轴线中心与其所拖动机械轴线中心不一致；定、转子铁芯磁中心不一致，转子动平衡不良等。转动部分不平衡主要是转子、耦合器、联轴器、传动轮（制动轮）不平衡引起的。处理方法是先找好转子平衡。如果有大型传动轮、制动轮、耦合器、联轴器，应与转子分开单独找好平衡。再有就是转动部分机械松动造成的。如：铁心支架松动，斜键、销钉失效松动，转子绑扎不紧都会造成转动部分不平衡。 1、联动部分轴系不对中，中心线不重合，定心不正确。这种故障产生的原因主要是安装过程中，对中不良、安装不当造成的。还有一种情况，就是有的联动部分中心线在冷态时是重合一致的，但运行一段时间后由于转子支点，基础等变形，中心线又被破坏，因而产生振动。机座、端盖重要支承件制造误差或运行变形。由于机座、端盖等转子重要支承件的配合面形位误差超差，特别是大、中型电机运行较长时间后机座、端盖等重要支承件变形，使电机在运行时轴承产生干扰力，造成电机振动。这些配件的误差或变形可采用回转打百分表等方式测得，发现有这一情况后，应对配件进行焊修等工艺方式处理，或更换配件。 2、与电机相联的齿轮、联轴器有毛病。这种故障主要表现为齿轮咬合不良，轮齿磨损严重，对轮润滑不良，联轴器歪斜、错位，齿式联轴器齿形、齿距不对、间隙过大或磨损严重，都会造成一定的振动。 3、电机本身结构的缺陷和安装的问题。这种故障主要表现为轴颈椭圆，转轴弯曲，轴与轴瓦间间隙过大或过小，轴承座、基础板、地基的某部分乃至整个电机安装基础的刚度不够，电机与基础板之间固定不牢，底脚螺栓松动，轴承座与基础板之间松动等。而轴与轴瓦间间隙过大或过小不仅可以造成振动还可使轴瓦的润滑和温度产生异常。电枢不平衡。由于旋转时不平衡质量产生的离心力的作用，使轴承上作用有一个旋转力，造成了电机和基础的振动。当气隙不匀、主极固定不紧或机座、端盖的刚度较差时，都会造成振动加剧，因此检
国内电机故障诊断系统设计
摘要 本文介绍了国内电机故障诊断系统设计，以及存在问题，同时介绍了可编程控制器的工作原理，选型依据。设计了一种基于PLC电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC以及同类型的S7-300 S7-400PLC，根据设计要求对PLC的输入输出I/O进行了分配，并且编写系统运行的梯形图。准备开机时，按下开机按钮后，首先检测断路器状态，如果断路器初始状态为闭合，电机无法启动，并且声光报警。如果断路器初始状态为断开，断路器合闸，电机开始启动。在启动过程中，若发生一级故障，PLC进行相应的保护动作。启动完成后，“电机开/关指示灯”亮，电机正常运行。运行过程中，PLC依次循环检测电机是否发生相间短路、断相、低电压、单相接地、过负荷、过电流等故障，若有发生，PLC进行相应保护动作。关机时，PLC接到关机命令后，断路器跳闸，“电机开/关机指示灯”灭。故障声光报警后，按“报警复位按钮”复位。本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。 关键词：故障诊断PLC 电机
Abstract This paper introduces the domestic electrical fault diagnosis system design , as well as existing problems and introduces programmable controller at the same time the working principle and selection basis．A PLC-based design of the electrical fault diagnosis system design and detail on the choice of Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300 S7-400 PLC and according to the design requirements of the input and output of the PLC I/O for distribution and preparation of the ladder diagram system operation．Prepared to boot, press the button after boot, the circuit breaker status is detected first．If the circuit breaker initial state is closed, electrical doesn’t start and sound and light alarm．If the circuit breaker initial state is disconnected , the circuit breaker close and the electrical start．Start in the process, if a failure occurred, the protection PLC correspond action．Start after the completion of “motor on/off indicator light” on , the electrical normal operate．Running process, PLC followed by motorcycle test whether there has been a phase short circuit, breaking phase, low-voltage, single-phase-to-ground, overload, over-current fault and so on．If occurred, PLC protection act accordingly shut down．PLC received shutdown orders,tripping circuit breakers,“motor on /off indicator light” eliminat e．Fault sound and light alarm at the “alarm reset button”reset．This choice is based on the design of the motor PLC fault diagnosis system design．Key words：Fault Diagnosis；PLC；Motor
毕业设计——基于PLC的电机故障诊断系统设计
XXXX大学 毕业设计说明书 学生姓名：学号： 学院： 专业： 题目：基于PLC的电机故障诊断系统设计 指导教师：职称: 职称: 20**年12月5日
摘要 本文介绍了国内电机故障诊断系统设计，以及存在问题，同时介绍了可编程控制器的工作原理，选型依据。设计了一种基于PLC电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC 以及同类型的S7-300 S7-400PLC，根据设计要求对PLC的输入输出I/O进行了分配，并且编写系统运行的梯形图。准备开机时，按下开机按钮后，首先检测断路器状态，如果断路器初始状态为闭合，电机无法启动，并且声光报警。如果断路器初始状态为断开，断路器合闸，电机开始启动。在启动过程中，若发生一级故障，PLC进行相应的保护动作。启动完成后，“电机开/关指示灯”亮，电机正常运行。运行过程中，PLC依次循环检测电机是否发生相间短路、断相、低电压、单相接地、过负荷、过电流等故障，若有发生，PLC进行相应保护动作。关机时，PLC接到关机命令后，断路器跳闸，“电机开/关机指示灯”灭。故障声光报警后，按“报警复位按钮”复位。本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。 关键词：故障诊断 PLC 电机
PLC-based fault diagnosis system design Abstract This paper introduces the domestic electrical fault diagnosis system design, as well as existing problems, and introduced a programmable controller at the same time the working principle of selection basis. A PLC-based design of the electrical fault diagnosis system design, detail on the choice of Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300 S7-400PLC, according to the design requirements of the input and output of the PLC I / O for distribution, and preparation of the ladder diagram system operation. Prepared to boot, press the button after boot, the first detection circuit breaker status, if the initial state for closed circuit breakers, electrical not start, and sound and light alarm. If the circuit breaker to disconnect the initial state, the circuit breaker reclosing, the electrical start. Start in the process, if a failure occurred, the protection PLC corresponding action. Start after the completion of "motor on / off indicator light"-liang, the electrical normal operation. Running process, PLC followed by motor cycle test whether there has been a phase short circuit, breaking phase, low-voltage, single-phase - to-ground, overload, over-current fault, and so, if occurred, PLC protection action accordingly. Shutdown, PLC received shutdown orders, tripping circuit breakers, "Motor on / off indicator light" eliminate. Fault sound and light alarm at the "Alarm reset button" reset. This choice is based on the design of the motor PLC fault diagnosis system design. Key words: Fault Diagnosis, PLC, Motor
风力发电机状态监测与故障诊断技术综述
风力发电机状态监测与故障诊断技术综述 发表时间：2018-10-31T18:58:28.857Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：李博华[导读] 随着信息技术发展速度的不断加快，信息技术的应用范围也开始变得越来越广了，在新能源领域信息技术得到了非常好的应用 华电山东乳山新能源有限公司 摘要：随着信息技术发展速度的不断加快，信息技术的应用范围也开始变得越来越广了，在新能源领域信息技术得到了非常好的应用，风力发电技术作为新能源领域中的一个非常重要的组成部分，其的故障诊断技术和发电机状态监督在风力发电运行过程中发挥的作用是非常重要的。本文就风力发电机故障诊断技术和状态监督进行分析，希望能够在一定程度上促进我国风力发电行业的发展。 关键词：风力发电；发电机；状态监测；故障诊断；机械故障；电气故障；振动故障 目前我国风力发电技术在发展过程中仍旧存在着很多的问题，其中对风力发电影响最大的就是风力发电机故障诊断技术和状态监测这两个问题。要想让风力发电产业得到更加快速的发展，故障诊断监测系统必须要对发电机各个零件的运行状态进行实时监督，只有这样才能够及时的根据风力发电机的电压、温度、震动来对发电机的状况进行准确的诊断，才能够在发电机出现问题的第一时间就能够及时的找到解决办法，我国风力发电机的运行效率才能够得到提升。 １风力发电机常见运行故障监测及诊断 双馈风力发电机常见运行故障可分为机械故障和电气故障２类：机械故障包括发电机振动过大、轴承故障、轴系不对中故障、转子质量不平衡故障、机座松动、转子偏心故障等；电气故障包括线圈短路、绝缘损坏、气隙不均衡、三相不平衡等。 1.1机械故障信号监测与诊断 通常可通过监测发电机的振动、温度、转速等信号诊断发电机轴承故障、轴系不对中、转子质量不平衡、机座松动、转子偏心等机械故障。 一旦发电机在运行的过程中出现故障的化，我们可以通过发电机输出的电流、功率、电压等的不同频率来对发电机的故障进行分析。如果是发电机的轴承出现问题的话，那么番点击在进行运行的过程中就非常出现高频率的震动，一般情况下发动机出现故障的高频率震动，是发动机正常震动的一千多倍，如果发动机故障过于严重的话，那么发动机的震动可能就会变得更严重，这个时候故障诊断系统就可以通过振动传感器来获取外界的信号，才能够及时的发动机的故障机进行处理。 1.2电气故障信号监测与诊断 如果是发动机电气出现问题的话，那么故障检测系统在对发电机进行检测的过程中，就可以通过对发电机定子线圈的电压、温度等来对发电机的故障进行判断，能够引起发电机电气出现故障的原因主要有相间短路、匝间短路、和层间短路等，因此一旦发现是翻地啊你电气出现故障的化，就会重点对发电机进行短路检测。在进行故障诊断的过程中，我们可以通过发电机的电压和电流、转子扭矩来对发电机的运行状态进行测量。 如果通过检测我们发现时由于相间短路的原因导致发电机再出现故障问题的话，我们就可以发现发电机的温度和电磁场都会发生非常大的变化，故障的特征也会随着时间的增加而变得特别明显。要想快速的检测出发电机出现故障的原因，我们科技直接对发电机的振动、温度和电流进行采集，这样就能够在最短的时间之内诊断出发电机短路故障了。相间短路一般主要包括三相短路、单相短路、两相短路。发电机电气参量监测技术是通过测量发电机电流、电压和功率的高频分量实现对发电机机械故障的分析和判断。 2仿真计算及故障模拟实验研究现状 2.1风力发电机数学建模仿真 对双馈风力发电机故障诊断技术的研究主要包括故障仿真和实验模拟２种途径。常用的故障仿真建模方法主要从“场”和“路”的角度对双馈风力发电机建立物理模型和数学模型。从“路”的角度出发，根据多回路理论和发电机的数学方程，在MATLAB／Simulink中建立双馈发电机的数学模型，可模拟双馈发电机的正常情况和故障情况，李俊卿等通过该方法模拟了定子、转子绕组匝间短路故障，结果表明定子线电流相位差、负序电流、负序电流与正序电流之比均可以作为判断匝间短路的特征参量。王德艳和王栋采用多回路理论建立了双馈风力发电机绕组匝间短路故障数学模型，分析了不同故障程度下的定子支路电流、定子线电压、定子线电流的变化特征，结果表明：发电机故障相电流远大于正常状态时的相电流；三相电流之间的相位不再对称；绕组故障程度与相电流大小成正比。 2.2风力发电机仿真实验平台 对风力发电机进行故障监测及故障诊断技术的研究时，可以搭建风力发电机故障模拟平台并进行故障信号模拟，验证各故障诊断算法。D.Casadei等搭建了风力发电机实验台，通过在定子或转子某相串联１个与该相电阻值相等的电阻完成定子不平衡故障或转子不平衡故障模拟实验。Yang等人搭建的实验台可以模拟发电机定子绕组短路故障、发电机转子不平衡故障、传动系机械故障等，该平台也能通过连接外部电阻箱来模拟转子三相不平衡故障。Simon Jonathan Watsom等建立了基于振动信号分析的双馈风力发电机的监测与诊断系统的实验平台。Lucian Mihet Popa等搭建的风力发电机的实验模拟平台含有滑环的双馈式绕线感应发电机，实验平台模拟的故障主要包括定子绕组匝间短路故障、定子不平衡和转子不平衡故障。魏书荣等搭建了双馈风力发电机定子内部故障实验装置，发电机的定子出线端与可调节负载、录波仪连接，用于模拟双馈发电机定子内部故障。 ３风力发电机状态监测系统 传统的风力发电机在线状态监测系统往往仅采集发电机的振动信号，通过分析振动信号判断机组各部件的运行状态，如瑞典SKF公司研制的IMX-W在线监测系统、新西兰况德实仪器公司研制的Turningpoint在线监测系统、丹麦B＆K公司研制的PULSEＥ噪声振动分析系统、美国DE公司Bent-iy分部研制的Trendmadter在线状态监测系统、德国PRUFTECHNIK公同研制的VIBXPERT、VIBROWEB-XP系统。德国FAG|公司研制FAGX1系统等。国内有西北工业大学研制的CDMA-6100状态监测与故障诊断系统|、中自庆安的CS2000风力发电机组状态监测与分析系统.北京威锐达测控系统有限公司研制VibDAQ网络化离线监测系统，东方振动和噪声研究所研制的DASP监测系统，阿尔斯通创为实技术发展有限公司研制的S8100系统等。