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電機(jī)電器狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷
電機(jī)電器狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷
[摘 要]電機(jī)電器狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷是設(shè)備故障診斷技術(shù)的一部分內(nèi)容，明確并掌握電機(jī)電器故障診斷技術(shù)的原理、特點(diǎn)和方法等基本內(nèi)容是一名合格的電氣設(shè)備維護(hù)和管理人員所必備的知識(shí)，也是保障和提升電氣設(shè)備維護(hù)管理水平、確保電氣設(shè)備安全正常運(yùn)行所必須的客觀條件。
本文將當(dāng)前電機(jī)電器故障診斷技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行概述，并介紹電機(jī)電器故障診斷技術(shù)的常用技術(shù)，重點(diǎn)論述電機(jī)電器狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的方法和流程。
[關(guān)鍵詞]電機(jī)電器 電氣設(shè)備 狀態(tài)檢測(cè) 故障診斷
引言
設(shè)備診斷技術(shù)對(duì)保證設(shè)備的正常運(yùn)行來(lái)說(shuō)具有及其重要的現(xiàn)實(shí)意義，可以在設(shè)備帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)或者基本不拆卸的情況下通過(guò)檢測(cè)和分析設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)判，判斷其是否存在故障、異常，并發(fā)現(xiàn)異常和故障的具體位置和趨勢(shì)，進(jìn)而安排合適的修整方案。
設(shè)備診斷技術(shù)包含三大部分的內(nèi)容，即檢查和發(fā)現(xiàn)異常――診斷故障類型和部位――分析故障類型，在此過(guò)程中需要用到的最基本的技術(shù)為檢測(cè)、信號(hào)處理、識(shí)別、預(yù)測(cè)技術(shù)。
一、電機(jī)電器故障診斷技術(shù)的特點(diǎn)
首先，電機(jī)電器故障診斷技術(shù)涉及的領(lǐng)域較多，需要用到較多領(lǐng)域的技術(shù)知識(shí)，如電機(jī)學(xué)、高電壓技術(shù)、材料工程學(xué)、信息工程學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。
從電機(jī)電器的工作原理出發(fā)，其內(nèi)部系統(tǒng)十分復(fù)雜，包括電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)以及絕緣系統(tǒng)和通風(fēng)散熱系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等等多個(gè)獨(dú)立而又相互聯(lián)系的系統(tǒng)。
當(dāng)電機(jī)電器運(yùn)行過(guò)程中出行故障時(shí)，都會(huì)涉及到這些獨(dú)立系統(tǒng)的故障。
因而檢修人員必須具備較高的綜合素質(zhì)，對(duì)電機(jī)電器涉及的領(lǐng)域都要有所涉獵。
其次，檢修人員必須熟悉診斷的對(duì)象。
電機(jī)電器內(nèi)部各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)相互交錯(cuò)相互聯(lián)系，出現(xiàn)故障的表現(xiàn)和原因往往十分多元化，涉及的不同系統(tǒng)較多，這無(wú)疑增加了電機(jī)電器整修的難度，因而檢修人員必須對(duì)電機(jī)電器的運(yùn)營(yíng)過(guò)程、內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
工作方式和負(fù)荷具有詳細(xì)的了解，并對(duì)常見(jiàn)的故障及其可能的產(chǎn)生原因具有一定的熟悉度和系統(tǒng)化的了解。
最后，必須將其與繼電保護(hù)系統(tǒng)嚴(yán)格區(qū)分開(kāi)來(lái)。
繼電保護(hù)系統(tǒng)僅在故障發(fā)生時(shí)才產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，沒(méi)有預(yù)防和預(yù)測(cè)的功能，而點(diǎn)擊診斷技術(shù)不僅可以根據(jù)早期出現(xiàn)的現(xiàn)象對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，還可以對(duì)已發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行一定程度的診斷和發(fā)展趨勢(shì)分析，并據(jù)此給出科學(xué)合理的檢修方案。
所以不能用單純的繼電保護(hù)來(lái)完全替代電機(jī)診斷技術(shù)，否則可能會(huì)給設(shè)備帶來(lái)無(wú)法估量的損失和傷害。
二、電機(jī)電器故障診斷常用的技術(shù)
電機(jī)電器設(shè)備的故障診斷手段較為豐富，而且涉及領(lǐng)域廣泛，屬于新技術(shù)領(lǐng)域，目前常用的電機(jī)電器診斷技術(shù)有以下幾種：
(1)鐵譜技術(shù)(或稱鐵相學(xué))：在70年代，出現(xiàn)了一種主要通過(guò)對(duì)機(jī)械內(nèi)部磨損顆粒的大小、形態(tài)和成分進(jìn)行分析，來(lái)得到機(jī)械在工作摩擦?xí)r的磨損狀況及機(jī)理等信息的技術(shù)，在早期機(jī)械設(shè)備的節(jié)能和潤(rùn)滑劑方面的研究應(yīng)用較為廣泛。
由該技術(shù)衍生而來(lái)的便是鐵譜技術(shù)，它是將從潤(rùn)滑油樣中的磨損顆粒檢測(cè)并分離出來(lái)的技術(shù)，其中需要用到的儀器就是鐵譜儀，其原理就是借助磁場(chǎng)將潤(rùn)滑油中的磨損顆粒分離出來(lái)，并用分析式鐵譜儀進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
(2)紅外測(cè)溫和熱成像技術(shù)：在檢測(cè)設(shè)備溫度是否異常時(shí)常用的一種手段便是紅外測(cè)溫，可以不用接觸到物體就獲取其溫度，使用的方法是測(cè)量物體輻射的紅外光的方法。
(3)聲發(fā)射技術(shù)：當(dāng)機(jī)械構(gòu)件的材料在力的作用下發(fā)生形變或者損壞時(shí)，就會(huì)以彈性波的形式向外釋放出變性能，此種現(xiàn)象為人稱為聲發(fā)射。
但是這只是形象的說(shuō)法，人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍并不能捕捉到這種聲發(fā)射，只能通過(guò)靈敏的儀器將其檢測(cè)出來(lái)，并進(jìn)行相應(yīng)的分析，再根據(jù)檢測(cè)到的聲發(fā)射信號(hào)判斷出發(fā)射源(即變形部位)的具體位置。
(4)力和扭矩的檢測(cè)：在測(cè)量力和扭矩的過(guò)程中最常用也是最基本的方法是使用應(yīng)變片。
機(jī)械設(shè)備處于工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)被測(cè)量部位承受應(yīng)力或扭矩，就會(huì)使應(yīng)變片發(fā)生形變，此時(shí)應(yīng)變片的電阻絲的長(zhǎng)度和截面尺寸也會(huì)隨之改變，此時(shí)用應(yīng)變儀進(jìn)行測(cè)量就可根據(jù)電阻值的變化得出該部位的應(yīng)變量，進(jìn)而經(jīng)過(guò)計(jì)算得到該部位此時(shí)承受的應(yīng)力和扭矩。
(5)電磁檢測(cè)：電機(jī)電器的內(nèi)部以及周圍磁場(chǎng)的測(cè)量也可以用于診斷和檢測(cè)設(shè)備的故障，也是一種較常用的檢測(cè)手段，而且測(cè)量的內(nèi)容可以是磁場(chǎng)的分布情況、諧波磁場(chǎng)以及漏磁場(chǎng)，一般而言測(cè)量的都是磁場(chǎng)分布中各點(diǎn)的磁通密度。
三、電機(jī)電器故障診斷的方法和流程
電機(jī)故障診斷中常用的方法有六種：
(1)電流分析法：對(duì)機(jī)械負(fù)載電流的幅值和波形的監(jiān)測(cè)以及頻譜的分析確定機(jī)械故障的原因和受損程度;
(2)振動(dòng)診斷：檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)頻率和幅度，對(duì)得到的信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理和分析，進(jìn)而診斷出受損部位和原因，再提出解決方案;
(3)絕緣診斷：以電氣試驗(yàn)和特殊的診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，主要針對(duì)機(jī)械內(nèi)部絕緣部位的故障預(yù)測(cè)和診斷，并對(duì)其壽命進(jìn)行預(yù)判;
(4)溫度診斷：監(jiān)測(cè)各部分溫度，對(duì)溫度不達(dá)標(biāo)的部分進(jìn)行故障判斷和預(yù)測(cè);
(5)換向診斷：針對(duì)直流電機(jī)的換向進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使用機(jī)械和電氣檢測(cè)的方式找出阻礙或者影響換向的因素，并制定應(yīng)對(duì)措施;
(6)使用VA診斷技術(shù)(振聲制定技術(shù))，采集診斷對(duì)象的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)，分別進(jìn)行處理后綜合診斷，可以在很大程度上提升診斷的準(zhǔn)確率。
設(shè)備的診斷過(guò)程主要包含了六個(gè)環(huán)節(jié)：傳感器、數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理、數(shù)據(jù)處理、診斷決策(需要借助診斷軟件)、運(yùn)行設(shè)備、采取技術(shù)措施。
某公司所屬的一臺(tái)風(fēng)機(jī)振動(dòng)較大，對(duì)其正常運(yùn)行產(chǎn)生了較大影響，受到委托我們對(duì)其進(jìn)行了振動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)的部位為電機(jī)兩端軸承和風(fēng)機(jī)兩段軸承。
根據(jù)得到的水平方向和垂直方向的振動(dòng)圖譜、波形圖和頻譜圖，判斷出此風(fēng)機(jī)存在不平衡故障，建議立即關(guān)閉機(jī)器，進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，之后獲得良好效果，機(jī)組故障清除成功。
四、結(jié)語(yǔ)
具體而言狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷的作用可以歸納為監(jiān)測(cè)與保護(hù)、分析與診斷和處理與預(yù)防三方面，可以極大地防止或減少機(jī)械突然出現(xiàn)故障而無(wú)法正常運(yùn)行給企業(yè)帶來(lái)?yè)p失。
不同的設(shè)備故障診斷技術(shù)和方法所需的成本不同，最佳的使用條件也不同，在情況復(fù)雜的條件下需要組合使用，因而在實(shí)際使用過(guò)程中，需要檢修人員必須對(duì)使用哪種技術(shù)最為便捷進(jìn)行綜合分析，得到最佳的應(yīng)對(duì)方案。
參考文獻(xiàn)
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