电机运行过程中故障诊断与解决措施

李旭东

摘 要：改革后，我国的科学水平不断进步，带动了个领域的发展。目前，电机是电场核心运行设备，在实际运行过程中，电机容易出现各种各样故障，针对该问题，提出了电机运行过程中故障诊断与解决措施。根据电机不同结构，分析电机启动控制线路故障原因和转子故障原因，并提出相应解决措施，使电机能够重新安全稳定运行。

关键词：电机运行;故障诊断;启动控制线路;转子

引言

电机广泛应用在机械制造、冶金煤炭和石油化工等生产领域，对国民经济的发展具有支撑性的作用，然而由于电机所处的工作环境和运行方式的不同，每年均会发生因电机故障导致的各种生产线停产的事故，严重破坏生产秩序，制约着生产节奏，因此寻求一种可靠的电机诊断技术用于指导电机的日常保养，开展针对性的周期维护工作对生产线的稳定运行具有重要的意义。

1电机故障诊断方法的研究现状

电机故障诊断开始于上世纪六七十年代，历经事后维修、基于CBM状态维修（Condition - basedmaintenance）、PM预测维修（Predictive Maintenance）等阶段，从而逐步加强电机运行系统的稳定性、安全性、可靠性、维修经济性。但是由于电机故障诊断来自于电机本身结构复杂性，故障关联影响，以及电机涉及机械、电气等故障诊断问题，因而对电机故障诊断极为复杂，涉及技术较多。基于传统电机故障诊断方法一般根据建实际测量电机运行参数基础上，采用信号处理方法，提取一些故障特征量进行诊断分析。随着对电机模型深入研究及实际应用工程参数分析的研究，对异步电机定子电流包含的电机运行状态信息及信号的分析，开展了电机电气类故障检测和电机振动信号、故障交互影响等研究，并且基于电机运行状态的特征量分析，提取出关键故障特征量进行电机故障诊断识别，大大提高了故障检测水平和能力。通过对比分析现场动力运行系统中记录的各类电机运行历史数据，对于电机运行条件、调节方式、变负荷运行状态、电机轴承振动特性、节能效果等方面进行分析，研究转速大范围变化状态下的电机结构共振问题，同时研究故障信号特征提取方法，比如傅里叶短时变换算法、魏格纳一维尔分布、经验模态分解、小波变换等，引入信号分析应用到电机运行状态检测和故障诊断中，极大提高了信号高频部分的频率分辨率。

随着人工智能、机器学习技术的应用，智能获取数据驱动信息，实现设备自动学习及记忆诊断，最大程度减少人为性干预，从而实现机械故障诊断大数据化与智能化，完成整个电机运行状态的识别，利用小波尺度域滤波消除干扰噪声，提高关联维数计算的准确性和稳定性。

2电机运行过程中故障解决措施

2.1电机转子解决措施

采用信号注入法，其基本思想是：在电机定子绕组中，用频率信号之外的电源频率分量，为电机定子绕组产生与负序旋转磁场引入的转子绕组不对称的新元件，从而产生新的故障特征元件，从而避免电源频率分量的影响。这种电源是由晶闸管逆变器提供的，它的电压和电流含有大量的谐波，这些谐波在某种程度上可以被视为注入信号。所以在消除电机噪声之前，先采集电源定子电流信号，分析电机故障简单实用。

2.1.1钢转子绕组

关于钢转子绕组故障解决措施如下所示：转子铜杆断条的主要原因是铜杆焊接处脱焊和短路环，此时，处理更加方便，就像对电机处理一样，先清理，再焊接。电机运转时间长，转子上有大量灰尘、油污、苔藓可以清洁。要用锉刀和电动研磨机耐心地研磨，而且必须研磨干净，不然无法焊接一半。中间的转子槽已被发现铜杆折断，破碎的铜棒应全部打碎，然后对核心部位的杂物进行仔细清理，根据槽的大小，将新的铜棒推入投币孔。用端环焊接牢固。将环氧树脂填充于转子槽的气隙中，使铜棒与铁芯凝固为一体，可有效防止铜棒内部振动，防止疲劳断裂。

2.1.2铸铝转子绕组

关于铸铝转子绕组解决措施如下所示：（1）让生产厂家重铸;（2）在熔炼整个转子铸铝后，改用铜带子。特定程序是：铸铝完全熔化后，空心铸铝槽，增加整个紫铜带，形成几个矩形的平行六面体，根据槽的形状和大小，以及它的表面积应该小于2/3的油罐区域，这样就可以避免这样的问题，比如减小扭矩时开始减小，定子电流增加时开始减小，使汽车在全负荷下平稳运行，铜带子的长度和宽度要符合一定的比例，槽内不能有过多的间隙，以免振动。

2.2电机振动故障解决措施

电动机振动故障主要由于机轴承振动超标、电机轴承温度过高、叶片磨损、动叶卡涩、漏油、旋转失速与喘振、电磁振动和转子产生的机械振动等原因造成。电机轴承振动超标主要原因在于叶片非工作面积灰、叶片磨损、叶片腐蚀等。电机轴承振动超标极容易造成电动机螺栓松动、轴承和叶片的损坏、机壳等部位的损坏故障。电机叶轮气流由在叶片非工作面产生旋涡，气流中积灰累积达到一定阀值时，将在各叶片上积灰不均匀，容易造成叶轮质量的动态不平衡分布，造成电机振动增大。电机叶片发生磨损时，叶轮动平衡状态发生变化，导致导致电机振动缓慢上升;另外电动机处于低温腐蚀状态下，容易造成腐蚀小薄钢片脱落直接打在叶片上，造成叶片的动不平衡鞥形成振动;再有，风道系统振动导致电机负荷增大，电机轴承的振动会逐渐加大，再有电机内风叶与静止结构发生碰摩、叶片松动使其晃度变大、轴与轴承松动、轴承损坏、主轴弯曲等也容易引起电动机振动加剧。另外，转子过临界转速引起共振、联轴器中心偏差大、基础或机座刚性不够、原动机振动等原因，产生电动机振动超标现象。电动机轴承温度异常升高原因主要在于轴承冷却不足、润滑效果不良、轴承发生异常;电动机漏油主要是因为轴承骨架油封密封老化、变形、润滑油质不合格、轴承杂质进入润滑系统损伤磨坏密封件，轴承箱骨架油封压环外锁紧螺母松动造成润滑油系统漏油等原因引起;动叶卡涩主要在于电动机动叶片与轮毅间存在空隙，不完全燃烧碳垢、灰尘落入空隙，引起动叶调节困难;旋转失速和喘振是电动机的两种基本异常工况，由于气流发生离心造成大量区域涡流容易引起电机旋转失速。喘振是因为电机处在不稳定的工作区运行出现流量、风压大幅度波动的现象，产生旋转气流。电机内电气回路产生电磁振动和转子产生机械振动，导致三相电压、电流不平衡、转子笼条断裂、各相电阻电抗不平衡、电机设计缺陷、定转子气隙不均匀、线圈松动等引起电磁振动增大;再有轴颈椭圆、电机转子动平衡不良、轴承座固定螺丝松动、轴承跑内圈、轴承跑外圈、轴承中心不正、轴颈轴套配合紧力不够，轴承间隙过大等容易引起电机转子机械振动增大。

结语

电机运行过程中故障会导致相关生产或工艺设备非正常运行，造成生产停顿，重要设备停用，日常生活不方便，给个人和企业带来无法弥补的经济损失，甚至带来灾难性的后果。电机故障诊断技术是在了解、总结反映电机故障前后运行状态的物理量变化规律的基础上逐步发展起来的，从根本上讲，在电机负荷运行或微小拆卸時，通过对其状态参数的检测与分析，就能判断出是否有异常，故障发生的位置及原因，以及对设备及未来状态的预测，从而及时维修车辆。

参考文献

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