淺談異步電機(jī)的故障診斷與診斷措施

摘要：異步電機(jī)在生產(chǎn)性行業(yè)扮演著重要角色，它是工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備。在發(fā)生故障時(shí)，不僅會(huì)對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí){到現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全。因此，異步電機(jī)的故障診斷具有重要的研究意義。筆者以三相異步電機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其故障診斷及措施進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī);故障診斷;診斷方法

電機(jī)的種類(lèi)多，用途廣，遍布在人們的生產(chǎn)生活中。但是，由于不同的電機(jī)材料不同，工藝不同，工作環(huán)境也都很復(fù)雜。工作在工廠的大型電機(jī)常年不停歇，不檢修，受周?chē)鷱?fù)雜環(huán)境和超負(fù)荷工作的影響，當(dāng)電機(jī)突然出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)品量，對(duì)于不同環(huán)境的電機(jī)操控人員素質(zhì)不同，操作不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)生故障。因此，為了保證生產(chǎn)生活安全、高效率、優(yōu)質(zhì)、低耗運(yùn)行，電機(jī)故障診斷具有重要研究意義。筆者將通過(guò)對(duì)異步電機(jī)的常見(jiàn)故障類(lèi)型為研究重點(diǎn)，結(jié)合工作實(shí)際，對(duì)異步電機(jī)的故障診斷和診斷措施進(jìn)行進(jìn)一步闡述。

一、電氣故障

三相異步電機(jī)的電氣故障可分為兩大類(lèi)：定子故障和轉(zhuǎn)子故障。

定子故障包含了定子繞組故障和外部故障。定子繞組最常見(jiàn)的故障是線圈短路，這就相當(dāng)于該線組繞組匝數(shù)減少導(dǎo)致了三相電流的不穩(wěn)定，引起相間短路故障或局部接地故障。產(chǎn)生此故障的原因主要有：開(kāi)關(guān)浪涌、雷擊、鋼絞線振動(dòng)、背部電暈或是局部放電、匝間絕緣處的化學(xué)反應(yīng)、熱降解或鋼絞線和匝間絕緣材料不良而引起。

轉(zhuǎn)子故障包含了轉(zhuǎn)子斷條、轉(zhuǎn)子彎曲故障。轉(zhuǎn)子斷條故障是三相異步電最為常見(jiàn)的故障之一。其產(chǎn)生故障的原因有：生產(chǎn)水平低、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、沖擊載荷頻繁、制造工藝粗糙、人為誤差控制等。因此，在日常工作中，對(duì)三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子鏈條故障應(yīng)當(dāng)定期、及時(shí)的診斷和維修，避免因故障導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的停滯。轉(zhuǎn)子彎曲是指轉(zhuǎn)子中心與旋轉(zhuǎn)軸線不重合的情況，一般分為永久性彎曲和熱彈性彎曲兩種。當(dāng)出現(xiàn)永彎曲后無(wú)法恢復(fù)的狀況稱為永久性彎曲，產(chǎn)生的原因有制造過(guò)程中轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，材質(zhì)選取不良，長(zhǎng)期擺放位置有誤等。因受熱膨脹而造成轉(zhuǎn)子的彎曲稱為熱彈性彎曲，一般出現(xiàn)熱彈性彎曲后可恢復(fù)因此也稱為臨時(shí)性彎曲。在未達(dá)到材料所允許的溫度極限時(shí)，通常轉(zhuǎn)子溫度均勻后這種彎曲會(huì)自行消失。當(dāng)發(fā)生熱彈性彎曲后，若不立即停機(jī)，就可能使轉(zhuǎn)子由暫時(shí)的熱彎曲發(fā)展為永久性彎曲。

二、機(jī)械故障

三相異步電機(jī)的機(jī)械故障可分為三個(gè)部分：負(fù)載故障、軸承故障和偏心故障。

負(fù)載故障主要是指三相異步電機(jī)的負(fù)載發(fā)生波動(dòng)導(dǎo)致的故障。此故障通常易發(fā)于電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載情況下工作而定子電流大于額定值的情況下。工作人員可通過(guò)卸下異步電機(jī)負(fù)載，讓電機(jī)在空載情況下運(yùn)行的狀態(tài)下，感受電機(jī)外部是否有明顯過(guò)熱的現(xiàn)象發(fā)生來(lái)診斷此故障。軸承故障會(huì)引起異步電機(jī)的異常振動(dòng)、噪音較大、電機(jī)內(nèi)外部溫度升高等不良表現(xiàn)，從而導(dǎo)致電機(jī)損壞，導(dǎo)致嚴(yán)重故障發(fā)生。軸承作為異步電機(jī)的關(guān)鍵部分，若是日常保養(yǎng)維修不當(dāng)，極易發(fā)生故障，其導(dǎo)致故障的主要原因有三個(gè)方面，一是外部振動(dòng)造成的故障。在日常搬運(yùn)時(shí)因固定不當(dāng)不慎發(fā)生摔落等情況造成軸承內(nèi)部發(fā)生振動(dòng)或位移造成的故障;二是錯(cuò)誤的安裝和裝配造成的故障。一旦軸承發(fā)生故障，將會(huì)影響電機(jī)的正常使用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅電機(jī)的有效壽命;三是外部環(huán)境和保養(yǎng)不足造成的故障。在對(duì)電機(jī)進(jìn)行潤(rùn)滑油保養(yǎng)時(shí)，如果保養(yǎng)劑潤(rùn)滑程度不足或是遭到外部污染，必然會(huì)導(dǎo)致電機(jī)軸承的故障。偏心故障又包含靜態(tài)偏心、動(dòng)態(tài)偏心和混合偏心三種情況。偏心故障通常是由于電機(jī)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、軸承過(guò)熱或是遭受?chē)?yán)重磨損、轉(zhuǎn)子剛度不足或因安裝不良所引起的。當(dāng)偏心程度較重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致異步電機(jī)發(fā)生重大故障甚至燒毀報(bào)廢。

三、異步電機(jī)故障診斷基本措施

三相異步電機(jī)常用故障診斷措施主要包含以下幾點(diǎn)，現(xiàn)就其類(lèi)型及原理一一列舉并作出簡(jiǎn)單分析：1、絕緣法。此法可通過(guò)絕緣的診斷方法來(lái)判定電機(jī)的絕緣程度，進(jìn)一步推算出電機(jī)的剩余擊穿電壓和使用壽命。2、化學(xué)診斷法。在電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油和部分絕緣材料的分解物、或是軸承及密封件的磨損碎屑，經(jīng)過(guò)對(duì)比其中化學(xué)成分的含量和比例，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和診斷電機(jī)相關(guān)部件的故障程度。3、噪聲檢測(cè)法。此法較為簡(jiǎn)單常用，在電機(jī)工作時(shí)，若工作人員發(fā)現(xiàn)電機(jī)的噪聲發(fā)生較大變化時(shí)，可初步診斷為電機(jī)出現(xiàn)故障。通過(guò)分析和進(jìn)一步深入檢測(cè)，可以診斷電機(jī)的具體故障。4、溫度分析法。正常情況下，電機(jī)上會(huì)安裝溫度檢測(cè)器，可用于檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部溫度的實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)，若電機(jī)溫度出現(xiàn)較大程度變化，工作人員可以通過(guò)分析溫度數(shù)據(jù)診斷電機(jī)是否發(fā)生故障。5、振動(dòng)分析法。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部會(huì)發(fā)生振動(dòng)，若出現(xiàn)異常振動(dòng)，工作人員通過(guò)觀察可以大致診斷出電機(jī)故障出現(xiàn)的部位或是類(lèi)型。此法雖簡(jiǎn)單易行，但是可能會(huì)受到工作環(huán)境的影響，難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確有效的診斷。6、電流分析法。根據(jù)研究表明，電流檢測(cè)已經(jīng)被業(yè)界證明為是對(duì)電極、軸承和機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康檢測(cè)最為有效和便捷的方法。電流分析法是指在電機(jī)發(fā)生不同故障時(shí)表現(xiàn)在定子電流的幅度和波形是不同的，因此可以通過(guò)分析定子電流判斷出電機(jī)的故障類(lèi)型。7、磁通檢測(cè)法。此法是指工作人員使用探測(cè)線圈來(lái)對(duì)電機(jī)故障造成的磁通改變來(lái)診斷電機(jī)的運(yùn)行情況，以此來(lái)判斷電機(jī)發(fā)生故障的類(lèi)型和嚴(yán)重程度。

結(jié)語(yǔ)

本文以三相異步電機(jī)常見(jiàn)故障診斷為研究主題，分別對(duì)兩種類(lèi)型的故障進(jìn)行了研究分析，對(duì)三相異步電機(jī)常用故障診斷措施進(jìn)行了較為直觀的對(duì)比，取得了一些成果。在完成文章的過(guò)程中，筆者通過(guò)研讀文獻(xiàn)、深入研究、結(jié)合實(shí)際，深知在現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)中異步電機(jī)有著舉足輕重的作用，一旦電機(jī)出現(xiàn)故障而不能及時(shí)診斷和修理，將會(huì)為企業(yè)、工廠和日常生活帶來(lái)極大的損失和不便利。作為電器工程師，筆者同時(shí)也希望后續(xù)能夠?qū)⒋搜芯砍晒麘?yīng)用到實(shí)際工作中去，全力保障好企業(yè)的生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：陳新培，男，本科，電工技師，主要從事現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備維護(hù)工作。