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异步电动机集群初发故障在线检测系统

Motor Aggregation Incipient Fault Online Detector

 

一、系统简介

本系统采用技术是由华北电力大学副教授、清华大学博士后许伯强先生及团队,在追踪比对大量国际国内相关技术的基础上,历经十数年而研制成功的国家自然科学基金项目,是具有国际先进水平的突破性技术。

异步电动机集群初发故障在线检测是指直接针对支撑某一生产、任务或流程的“异步电动机集群”而实施定子绕组匝间短路故障、转子断条故障以及轴承故障等初发性故障检测。应用本系统可以实现对异步电动机的远程监控、自动巡检、自动报警、快速诊断、历史数据打印等功能,有效保障安全高效生产,提高经济效益。

 

二、系统应用的意义

异步电动机故障检测技术的出现、发展、应用引发了异步电动机维修体制的一次革命,使传统的事后维修、定期检修方式逐步转变为预知维修方式。异步电动机集群初发故障在线检测系统针对异步电动机集群中的每一台异步电动机进行实时、在线的定子绕组匝间短路、转子断条以及轴承等初发故障检测,可以在毫不干扰异步电动机当前运行状态的前提下、于故障初发阶段即行报警,并向现场技术人员提供必要信息以合理安排、组织预知维修,从而避免事故停机,减少故障损失。

三、系统实施方案

异步电动机集群初发故障在线检测系统,针对异步电动机集群中的每一台异步电动机,实现初发性定子绕组匝间短路、转子断条与轴承故障的高灵敏度/高可靠性检测。

1、总体方案

针对异步电动机集群,设置一后台监控终端,即后台服务器计算机;

针对每一台异步电动机,设置一就地检测单元,采集、处理电机定子电压与定子电流信号,实施定子绕组匝间短路、转子断条以及轴承等初发故障的就地检测、结果显示;

后台监控终端通过Ethernet网络与各个就地检测单元通讯,通过后台监控终端,可以监控各个就地检测单元、读取其数据、显示各台异步电动机的参数、状态。总体方案可以采用图1形象描述。

1异步电动机集群初发故障检测系统

2、硬件组成

后台监控终端采用研华工业控制计算机(定制)。

就地检测单元为IPC-2U型号。IPC-2U基于威盛 VB7007 C7-1.5G主板、全汉 FSP-180-50PLA电源以及高速、同步信号采集板卡(定制)。其外形参阅图2、基本特点参阅表1

各个就地检测单元组屏/柜安装,如图3、图4所示。

 

2 就地检测单元IPC-2U

 

3 就地检测单元组屏/

4 就地检测单元组屏/

型号

IPC-2U

外形尺寸 (mm)

240mm×460mm×90mm(H×L×W)

重量 (kg)

10

就地故障检测

就地显示

安装方式

组屏/          每一标准屏/柜内嵌10

必须将电机电压(PT二次)、电流(CT二次)信号引至所组屏/

1 就地检测单元基本特点

3、系统设备清单

序号

 

数量

 

1

研华工业控制计算机

1

服务器,配备1000M光纤网卡(含后台监控终端软件包MFD-Server2010

2

三星 22” 液晶显示屏

1

 

3

工业以太网交换机

1

16

4

光纤收发器

2

1000M

5

光纤

?米

与用户协商

6

终端计算机IPC-2U

?台

电机检测终端(含就地检测软件包MFD-Unit2010

7

工业控制柜

1

包括配件,800mm×800mm×2200mm(W×D×H)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4、基本参数

4.1、形体参数(可能适时调整) 尺寸:约430×300×250mmL×H×W  重量:10.0kg

4.2、笔记本计算机配置   可根据用户需要定制并因之变化或随笔记本计算机发展、流行趋势而调整。

4.3、工作电源     交流90~264V47~63Hz

4.4、输入电压(线电压) 额定值:~380V,允许25%超限(可根据用户需要定制,如~100V~650V

4.5、输入电流(线电流)额定值:~10A,允许25%超限(可根据用户需要定制,如~20/200A~30/300/3000A

4.6、量测精度   电压:±0.2%F.S.)电流:±0.2%F.S.)功率:±2.0%F.S.)频率:±0.02Hz

4.7、定子绕组匝间短路故障检测(以~380V3kWY100L-2型异步电动机为例)

短路匝数3匝、匝间短路电流2.5A情况下予以可靠检测。

4.8、转子断条故障检测(以~380V3kWY100L-2型异步电动机为例)

1根导条断裂情况下予以可靠检测。

4.9、轴承故障检测(以~380V3kWY100L-2型异步电动机为例,轴承型号6206

外滚道出现一直径1.5mm孔型磨损情况下予以可靠检测。

4.10、选用环境工作温度:-5~45  相对湿度:5%~93%

5、图6分别表示硬件组成与软件流程。

 

5硬件组成

 

6软件流程

四、系统实施后的经济效益

异步电动机集群初发故障在线检测系统能够对电机进行“安全和寿命管理”,从而大大减少检修时间、避免安全隐患、可靠保障企业生产能力。相关资料和用户数据统计表明:该系统可以帮助企业——减少近30%的维护成本及不必要的停机时间、提高产量 2-40% 、减少维修费用 15-60% ,其获利与投资比高达 17:1

五、系统的行业地位

异步电动机集群初发故障在线检测系统具备原创性,已经通过电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心的性能检验。

异步电动机集群初发故障在线检测系统内含国家实用新型专利1 项(异步电动机初发故障在线检测仪 ZL 200720100877.3),国家发明专利1 项(异步电动机轴承故障检测方法 ZL 200710061633.3)。

对于定子绕组匝间短路故障,实验结果表明:在短路匝数约为一相绕组串联匝数的2% ,匝间短路环电流约为0.5 倍额定电流时,异步电动机集群初发故障在线检测系统即予以可靠检测,这一技术指标达到国际先进水平。

对于转子断条故障,实验结果表明:对于轻微的转子断条故障(1 根导条断裂),异步电动机集群初发故障在线检测系统即予以可靠检测,这一技术指标达到国际先进水平。

对于轴承故障,实验结果表明:对于轻微的轴承故障(外表面电蚀钻孔 直径1.5mm),异步电动机集群初发故障在线检测系统即予以可靠检测,这一技术指标达到国际先进水平。

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