淺談電機綜合測試儀的應用

馮 磊

(江西銅業集團公司，江西 貴溪 335424)

1 引言

電動機是通過定子加對稱交流電源，形成氣隙旋轉磁場，依靠電磁感應作用，在轉子中感應電動勢、產生電流，進而產生電磁力和電磁轉矩，帶動轉子轉動，從而實現電能到機械能的轉換[1]。由于性價比高，而且適用性很強，電動機的運用非常廣泛，在工業生產、電力系統等方面都發揮著重大作用。針對常見的故障問題，便需要引起重視，通過有效的手段實現故障檢測和處置，減小這些故障對生產活動帶來的負面影響[2]。同以往電機檢測技術相比，一種全新的電機綜合測試儀檢測技術優勢顯著，以下就電機綜合測試儀、靜態檢測方法和動態檢測方法分別進行介紹。

2 電機綜合測試儀介紹

電機綜合測試儀是一種電機檢測硬件和測試數據分析軟件于一體的成套測試設備，集成了電機靜態、動態檢測技術，測試接線操作簡單、測試數據結果可視化、直接建立數據庫、可以長期進行跟蹤對比。擁有世界領先的電機狀態檢測及故障診斷分析管理系統,其專業的軟件、硬件,可為電機實現：

（1）預防故障發生:通過日常定期狀態檢測，判斷電機當前狀況，提前發現隱患，指導點檢員們及時預防、處理，將隱患消滅在萌芽狀態；

（2）診斷故障快速:在電機發生故障時快速診斷，確定故障原因；

（3）簡化檢測操作:因簡單連接即可檢測分析供電回路、絕緣、定子、轉子、氣隙、電能質量的健康狀態，使檢測操作高度集成簡化；

（4）科學管理數據:系統將每次檢測所得數據直接建立數據庫，對每臺電機狀態進行長期跟蹤，從而定性電機劣化趨勢，為車間決策服務。

其檢測參數如表1。

3 電機綜合測試儀靜態測試

電機綜合測試儀靜態測試是指電機在停止斷電狀態下進行的電機測試，靜態檢測包括四個項目:交流標準、PI極化指數、RIC轉子影響評估、步進電壓。

3.1 交流標準

交流標準檢測項目包括繞組電阻及三相繞組電阻平衡率、繞組電感及三相繞組電感平衡率、對地電容、絕緣電阻檢測值及更正值（換算值）。三相繞組電阻不平衡率一般是3%以上為戒備，即存在隱患，4%以上為告警，即不合格。三相繞組電感不平衡率一般是8%以上為戒備，即存在隱患，可能存在轉子鼠籠條斷條隱患。絕緣電阻值一般是150MΩ以下為戒備，即存在隱患，100MΩ以下為告警，即不合格。檢測結果后的處理措施共有兩種，戒備處理措施：需定期檢測，進行數據對比看有無繼續劣化趨勢。告警處理措施：加強點檢及檢測頻率，或視情況更換。

交流標準測試結果（圖一）

3.2 PI極化指數

PI值反映了電機整體絕緣狀況及綜合壽命。PI=10分鐘對地絕緣值/1分鐘對地絕緣值，因為PI是相對值，不受溫度和濕度的影響（溫度可5到10倍影響絕緣電阻值變化），傳統絕緣電阻R值，僅提供一個狀態點的值，且受溫度影響很大。PI高，整體絕緣良好，隨著絕緣逐漸老化，PI不斷降低。測試值在1.5以下為戒備，1以下為告警。戒備處理措施：需定期檢測，進行數據對比看有無繼續劣化趨勢。警處理措施：加強點檢及檢測頻率，或視情況進行絕緣處理。

表1

3.3 RIC轉子影響評估

RIC轉子影響評價測試結果（圖二）RIC轉子影響評價測試結果（圖三）

RIC測試原理是電動機在靜態下，通過按一定角度旋轉電機360度，通過剩磁發電，從而判斷電動機是否存在轉子偏心、斷條，定子匝間短路隱患。測出圖形為標準正弦波則正常，如波形有無畸變或波峰波谷不在同一水平線上則轉子存在隱患。圖二為氣隙偏心圖例，不偏心時應整體為水平方向。圖三為三相電感曲線變化較大，低影響轉子出現電感正弦波形，表明電機轉子剩磁不均勻，有斷條隱患出現。圖四為電機匝間短路（電感曲線兩低一高）。

3.4 步進電壓

檢測時，設置起始值，步進值，及終止值，儀器電腦程序自動逐級加壓。直觀顯示在各電壓等級下泄漏電流的變化情況，便于判斷電機在對應絕緣狀態下泄漏電流有無突變。圖五為電機步進電壓測試結果。

RIC轉子影響評價測試結果（圖四）

步進電壓測試結果（圖五）

4 電機綜合測試儀動態測試

電機綜合測試儀動態測試是指電機在帶電運行狀態下進行的電機測試，動態檢測包括五個項目，包括轉子評價、偏心、浪涌/啟動、電能、解調。

4.1 轉子評價

轉子評價是用來判斷電動機是否存在轉子斷條。通過看基頻兩側最近且對稱的波峰是否在藍線以下，如在則電機轉子正常。若超過黃色警戒線則存在隱患，應加強關注定期檢測，通過數據對比查看，是否有加劇劣化現象。若超過紅色警戒線則判斷電機轉子斷條。圖六為正常的轉子斷條特征譜線。

轉子評價測試結果（圖六）

4.2 偏心

偏心頻譜圖可以用來判斷轉子是否存在偏心問題。主要是看600～2500Hz之間是否有四個連續的波峰且間距相等，但頻率不能是基波的奇數倍（排除諧波影響），從而判斷電機轉子是否存在偏心，若有則電機轉子偏心，無則電機正常。圖七頻譜分析顯示在參考范圍內出現了四個連續的波峰，間距約為120，且不是基波的奇數倍，為顯示該電機出現偏心問題。

偏心測試結果（圖七）

4.3 浪涌/啟動

浪涌是監視電動機啟動時的電流，保存數據以便日后參照對比，看其是否存在異常。

電能質量分析測試數據（圖八）

4.4 電能

電能質量分析是監視電機在運行時的電壓電流是否異常。

4.5 解調

電流解調頻譜圖可以判斷電機基礎是否存在地腳松動及轉子是否平衡。通過多次測試所得的電流解調頻譜圖進行比對，一次測試所得的電流解調頻譜圖不能準確的反映出電動機的問題所在，看后面測得的頻譜圖與前一次測得的頻譜圖是否存在較大的偏差，若偏差較大則可能存在地腳松動及轉子不平衡/不對中的問題。圖九為解調測試數據，基礎松動特征頻率為1/2軸頻率，若此譜線峰值持續增大需檢查基礎螺栓是否松動。軸頻率=軸轉速/60。

解調測試數據（圖九）

5 電機綜合測試儀在貴溪冶煉廠的應用

相比以往傳統法測試電機需準備直阻測試儀、兆歐表、直流高壓發生器多臺設備，電機綜合測試儀高度集成了其全部功能，測試速度快、精度高、測試接線簡單、數據豐富、功能強大。

貴溪冶煉廠共有各類型電機總數達萬余臺，其中很多為司控廠控重大、關鍵設備，如熔煉車間的閃速爐排風機電機、轉爐排風機電機、環保風機電機、蒸汽干燥機電機、行車電機，硫酸車間的二氧化硫風機電機、濃酸泵電機，動力車間的制氧機空壓機電機、轉爐送風機電機等。

近幾年來共對這些電機定期進行了千余臺次測試，及時判斷電機性能狀況，提前發現隱患，將隱患消滅在萌芽狀態，建立了測試數據檔案，對每臺電機測試結果進行對比，從而判斷電機劣化趨勢，為車間設備管理提供參考依據，特別是在年修前對各車間重點電機進行測試，視狀況為外送進行保養維修提供了依據，確保設備不欠修、過修，節約了維修費用，提升了車間設備管理水平。

6 結束語

通過電機綜合測試儀在的成功應用，大幅提高了電機測試的高效精準，為設備長周期高效正常運行提供了保證，產生了較大的經濟效益，為工廠正常生產提供了保障，電機測試的成功應用具有在全公司范圍內推廣價值。