電機檢測與故障診斷分析

賈 瑩

（佳木斯電機股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002）

如今，隨著社會經濟的不斷發展，電機在日常生活中與人們的關系更加密切。對其進行合理運用，為日常生活以及生產制造帶來更大的效益，是目前主要的研究問題。只有更加深入地探討現狀和未來發展的趨勢，對電機故障進行排除，才能更好地提高社會生產力整體水平。

1 電機故障診斷技術的特征

1.1 涉及知識面廣

由于電機內部結構比較復雜，涉及電源、電磁、機械、通風、散熱等各個方面，如果出現故障，就需要對所有可能的方面進行檢測。此外，可能的故障并非是單一因素造成的，這也提高了故障檢查的困難。電氣故障診斷主要包括電機學、氣流動力學、傳熱、材料技術、弱電技術、高壓技術、計算機、材料加工技術等專業，而有關技術人員則需要具有較全面的綜合素養，方可勝任[2]。

1.2 可根據實時狀態預測故障

與繼電保護系統不同，電機故障檢測與診斷可以根據檢測到的電流運行狀態預測可能發生的故障。通過分析故障的發展趨勢，可以制定出最佳的維護方案，而不必等到故障發生后才采取相應的措施，從而將故障可能造成的損失降至最低。

1.3 高度依賴于電機的實時工作狀態記錄

電機的日常工作狀況是不斷改變的。盡管這些改變十分細微，但總的來說，斷層的產生有相應的癥狀。同時，電動機發生故障的因素也有許多。所以，電動機狀態檢查與診斷在較大程度上依靠平時對工作人員的記錄與電動機日常工作狀況為依據，對作業技術人員在擁有足夠知識的基本上的根據運行特性與工作負載電機，開展針對性的診斷培訓，才能為電機的正常作業奠定基礎。

2 電機故障診斷方法與流程

電機狀態監測與故障診斷，需要先進的分析儀器與裝置、豐富的技術知識與相關經歷。該傳感器將首先進行電機的實際技術狀態參數，隨后將傳輸至主機進行數據、檢測與數據分析。并運用技術人員堅實的理論知識與寶貴的工作經驗，結合電流分析成果，對大電流電機中可能發生的故障給出了具體的技術對策，從而盡量及時地控制故障，并使經濟損失減至最少。

3 電機檢測與故障診斷的常用手段

3.1 紅外測溫與熱成像技術

在電動機狀態監測中，紅外線測量和熱成像技術利用測量從電動機輻射的紅外線光譜，來表示電動機的工作溫度，這也是一個非接觸式溫度測量方法。由于物體的溫度愈高，輻射功率也愈大，因而，人們可通過所測量的熱輻射來表征溫度。而在實際工作中，一旦發電機某一部位的溫升過大，即可采用近紅外熱成像技術加以精確測量。

3.2 聲發射技術

在發電機中，一旦零部件變形或破壞，其聲音傳遞就不同于一般金屬材料中的聲波傳遞。此時，在變形或斷層遭受應力時，一些能量將以彈性波的形態放出，以聲波的形態產生，而這些異常聲響就能夠用于確定物體是否具有斷層和斷裂的確切情況。在實際工作中，微弱的聲響往往無法僅借助人耳來辨別，所以人們一般采用比較靈敏的聲響測量儀表來測定。

3.3 鐵譜技術

鐵譜技術是通過鐵譜技術分析電機零件磨損顆粒的形態、顆粒度和化學成分，從而掌握發電機當前的損壞狀況，從而在損壞初期及時獲取信息，并第一時間采取相應的保護措施，以避免進一步損壞，防止故障。在發電機測量時，鐵譜儀用來顯示基底上已磨損顆粒的光譜，以供相關技術人員分析。

3.4 力和扭矩的檢測

力與轉矩測量技術是目前測定電動機工作狀況的主要技術手段。其基本制作方法為：先將電阻絲固化到金屬基板上，再做成應變膜片，然后再將它粘貼在待測零部件上。設備工作中，應變計會引起電機的影響。當被測量零件承受力和轉矩，應變計會變形，并改變了電阻絲的截面和直徑，從而改變電阻值。結果將顯示在應變計上。通過測算該部位的應力，就能夠了解所檢測部位的總受力狀況。

3.5 光傳感器溫度測量技術

光纖感應器測量溫度控制技術，是一項新興的設備測量和故障診斷技術，具備尺寸小、敏感度好、體積輕巧、控制精度高、測量體溫范圍廣等優勢。因此，可在電氣狀態測量與故障診斷系統中推廣應用。目前主要通過光纖溫度檢測系統測量工作空間內的溫度場分布情況，并進行資料傳輸，提供給工作人員參考。

3.6 電磁探測

在實際工作中，技術人員往往運用電動機內部結構和周圍環境的電磁分布情況，來測試和診斷電動機的故障。常見的方式包括：直接檢測電動機內部結構和周邊的磁場分布，或測試諧波傳動電磁和漏電磁等。其基本原理為，使用探究電流線圈或霍爾元件等磁力檢查器件測定電磁布局中各點的磁通量，探究電流線圈一般僅用來測試交變電磁，而霍爾元件則可測試交變電磁和直流電磁，可依據磁能的變化規律判斷電動機故障點。

4 提高電機故障排除效率的有效策略

4.1 提高專業人員整體技術水平

在排除電機故障時，可以采用多種手段。這些手段都來源于電機故障排除的方法總結。當需要進行必不可少的測試時，一般都要借助于相關的儀器設備，通過觀察電流和電壓的變化來判斷故障問題的產生位置。對于難以解決的故障問題，則需要再參考一下設備初始的原理設計圖紙[3]，并且對比同類電機設備，最終確認故障問題的發生部位。另外，技術人員的業務水平直接影響著故障的排除效率。相關企業應加強對相關技術人員的監督和管理，創造更加便利的條件，讓專業維修人員可以更加充分地學習。同時，只有掌握熟練的專業技術，具有嫻熟的實踐能力的技術人員才能在短時間內對電機故障進行確認[4]。

4.2 遵循電機故障排除的原則

在判斷設備故障的地方的時候，要堅持先易后難的原則，即先檢查容易檢查的部位，然后檢查難檢查的部位，同時堅持先檢測內部后檢查部的原則。也就是說，先對設備內部進行檢查，然后檢查外部。按照這些原則進行設備故障排除，提高電機整體故障排除工作效率，保證了電機故障排除的品質。（1）認真觀察電機故障發生的確切位置，總結故障現象的變化情況；（2）根據初期的電機線路圖和說明，尋找故障發生的主要原因，確定故障發生的精準位置；（3）對電機故障部位的零件進行再分解，全面細致檢查，確保故障診斷無誤，最終進行零部件更換等修理工作，消除故障，確認其能正常工作。

4.3 做好繼電保護工作

如今，科技不斷發展，經濟不斷提高，諸多電機檢測與故障排除技術引領時代潮流。繼電保護裝置作為保證電機在日常工作中正常運行的主要裝置，既可以保證日常使用中的正常運行，又可以避免不良事故的發生和擴大。目前，繼電保護自動化技術廣泛應用在電機檢測與故障排除工作中，通過對繼電保護的自動化技術進行創新，加強其安全性以及實用性，使電力系統在日常工作中的效率得到提升，以此來保證電力系統可以順利發展，從而提升城市經濟的發展速度[5]。

4.3.1 建立健全日常管理制度

應用繼電保護自動化技術需要有完善的管理體系，如果沒有完整的日常管理體系，即便利用繼電保護自動化技術對出現的故障進行處理后，工作人員對其后續工作不能正確對待，也會對整個電機的正常作業有較為嚴重的影響。

4.3.2 確保電機處于正常的作業環境

由于不同地區的氣候條件差異較大，用電負荷也不同。因此，不同地區對繼電保護的要求也不同。在日常運行過程中，需要注意繼電保護的各個環節是否符合繼電保護使用過程中的實際環境，出現不符合情況必須立即上報，盡可能保證繼電保護的相關系統與實際的環境條件相符合，從而發揮出繼電保護的重要作用。

4.3.3 異常情況應反復檢查

在檢查過程中，應注意二次回路絕緣層的損壞和老化。如果出現此類問題，應立即采取適當措施解決，并更換或修理。在檢查絕緣電阻的過程中，了解電機的正常運行，定期進行設備上的灰塵清理，避免因其他問題導致運行故障的出現。

同時，在進行間繼電保護的相關系統檢修過程中，并不是依據定時、定期來進行檢修，而是依據具體的使用情況以及近期設備的狀態來進行維護，明確設備在正常運行過程中是否安全，加強對于設備以及系統的使用狀態檢測，從而科學地選擇檢修間隔以及具體的檢修項目。

5 電機常見的故障類型以及維修方案

1.發電機不能按技術要求正常工作。出現故障類型有：（1）定子電流太大、鐵損加大；（2）負載電壓太大、定子變壓器繞組銅損加大；（3）頻度過低，冷卻風機速度下降，影響汽輪機散熱；若功率因數過低，會增大轉子葉片的勵磁電流，導致轉子葉片過熱。檢驗時監控儀器指向是否有問題。維修方案：第一時間進行必要的處理和調試，使電機按規定的技術條件作業[6]。

2.電機內部灰塵過多。出現故障類型有：（1）風道口被灰塵嚴重堵塞；（2）通風效果不好；（3）發電機難以散熱。維修方案：清除風管內的微小灰塵以及油污，使風管保持通暢。

3.電機內部溫度高。出現故障類型有：進氣溫度比較高或進水溫度比較高，冷卻器發生嚴重堵塞。維修方案：應適當降低進氣或進水的整體溫度，并第一時間徹底清除冷卻器中的異物。在故障徹底賽排除之前，應控制發電機進行負載，以過度降低發電機的整體溫度。

4.電機的內部軸承中添加的潤滑液的總量過多。維修方案：應按規定添加，一般為整體軸承腔的一半或者整體的1/3（低速上限，高速下限），最好不要超過整體軸承腔的69%[7]。

5.電機整體磨損比較嚴重。出現故障類型有：（1）如果磨損程度不是太嚴重，軸承內部結構局部溫度會高；（2）如果磨損程度比較嚴重，可能會致使定子以及轉子之間發生過多的摩擦，導致定子以及轉子的溫度升高。維修方案：應檢查整個軸承內部是否有異常的聲音。如果發現定子以及轉子之發生過多的摩擦，應第一時間停止作業，然后進行維護以及更換軸承。

6.電機內部鐵芯損壞。出現故障類型有：（1）定子內部的鐵芯發生絕緣損壞，致使片間短路；（2）鐵芯內部的局部渦流損耗不斷增加，而且溫度過高，嚴重時會致使定子繞組。維修方案：第一時間停止機器作業，由相關專業人員進行維護。

7.電機內部平行線斷開。出現故障類型有：定子繞組的平行線斷開，這會增加其他導線的電流并產生熱量。維修方案：第一時間停止機器作業，由相關專業人員進行維護。

8.發電機內部中性線相對地出現異常電流。而出現此故障類型的主要檢修方法有：（1）在一般情形下，由于受到高階諧波電流或制造工序的影響，以及每個磁極性下的氣隙不均和磁勢不均，所產生的極低電壓。如電壓在一至幾伏左右時，則并非有危險性，亦無須處置；（2）空載時中性線對地并無電流，但正常負載下的電流是由于三相不均衡所造成的。因此三相負載時宜加以調節，使之基本保持平衡[8]。維修方案：第一時間由相關專業人員進行修復，避免事故擴大，使三相負載控制在規定范圍內。同時，備用保護的主要形式就是過電壓，其方式可以有效避免相關設備被擊穿，特別是在負荷相對較低的情況下。

9.自動勵磁裝置勵磁電抗器溫度過高。維修方案：（1）如果反應堆線圈局部短路，應第一時間對反應堆進行檢修。（2）一旦電抗器的磁路氣隙過大，要在第一時間調節磁路氣隙大小[9]。

總的來說，電動機實時狀態監測和故障診斷技術是防止電動機安全事故、在不拆卸電動機的情形下降低電動機故障概率的關鍵手段。在實際工作中，有很多種的技術手段可以進行電動機狀態監測與故障診斷，針對電動機當前的工作工況要求，并充分考慮成本，要求工作人員對最佳的故障監測與判斷技術進行優化。