電機制造中檢測技術及設備應用和制造工序分析

李會波

河北新四達電機股份有限公司，河北石家莊，052160

0 引言

制造業的進步與發展和人們的生產生活息息相關，電機檢測技術不斷升級，使其在電機制造業得到了廣泛應用。充分做好質量檢測，加強電機制造的質量管理和控制力度，確保電機運行穩定。

1 電機制造業及檢測技術設備發展現狀

經濟全球化的發展模式給我國電機制造業帶來許多機遇，但與此同時也帶來了不少挑戰。電機制造行業的競爭也越來越激烈，我國電機制造行業為獲得更多的市場發展，產品的側重點逐漸向包裝設計等方向發展。根據有關部分發布的數據表明，電機生產制造企業的收入呈上升趨勢，這也代表人們對電機的需求不斷增長。我國的電機制造業從起初較為單一且不夠智能化、以針式儀表和數字儀表設備為主的檢測方式到現今不斷交流融合，單片微處理器技術促使智能化檢測儀器的生產應用更加廣泛，傳統檢測儀器提供檢測數據準確度不高的弊端也逐漸消失，智能化儀器通過直接對電機的電流電壓進行檢測，提供的數據也更為準確。目前，我國主要是利用靜止變頻試驗電源、特殊的濾波器，將輸出正弦波的頻響范圍控制在250Hz以下，THD小于2%，還可以通過對電壓和頻率的單獨調節，在運行過程中完成試驗電機的空載及疊屏過程中的無功補償，使電機在負載的狀態下能夠得到一定的回饋。因此該設備的廣泛應用，在得到了用戶認可的同時也深受著廣大電機制造企業的偏愛[1]。

實驗方法的標準：電機能效的級別主要是依據國際電工委員會提出的，其中將電機使用效率分為IE1、IE2、IE3、IE4這四個級別，指標分為50Hz與60Hz兩個級別，效率指標的覆蓋范圍大小為0.75至375kW，級數大小為兩級、四級與六級。對于電機能效的精準劃分的方式是2006年提出，2008年下半年正式投入使用。而在此之前我國大部分電機能效都處在最低級別，不僅如此這一級別的使用效率也僅僅能夠達到86%左右。

2 電機制造中檢測技術及設備的實際應用

2.1 檢測試驗

所謂檢測試驗，是指電機定型后批量生產，對組裝為成品的每臺電機的電氣強度、直流電阻和絕緣電阻等進行簡單的試驗。當前檢測試驗系統構件主要有試驗電源、控制系統以及分析管理軟件等。在標準的測量系統條件下，以工控機作為主要控制設備，在對組裝完成的被測電機相關參數進行設定后，通過一次接線即可完成全部測試項目，在這一過程中，被測電機的數量沒有嚴格要求，可以是一臺電機，也可以是多臺電機。在測試完成后，系統能夠自行對測試結果進行分析和判斷，并具有存儲和打印功能。就當前出廠檢測試驗系統的實際情況來看，比較常用的是節拍式電機出廠試驗系統和批量電機出廠試驗系統。其中節拍式出廠試驗系統在流水線配套中具有良好的應用價值，隨著流水線的移動而完成相應工位的檢測試驗任務，而批量式電機出廠試驗系統在實際檢測試驗工作中進行應用時，將同一規格的電機分別接到工位上，同時依照實際功能對其進行檢測試驗[2]。

2.2 電機轉矩在線監測

如今，設備儀表的在線監控是保持設備穩定性的基礎。自電機轉距在線監測技術出現開始，便受到了市場的一致好評，被廣泛地應用到機床的制作領域之中。隨著機床技術的不斷發展，越發精密化自動化的需要，也被動地帶動了設備在線監測系統的逐步發展，這也使人們針對機床提出了更高的性能要求。為了保證機床平穩安全的運行，一套精密準確的監測反饋系統，更能夠幫助人們針對設備的穩定運行情況進行細致的剖析。針對于瞬時的電機波動，調速所產生的異常，能夠及時地發現和處理，并通過反饋數據異常的行為完成異常檢修，大幅提升了生產車間的安全環境，避免因電機的瞬時停轉導致的工廠鏈式反應。但電機轉距在線監測技術在應用的過程中，卻因為傳感監測價格昂貴、投資大、回報小，而且產生的經濟效益處于一種隱性狀態，無法產生明確的資金回流，所以導致電機轉距的在線監測缺乏進一步改進的動力。然而隨著智能化的不斷發展，內置傳感器電機轉距在線監測體系已經成為了配合物聯網發展的重要助力，也是當前國內外的熱點研究方向之一。

2.3 組件性能檢測

根據有關研究表明，電機組件因型號與生產規模的差異會有不同的檢測需求。一般我們需要通過半成品實驗、型式實驗以及檢測實驗，針對于設備所處的不同環境以及設備檢測的需要來確定檢測方案。也就是說設備在大批量的生產過程中，需要的是一種材料強度功能上的半成品檢驗。在設備出廠之后，需要的是針對于整體性更強的檢測試驗方法。然而當設備數量較少，或者需要進行特定的功能檢測時，則需要形式試驗來完成專項的檢測。以rdc2512測試儀為例，該儀器主要用于測量低電阻，操作簡單、測試功能好。第二個是rzJ和PVT測試器。RzJ繞組匝間沖擊耐壓測試儀主要用于測量因阻抗不平衡引起的匝間短路和設備故障，其原理是利用激波波形的比較來判斷設備的運行狀態。

3 電機制造業檢測技術與設備特點分析

結合現階段電機制造檢測技術和設備的應用，得知在檢測過程中，由于電機型號不同，采用的檢測技術和設備也不同。采用良好的檢測技術和設備，可以保證電機部件的性能檢測結果更加準確。電機制造中的檢測技術和設備主要具有以下特點：一是可以保證電機制造水平的更好提高。科學檢測技術和設備的有效應用，可以幫助電機設計者進一步了解電機內部結構特點，真正達到提高電機制造水平的目的。第二，電機半成品涵蓋的內容特別多，包括繞組溫升試驗、輸入輸出特性試驗、轉矩轉速特性及效率試驗、工作效率與控制精度試驗等，采用先進的檢測技術和設備，可以確保電機制造中的檢測數據更加準確，對電機制造時間可以有效縮短[3]。

4 檢測技術和設備的優劣性對比

首先是檢查試驗這種測試方式主要是通過檢測工具中設置好的標準和符合規范的參數，作為具體的制衡手段，通過數據理論建立出一整套的反饋參數，通過事先設定好的標準程序，能夠將大部分的機器設備的具體情況直接傳輸到中控平臺，這也是常規生產時所需要傳輸的生產數據。 通過這種方式能夠快速地掌握多種機械設備在出廠時的工作狀態，通過設備本身的運行參數是否符合規范，來確認和分辨大批量成型產品中的合格品與不合格品。第二種方式就是通過將電機的整體組件、零部件進行具體的檢查。通過生產過程中，基于經濟參數所降低的部分生產標準，針對性地羅列機電設備在維護保養的后期容易發生的問題。通過半成品實驗，針對于電機型號的重點標注，可以快速地在后期的維護保養中找到問題的所在。在容易發生危險的生產單位，這種優勢是十分明顯的。對于生產機電設備的廠家而言，這種試驗方式一定程度上彌補了智能化檢驗的不足，在有效地保證了電機生產質量的同時，又為后續的維護保養工作提供了便利。最后一種就是形式實驗，形式實驗的優勢是可以將整套的標準體系完美地融入自動化程序中。由于標準化相同的形式實驗，本身也是生產企業品牌化的一種標志，因為形式試驗本身在穩定的頻率和負載等方面是非常具有優勢的。但其缺陷在于調節的范圍有限，還有本身具有偏大的噪聲，但如果能把相關的劣勢順利地規避，形式實驗便會成為應用市場的選擇之一[4]。

5 電機制造中檢測技術和設備應用趨勢

在電機制造的過程中，把控質量的檢驗技術本身就有很大的借鑒意義。無論是生產還是制造，都需要電機參數順利地反饋。在制造電機的一線，我們需要電機轉距在線監測，維持去檢測生產過程中的質量。然而電機轉具在線監測技術本身在傳輸一線的生產數據上就具有獨特的優勢。例如在現代機床制作過程中，電機轉距在線監測技術就可以順利地應用于機床本身的反饋監測。 由于機床在一線的生產過程中長期地處于高負荷的操作，如果不能夠針對電機的設備負荷進行及時的監控，就容易發生數控機床的生產故障，甚至生產事故，對一線的實際生產會造成很大的負面影響。通過電機轉距在線監測技術的應用，我們就能夠順利地通過新的數據，甚至包括對于電機溫度本身的監測，獲得其運行的參數。針對電機轉速的異常波動，我們就能夠在常規的周期檢修中重點關照，預先發現隱患。在當前生產一線的發展狀況中，技術的穩定遠比技術的先進，更加具有應用性。通過電機轉距在線監測技術的內置傳感器，可以順利地將檢測技術與實際的生產完成整合，在提高電機檢測效率本身的情況下，也能夠保障生產的安全，有效地降低生產事故發生的概率。

6 電機中幾種重要的裝備的制造工序及問題分析

電機制造工藝裝備中主要的零部件就是電機中端蓋與機座，這些零件也是保證電機運行問題的重要基礎條件。為整個電力系統的使用帶來保護作用也起到影響作用。所以，需要對工藝裝備中的端蓋與機座的使用性能、質量與制造的技術等提出更高的要求。其中具體的做法主要包含了以下幾個方面：第一，端蓋的制造生產。端蓋是進行連接轉子與機座的重要結構零部件，對于整個電機的使用來講，端蓋可以有效保護電機內部結構，還可以通過內滾動軸承確保定子與轉子之間的對應位置與使用安全。所以，對于端蓋的生產加工特別的重要。特別是通過相應的研究分析，我們可以在實際的端蓋加工生產中看出，端蓋的生產加工過程比較的簡單，然而卻存在一個嚴重的問題，就是端蓋壁較薄，容易出現變形的情況發生。如果加工中切削的量過大或者夾緊力過大的時候就會造成端蓋的尺寸與原有的設計與工藝要求存在很好的偏差。所以，在端蓋實際加工過程中，不同的夾緊力要搭配合適精度的車床進行生產作業。第二，機座的加工生產。在電機的結構中機座是其重要的組成部件，它對電機起到支撐的作用，可以將定子鐵芯進行固定處理，使各電機內部結構保持穩定。與端蓋相結合時，還要進行電機繞組的支撐處理與保護措施。這對于電機的使用至關重要，所以，需要提高對電機機座的質量控制與性能使用。所以，對電機制造工藝設備進行生產的過程中需要根據實際的情況與使用要求，進行全方面的綜合分析，確保電機整體質量的前提下，實現各項制造工藝技術的操作[5]。

電機制造過程中電機易產生的問題：舉例說明，我單位在某公司500KW煤磨直驅改造項目中采用了先進變頻器加永磁直驅電機，將該單位原本使用的高壓鼠籠異步電動機加減速器的配置，能耗及產量從單位煤粉能耗26.25萬t、年煤磨產量10.7萬t優化至單位煤粉能耗降低了20%；煤產量可達17t/h，改變了傳統球磨機系統的傳動模式和傳統裝備的制造模式，有效減少了系統維護量。如果異步電動機中的車定子鐵芯內圓尺寸有誤，將會導致電機在運行過程中出現鐵損增加的情況；而轉子鐵心外圓的尺寸過小，則會導致電機氣隙的大小不符合設計要求，在運行過程中，定子諧波漏抗降低，總漏抗值隨之下降，造成電流加大的問題。與此同時，電機氣隙動勢與空載電流在增加過程中，功率因數會隨之下降，導致電機的運行效率出現問題；反之，如果鐵心外圓的尺寸過大，會造成電機氣隙低于設計要求，增加轉子諧波漏抗的同時，電機總漏抗會隨之增加，電機在運行過程中的最大轉距會低于設計值要求，同樣也會出現運行效率低下的情況；如果電機機座止口與軸承擋，定子鐵芯內外圓的圓柱度、周程度等出現不同程度上的跳動偏差時，則會造成不電機氣息不均勻的情況，在運行過程中出現單邊磁拉力過高，引發異常震動和噪聲。如果不能夠及時加以干預，將會引發電機局部燒傷，造成不可逆的傷害。如果電機的定子與轉子鐵心之間處于軸向偏移的狀態，將會造成鐵心長度低于設計值要求，電機會出現空載電流增加、功率因數下降的情況。技術人員需要全方位檢查電機機座內圓表面的粗糙程度，使其控制在合理范圍內，避免出現過多缺陷，對定子鐵心與基座予以保護，減少接觸不良現象的發生；電機機座止口、端蓋軸承室止口、軸承擋等相關零部件的尺寸一旦偏離設計值，將會導致電機無法順利安裝。如若在安裝之后發現此問題，將會造成電機運轉不暢或抱死現象；當軸承室與軸承檔的尺寸不符合設計要求，會造成滾動軸承的內外圓發生不同程度上的變形，技術人員可以通過分析電機的異常振動或噪聲大小來判斷其損耗程度。如果同步電機的氣隙過小，在運行過程中同步電抗將大于設計值，短路比下降同時電壓增加，將會直接影響到電機并聯運行的穩定性能，持續降低運行效率。如果氣隙出現分布偏差問題，則會造成電機在運行過程中出現線電壓波形畸變，導致線路損耗持續加大。如果直流電機的氣隙過大，勵磁電流與損耗程度也會同步增加，進而降低電機的運行效率；反之，如果直流電機的氣隙過小，在電樞反應的持續增加下，電機的性能會出現不同程度上的波動；當電機定子與轉子的同軸度偏離設計值時，會引發電樞繞組，致使銅損率提升。在這一過程中，電機的電流換向會異常困難，導致電機換向器出現火花。

7 結語

我國社會經濟的發展離不開制造行業的支持，制造行業也為人們的生活提供更多、更好的基礎，面對各種新技術與新工藝的發展與使用，為加速提高社會經濟發展水平，應對電機制造工業的生產進行嚴格的控制管理，高水平的檢測技術是保障電機制造質量的重要部分，為社會經濟提高作出貢獻。因此，對于電機制造工藝及裝備等加強檢測質量，是制造行業中的基礎與關鍵。