直流电机及其控制系统故障诊2

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1、设备管理&维修PlantMaintenanceEngineering1999年第9期No.91999利用振动分析对直流电机及其控制系统故障诊魏厚培　章中波　　直流电机及其控制系统出现故障时，它们的振动信号通常具有一些规律，表1列出了几种典型故障图谱(与正常状态图谱对照)。　　1.无明显故障的直流电机的正常图谱　　正常图谱是指对一台无故障正常运转的直流电机进行振动测试得出的振动图谱。例如，由可控硅供电的直流电机，其正常图谱如表1中A图所示，它的可控硅频率峰值为1.27mm/s，这种振动速度值很典型，但它在实践中所对应的电机功率范围在20～600kW之间。当然，不同的轴承类型

2、和运行速度均将影响这种“报警”值。最好的做法是在某厂针对特定的某一电机进行多次测试后，计算它的平均值和标准偏差δ，然后以这个平均值+3δ去设置“报警1”水平。而“报警2”水平应该设置在“报警1”水平值的50%附近。当然，把功率、尺寸、速度、安装条件及负荷相类似的直流电机分成组，构成一个小“家族”也是可取的。即便如此，在计算标准偏差δ的时候，理应将过高和过低的振幅值消掉，否则，将会导致计算结果的错误。图1　无明显故障的6相SCR线路中的SCR频率中的SCR频率振幅图谱(电机外壳的水平方向)表1直流电机及其控制系统均处于正常状态的图谱电枢绕组损坏，接地故障或者SCR触发不可靠故

3、障触发脉冲板故障或者主回路保险丝烧断可控硅故障，控制插件板故障，接线松动和(或)保险丝烧断比较电路插件板(速度调节器)故障电流经过直流电机轴承通道后接地注：FL为交流电源线路频率，取50Hz；FSCR为可控硅电源频率，全波整流FSCR=6FL=300Hz，半波整流FSCR=3FL=150Hz；For为轴承外圈旋转频率　　关于“报警1”和“报警2”的分类，包含窄带包络报警和计算报警值一样，均要超过正常报警水平。当然，对于SCR频率的理想振幅得不到精确测量，而在FL=的SCR频率振幅图谱(电机外壳的水平方向)50Hz的地区，关于6SCR全波整流电路的频率是6×FL(6×

4、50=300Hz)，一个半波整流3SCR电路的频率=3×FL=150Hz。图1是典型的全波整流(6SCR)电源供电的直流电机的振动图谱，图中示出的SCR脉冲频率在300Hz处的振幅仅有0.2mm/s。2×SCR频率(对3SCR的电路是300Hz，而对于6SCR电路是600Hz)也出现了振动。但其振幅非常低(典型值小于0.25～0.50mm/s)。通常这个峰值出现在2×SCR频率处时，就能预示有某问题存在。任何1倍和2倍的RPM处的峰值出现时，其结果是机械原因。正常场合的振幅值大小，取决于电机的应用场合(被驱动的机器)，而不是取决于任何SCR电路和直流电机本身。除非电枢线圈受

5、损的情况下，发生变形而导致不平衡。　　2.电枢绕组烧坏、接地问题或触发不可靠等故障　　表1中B图所示的图谱是电枢绕组烧坏、接地问题或触发不可靠故障所出现的典型图谱。注意，触发不可靠将导致SCR脉冲有时丢失而引起整流波形间断性掉相。(例如，对一个6SCR全波电路，相位差有些将会大于60°，而对一个3SCR半波电路，相位差有些将大于120°。)运行系统故障通常可以通过简单地调节触发电路的放大倍数而得到改善。再者，振幅在1倍SCR频率处大约超过2.54mm/s，通常可以认定有故障。并且，振幅在1倍SCR频率处超过3.81mm/s时，常常表现得足够剧烈，需要去校正。注意，所给出的振

6、幅，诸如2.54mm/s和3.81mm/s仅仅是作为状态开始变坏的一个指导性数据(报警应该把在第1节中所讲的那些数据进行分类，然后再设置档次)，实际上SCR频率由于SCR电路的质量不同，且电机的重量，轴承的型号也不同，而振幅也大幅度变化。因而最好是通过对机器家族的状态分析来测定该机器家族的可用水平值。如果调节门驱动器的增益仍没有改善运行状况，那么励磁绕组烧坏或者电路接地故障以及类似于这类问题就必然存在。需要强调的是，这些问题的产生即可以由SCR电路产生，也可以由电机故障产生，为了减少不必要的劳务浪费，动手维修之前必需确认无误。图2和图3所示为100kW直流电机的3相SCR和

7、6相SCR电路中的调节系统故障的FFT图谱，两种场合下的振动速度峰值均超出了2.54mm/s，如果通过整流直流系统的调节触发功率，它们的峰值仍不能降到警告值以下，那就不得不去检查电机绕组或者接地故障等问题。在某些情况下，SCR电路本身的不良滤波也可以引起固有的SCR频率处的较高振动。图2　存在触发不可靠故障的半波FFT图谱图3　存在触发不可靠故障的全波整流直流系统的FFT图谱　　3.触发脉冲板的故障或者保险烧断　　当SCR触发脉冲板失灵或者保险烧断和(或者)连接不良，交流主回路触头腐蚀拉弧和线路松动，引起触发期间丢