賈 瑩

（佳木斯電機(jī)股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002）

如今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電機(jī)在日常生活中與人們的關(guān)系更加密切。對(duì)其進(jìn)行合理運(yùn)用，為日常生活以及生產(chǎn)制造帶來(lái)更大的效益，是目前主要的研究問(wèn)題。只有更加深入地探討現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)電機(jī)故障進(jìn)行排除，才能更好地提高社會(huì)生產(chǎn)力整體水平。

1 電機(jī)故障診斷技術(shù)的特征

1.1 涉及知識(shí)面廣

由于電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉及電源、電磁、機(jī)械、通風(fēng)、散熱等各個(gè)方面，如果出現(xiàn)故障，就需要對(duì)所有可能的方面進(jìn)行檢測(cè)。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(jī)學(xué)、氣流動(dòng)力學(xué)、傳熱、材料技術(shù)、弱電技術(shù)、高壓技術(shù)、計(jì)算機(jī)、材料加工技術(shù)等專業(yè)，而有關(guān)技術(shù)人員則需要具有較全面的綜合素養(yǎng)，方可勝任[2]。

1.2 可根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)預(yù)測(cè)故障

與繼電保護(hù)系統(tǒng)不同，電機(jī)故障檢測(cè)與診斷可以根據(jù)檢測(cè)到的電流運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障。通過(guò)分析故障的發(fā)展趨勢(shì)，可以制定出最佳的維護(hù)方案，而不必等到故障發(fā)生后才采取相應(yīng)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(jī)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)記錄

電機(jī)的日常工作狀況是不斷改變的。盡管這些改變十分細(xì)微，但總的來(lái)說(shuō)，斷層的產(chǎn)生有相應(yīng)的癥狀。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的因素也有許多。所以，電動(dòng)機(jī)狀態(tài)檢查與診斷在較大程度上依靠平時(shí)對(duì)工作人員的記錄與電動(dòng)機(jī)日常工作狀況為依據(jù)，對(duì)作業(yè)技術(shù)人員在擁有足夠知識(shí)的基本上的根據(jù)運(yùn)行特性與工作負(fù)載電機(jī)，開(kāi)展針對(duì)性的診斷培訓(xùn)，才能為電機(jī)的正常作業(yè)奠定基礎(chǔ)。

2 電機(jī)故障診斷方法與流程

電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷，需要先進(jìn)的分析儀器與裝置、豐富的技術(shù)知識(shí)與相關(guān)經(jīng)歷。該傳感器將首先進(jìn)行電機(jī)的實(shí)際技術(shù)狀態(tài)參數(shù)，隨后將傳輸至主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)、檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析。并運(yùn)用技術(shù)人員堅(jiān)實(shí)的理論知識(shí)與寶貴的工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合電流分析成果，對(duì)大電流電機(jī)中可能發(fā)生的故障給出了具體的技術(shù)對(duì)策，從而盡量及時(shí)地控制故障，并使經(jīng)濟(jì)損失減至最少。

3 電機(jī)檢測(cè)與故障診斷的常用手段

3.1 紅外測(cè)溫與熱成像技術(shù)

在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，紅外線測(cè)量和熱成像技術(shù)利用測(cè)量從電動(dòng)機(jī)輻射的紅外線光譜，來(lái)表示電動(dòng)機(jī)的工作溫度，這也是一個(gè)非接觸式溫度測(cè)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(guò)所測(cè)量的熱輻射來(lái)表征溫度。而在實(shí)際工作中，一旦發(fā)電機(jī)某一部位的溫升過(guò)大，即可采用近紅外熱成像技術(shù)加以精確測(cè)量。

3.2 聲發(fā)射技術(shù)

在發(fā)電機(jī)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(shí)，在變形或斷層遭受應(yīng)力時(shí)，一些能量將以彈性波的形態(tài)放出，以聲波的形態(tài)產(chǎn)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(shí)際工作中，微弱的聲響往往無(wú)法僅借助人耳來(lái)辨別，所以人們一般采用比較靈敏的聲響測(cè)量?jī)x表來(lái)測(cè)定。

3.3 鐵譜技術(shù)

鐵譜技術(shù)是通過(guò)鐵譜技術(shù)分析電機(jī)零件磨損顆粒的形態(tài)、顆粒度和化學(xué)成分，從而掌握發(fā)電機(jī)當(dāng)前的損壞狀況，從而在損壞初期及時(shí)獲取信息，并第一時(shí)間采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以避免進(jìn)一步損壞，防止故障。在發(fā)電機(jī)測(cè)量時(shí)，鐵譜儀用來(lái)顯示基底上已磨損顆粒的光譜，以供相關(guān)技術(shù)人員分析。

3.4 力和扭矩的檢測(cè)

力與轉(zhuǎn)矩測(cè)量技術(shù)是目前測(cè)定電動(dòng)機(jī)工作狀況的主要技術(shù)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(yīng)變膜片，然后再將它粘貼在待測(cè)零部件上。設(shè)備工作中，應(yīng)變計(jì)會(huì)引起電機(jī)的影響。當(dāng)被測(cè)量零件承受力和轉(zhuǎn)矩，應(yīng)變計(jì)會(huì)變形，并改變了電阻絲的截面和直徑，從而改變電阻值。結(jié)果將顯示在應(yīng)變計(jì)上。通過(guò)測(cè)算該部位的應(yīng)力，就能夠了解所檢測(cè)部位的總受力狀況。

3.5 光傳感器溫度測(cè)量技術(shù)

光纖感應(yīng)器測(cè)量溫度控制技術(shù)，是一項(xiàng)新興的設(shè)備測(cè)量和故障診斷技術(shù)，具備尺寸小、敏感度好、體積輕巧、控制精度高、測(cè)量體溫范圍廣等優(yōu)勢(shì)。因此，可在電氣狀態(tài)測(cè)量與故障診斷系統(tǒng)中推廣應(yīng)用。目前主要通過(guò)光纖溫度檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量工作空間內(nèi)的溫度場(chǎng)分布情況，并進(jìn)行資料傳輸，提供給工作人員參考。

3.6 電磁探測(cè)

在實(shí)際工作中，技術(shù)人員往往運(yùn)用電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和周?chē)h(huán)境的電磁分布情況，來(lái)測(cè)試和診斷電動(dòng)機(jī)的故障。常見(jiàn)的方式包括：直接檢測(cè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和周邊的磁場(chǎng)分布，或測(cè)試諧波傳動(dòng)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(cè)定電磁布局中各點(diǎn)的磁通量，探究電流線圈一般僅用來(lái)測(cè)試交變電磁，而霍爾元件則可測(cè)試交變電磁和直流電磁，可依據(jù)磁能的變化規(guī)律判斷電動(dòng)機(jī)故障點(diǎn)。

4 提高電機(jī)故障排除效率的有效策略

4.1 提高專業(yè)人員整體技術(shù)水平

在排除電機(jī)故障時(shí)，可以采用多種手段。這些手段都來(lái)源于電機(jī)故障排除的方法總結(jié)。當(dāng)需要進(jìn)行必不可少的測(cè)試時(shí)，一般都要借助于相關(guān)的儀器設(shè)備，通過(guò)觀察電流和電壓的變化來(lái)判斷故障問(wèn)題的產(chǎn)生位置。對(duì)于難以解決的故障問(wèn)題，則需要再參考一下設(shè)備初始的原理設(shè)計(jì)圖紙[3]，并且對(duì)比同類電機(jī)設(shè)備，最終確認(rèn)故障問(wèn)題的發(fā)生部位。另外，技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平直接影響著故障的排除效率。相關(guān)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的監(jiān)督和管理，創(chuàng)造更加便利的條件，讓專業(yè)維修人員可以更加充分地學(xué)習(xí)。同時(shí)，只有掌握熟練的專業(yè)技術(shù)，具有嫻熟的實(shí)踐能力的技術(shù)人員才能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)電機(jī)故障進(jìn)行確認(rèn)[4]。

4.2 遵循電機(jī)故障排除的原則

在判斷設(shè)備故障的地方的時(shí)候，要堅(jiān)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(shí)堅(jiān)持先檢測(cè)內(nèi)部后檢查部的原則。也就是說(shuō)，先對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢查，然后檢查外部。按照這些原則進(jìn)行設(shè)備故障排除，提高電機(jī)整體故障排除工作效率，保證了電機(jī)故障排除的品質(zhì)。（1）認(rèn)真觀察電機(jī)故障發(fā)生的確切位置，總結(jié)故障現(xiàn)象的變化情況；（2）根據(jù)初期的電機(jī)線路圖和說(shuō)明，尋找故障發(fā)生的主要原因，確定故障發(fā)生的精準(zhǔn)位置；（3）對(duì)電機(jī)故障部位的零件進(jìn)行再分解，全面細(xì)致檢查，確保故障診斷無(wú)誤，最終進(jìn)行零部件更換等修理工作，消除故障，確認(rèn)其能正常工作。

4.3 做好繼電保護(hù)工作

如今，科技不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)不斷提高，諸多電機(jī)檢測(cè)與故障排除技術(shù)引領(lǐng)時(shí)代潮流。繼電保護(hù)裝置作為保證電機(jī)在日常工作中正常運(yùn)行的主要裝置，既可以保證日常使用中的正常運(yùn)行，又可以避免不良事故的發(fā)生和擴(kuò)大。目前，繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用在電機(jī)檢測(cè)與故障排除工作中，通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，加強(qiáng)其安全性以及實(shí)用性，使電力系統(tǒng)在日常工作中的效率得到提升，以此來(lái)保證電力系統(tǒng)可以順利發(fā)展，從而提升城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度[5]。

4.3.1 建立健全日常管理制度

應(yīng)用繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)需要有完善的管理體系，如果沒(méi)有完整的日常管理體系，即便利用繼電保護(hù)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行處理后，工作人員對(duì)其后續(xù)工作不能正確對(duì)待，也會(huì)對(duì)整個(gè)電機(jī)的正常作業(yè)有較為嚴(yán)重的影響。

4.3.2 確保電機(jī)處于正常的作業(yè)環(huán)境

由于不同地區(qū)的氣候條件差異較大，用電負(fù)荷也不同。因此，不同地區(qū)對(duì)繼電保護(hù)的要求也不同。在日常運(yùn)行過(guò)程中，需要注意繼電保護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)是否符合繼電保護(hù)使用過(guò)程中的實(shí)際環(huán)境，出現(xiàn)不符合情況必須立即上報(bào)，盡可能保證繼電保護(hù)的相關(guān)系統(tǒng)與實(shí)際的環(huán)境條件相符合，從而發(fā)揮出繼電保護(hù)的重要作用。

4.3.3 異常情況應(yīng)反復(fù)檢查

在檢查過(guò)程中，應(yīng)注意二次回路絕緣層的損壞和老化。如果出現(xiàn)此類問(wèn)題，應(yīng)立即采取適當(dāng)措施解決，并更換或修理。在檢查絕緣電阻的過(guò)程中，了解電機(jī)的正常運(yùn)行，定期進(jìn)行設(shè)備上的灰塵清理，避免因其他問(wèn)題導(dǎo)致運(yùn)行故障的出現(xiàn)。

同時(shí)，在進(jìn)行間繼電保護(hù)的相關(guān)系統(tǒng)檢修過(guò)程中，并不是依據(jù)定時(shí)、定期來(lái)進(jìn)行檢修，而是依據(jù)具體的使用情況以及近期設(shè)備的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行維護(hù)，明確設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中是否安全，加強(qiáng)對(duì)于設(shè)備以及系統(tǒng)的使用狀態(tài)檢測(cè)，從而科學(xué)地選擇檢修間隔以及具體的檢修項(xiàng)目。

5 電機(jī)常見(jiàn)的故障類型以及維修方案

1.發(fā)電機(jī)不能按技術(shù)要求正常工作。出現(xiàn)故障類型有：（1）定子電流太大、鐵損加大；（2）負(fù)載電壓太大、定子變壓器繞組銅損加大；（3）頻度過(guò)低，冷卻風(fēng)機(jī)速度下降，影響汽輪機(jī)散熱；若功率因數(shù)過(guò)低，會(huì)增大轉(zhuǎn)子葉片的勵(lì)磁電流，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片過(guò)熱。檢驗(yàn)時(shí)監(jiān)控儀器指向是否有問(wèn)題。維修方案：第一時(shí)間進(jìn)行必要的處理和調(diào)試，使電機(jī)按規(guī)定的技術(shù)條件作業(yè)[6]。

2.電機(jī)內(nèi)部灰塵過(guò)多。出現(xiàn)故障類型有：（1）風(fēng)道口被灰塵嚴(yán)重堵塞；（2）通風(fēng)效果不好；（3）發(fā)電機(jī)難以散熱。維修方案：清除風(fēng)管內(nèi)的微小灰塵以及油污，使風(fēng)管保持通暢。

3.電機(jī)內(nèi)部溫度高。出現(xiàn)故障類型有：進(jìn)氣溫度比較高或進(jìn)水溫度比較高，冷卻器發(fā)生嚴(yán)重堵塞。維修方案：應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)氣或進(jìn)水的整體溫度，并第一時(shí)間徹底清除冷卻器中的異物。在故障徹底賽排除之前，應(yīng)控制發(fā)電機(jī)進(jìn)行負(fù)載，以過(guò)度降低發(fā)電機(jī)的整體溫度。

4.電機(jī)的內(nèi)部軸承中添加的潤(rùn)滑液的總量過(guò)多。維修方案：應(yīng)按規(guī)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(guò)整體軸承腔的69%[7]。

5.電機(jī)整體磨損比較嚴(yán)重。出現(xiàn)故障類型有：（1）如果磨損程度不是太嚴(yán)重，軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)局部溫度會(huì)高；（2）如果磨損程度比較嚴(yán)重，可能會(huì)致使定子以及轉(zhuǎn)子之間發(fā)生過(guò)多的摩擦，導(dǎo)致定子以及轉(zhuǎn)子的溫度升高。維修方案：應(yīng)檢查整個(gè)軸承內(nèi)部是否有異常的聲音。如果發(fā)現(xiàn)定子以及轉(zhuǎn)子之發(fā)生過(guò)多的摩擦，應(yīng)第一時(shí)間停止作業(yè)，然后進(jìn)行維護(hù)以及更換軸承。

6.電機(jī)內(nèi)部鐵芯損壞。出現(xiàn)故障類型有：（1）定子內(nèi)部的鐵芯發(fā)生絕緣損壞，致使片間短路；（2）鐵芯內(nèi)部的局部渦流損耗不斷增加，而且溫度過(guò)高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)致使定子繞組。維修方案：第一時(shí)間停止機(jī)器作業(yè)，由相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)。

7.電機(jī)內(nèi)部平行線斷開(kāi)。出現(xiàn)故障類型有：定子繞組的平行線斷開(kāi)，這會(huì)增加其他導(dǎo)線的電流并產(chǎn)生熱量。維修方案：第一時(shí)間停止機(jī)器作業(yè)，由相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)。

8.發(fā)電機(jī)內(nèi)部中性線相對(duì)地出現(xiàn)異常電流。而出現(xiàn)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(gè)磁極性下的氣隙不均和磁勢(shì)不均，所產(chǎn)生的極低電壓。如電壓在一至幾伏左右時(shí)，則并非有危險(xiǎn)性，亦無(wú)須處置；（2）空載時(shí)中性線對(duì)地并無(wú)電流，但正常負(fù)載下的電流是由于三相不均衡所造成的。因此三相負(fù)載時(shí)宜加以調(diào)節(jié)，使之基本保持平衡[8]。維修方案：第一時(shí)間由相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行修復(fù)，避免事故擴(kuò)大，使三相負(fù)載控制在規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí)，備用保護(hù)的主要形式就是過(guò)電壓，其方式可以有效避免相關(guān)設(shè)備被擊穿，特別是在負(fù)荷相對(duì)較低的情況下。

9.自動(dòng)勵(lì)磁裝置勵(lì)磁電抗器溫度過(guò)高。維修方案：（1）如果反應(yīng)堆線圈局部短路，應(yīng)第一時(shí)間對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行檢修。（2）一旦電抗器的磁路氣隙過(guò)大，要在第一時(shí)間調(diào)節(jié)磁路氣隙大小[9]。

總的來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)是防止電動(dòng)機(jī)安全事故、在不拆卸電動(dòng)機(jī)的情形下降低電動(dòng)機(jī)故障概率的關(guān)鍵手段。在實(shí)際工作中，有很多種的技術(shù)手段可以進(jìn)行電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷，針對(duì)電動(dòng)機(jī)當(dāng)前的工作工況要求，并充分考慮成本，要求工作人員對(duì)最佳的故障監(jiān)測(cè)與判斷技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。