1、机械设备电气系统的故障检测与诊断摘 要水泵电机作为供水系统中的重要设备之一，伴随着工农业生产及行政部门等对供水需求的逐步提高，促使水泵电机的运行时间及运行强度均相应延长和提高，这同时也增加了水泵电机出现故障的概率。因此加强水泵电机电气系统的故障检测和诊断十分重要，通过及时准确的预测及发现故障，以确保水泵电机的正常运行。因此笔者就水泵电机电气系统的故障检测和诊断进行了略述。 关键词水泵电机；电气系统；故障检测；诊断 中图分类号：TH165.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0114-01 科学技术的进步，社会生产力在近年来大力发展，人们对水资源的供应需求越来越大，
2、水泵电机是供水系统的主要设备，它的运行质量直接影响水的供给。由于水泵电机的工作环境往往比一般电机的工作环境更为恶劣，很容易出现电机故障。近年来在水泵机组运行中，由于水泵的电机导致的故障问题日益突出。因此加强水泵电机的故障预测和诊断，确保水泵机组的正常运行，保障基本的供水供给具有十分重要的意义。 一、故障诊断的概念 故障诊断的概念来自于仿生学之中，起初故障诊断运用于机械故障诊断。所谓故障指的是系统内至少有一个特性值，在参数出现偏大偏差，并且超出正常工作所允许的区段时，导致功能大大降低；所谓的诊断是基于客观状态检测，它涵盖了对各种状态测量、分析和诊别，对设备的状态进行识别，另外敲定故障是怎么产生的
3、，故障的特点和大小是怎样的，具体是出现在哪里的，并且描述确定诱使故障的原因也是故障诊断要考虑的重要因素设备故障诊断的主要理论是根据设备运行过程中产生的各种信息（包括机械、电机等其他方面） ，以确定设备运行是正常或者发生了异常情况，进一步识别设备是否发生了故障。因此，故障诊断技术可以识别该设备在带负载工作时，抑或是再不去除设备的情况下，实时监测运行情况，再加以分析，得出故障存在与否，并及时发现故障点，基于此对设备后续运行进行预测。 二、水泵电动机的常见故障 水泵电动机采用的是较为普遍的异步电动机，当水泵电机的定子绕组上电 时，借助于电源提供的励磁电流来建立磁场。由于电磁感应，转子绕组感生电流，
4、进一步产生电磁转矩，以实现从电能向机械能的能量转换。水泵电动机发生故障的位置在定子部分和转子部分，通过对水泵电机故障原因的分析和研究以及对出现故障的历史数据查询分析，专业维护人员能够从表象和数据中得出位于水泵电机不同位置的故障率存在以下的规律：水泵电机定子部分引起的故障占 37%， 水泵电机 转子部分引起的故障占6%，水泵电机轴承部分引起的故障占 44%，其他部分相关造成的故障占13%。 依照水泵电机在运行时所表现出的特点和工作方式，我们可以把故障划分为电气方面故障和机械方面故障，电气方面故障涉及到的有定子绕组故障和转子的故障，而机械方面所涉及的主要是转子隙缝偏心故障以及轴承磨损的故障。 （一
5、）电气故障 根据历史数据的经验水泵电机在电气方面故障出现最频繁的系统部分是绝缘系统，水泵泵房的温度高、湿度大，这样的环境因素使得绕组绝缘的老化、磨损、过热、受潮、污染比平时更加严重，这些客观原因非常容易降低绝缘电阻，长时间后，被击穿的绝缘层会导致绕组匝间甚至是相间的短路，造成电机因为故障而停止运行。由于生产成本的控制，水泵电机的运行环境不够理想事实无法改变，由于外界环境影响的存在，不可避免会使绝缘方面的故障时有发生。 （二）机械故障 水泵电机的轴承故障最常见于机械类故障中，在水泵电机的各个零部件之中，轴承故障时最容易最经常遇到的，根据实际生产的经验和历史数据的总结大约有 55%的电机故障是因为
6、轴承的故障所引起的。在水泵电机转动时，内环以转轴为中心旋转，而外环是完全固定的不会参与转动，旋转的轨迹是仅仅存在于内环和外环之间的，往往是由于异物的不慎落入，导致轴和环之间润滑不良，在过载及安装不恰当时也会导致轴承出现磨损痕迹、压迫痕迹、小缺口及部分裂开的形状等毁坏情况，而且这种毁坏一般都是是不可以维修的。因此，应该尽可能迅速地发现轴承的异常并最快的在事故发生前进行维修或更换是十分必要的。 三、水泵电机常用的故障诊断技术 当前采用不同的方法对水泵的电机的故障进行诊断，根据运行环境和各种用途电机的特点，采用不同的故障诊断手段，现常用于电机故障的诊断方法有： （一）磁通检测法 该检测方法主导思想是
7、是借助探测线圈来检测到电机的轴向漏磁通，在定子绕组发生故障时，磁通的变化发生在圆周方向和径向，依据磁通的变化来判断预测故障。 （二）线上放电检测法 对于额定电压偏高的电机，其发生在定子上的电气故障呈现出放电现象增加的趋势，通过电机定子的出线端抑或是是定子绕组的中性点来链接电流互感器和高频检测仪，可以实现对各种故障的识别。但它存在的缺陷是，由于复杂的电机内部空间，绕组接头处会出现反射和局部谐振现象，因此如何来确定基准发电噪声电平显得很困难，这就限制了在线放电检测的运用。 （三）绝缘检测法 工作时性能的好坏、绝缘等级及是否存在不足处，需要经过一次次的电气实验，对于特殊的诊断技术也有需求，在工作性能
8、、绝缘结构和存在缺陷隐患与否等三个方面做出总结，然后对电机绝缘结构的使用寿命做出理论预测。 （四）振动检测法 在水泵电机发生故障时，会有相关异常状况的出现，定子铁芯径向力改变就是说明故障发生在定子绕组中了，相继会使得机体的振动很不正常，对振动频率加以分析后就可以对这些故障进行诊断，这种方法的缺点是由于这些振动信号传播路程十分曲折，不可避免地要受到各种干扰，使信号的信噪比较低，诊断效果很难令人满意。 （五）振声检测法 振声检测法也就是对 V 振动检测法的优化，在针对诊断对象时，同时采集噪声信号和振动信号，再对这两种信号分别进行处理，继而将两种信号处理的结果进行综合来进行诊断，因此相比于振声检测法
9、，诊断的准确率在很大程度上得以提高，故而，振声检测及相关的诊断技术渐渐地受到重视，应用领域也越来越广，当然振声诊断在电机的故障诊断方面也具备相当重要的价值。 （六）温度检测法 该检测方法包括了传统、现代的温度检测方法以及红外测温技术，首先对电机各个部分的温度做出测量，进而通过判定各个部分的温度是否异常来对故障进行诊断。 （七）定子电流检测 该检测方法的主要原理是，在异步电机的定子或者转子产生故障时，该电流信号的谐波分量会发生明显变化，对频谱仪所测得的数据加以分析就能够找到能够反映这种故障的特征频率（具有唯一性）并根据所对应幅值的变化对故障进行预测和诊断，它的缺点是定子电流信号的构成成分复杂多样
10、，各种信号信息容易混淆，所以这就要求寻找到一种新的特征量，排除干扰因素。 综上所述，虽然不同型号的水泵电机的工作原理不尽相同，但是所有的水泵电机内部均具备电路、磁路、绝缘、机械和通风散热这类的系统它们之间既是独立的也是互相联系的，因而水泵电机的诊断技术一般说来是通用的。与此同时我们也应该注意到，各种型号的电机工作环境用途又有所区别，不同的扬程等级、功率不同的电机的绝缘系统也存在很大的差别，因此对应于不同的水泵电机诊断的着力点和方法也不一致，诊断前必须对每种型号的水泵电机的具体特点有个适当的了解，相应的采用不同的检测手段和故障诊断方法。 参考文献 1 姜兰兰.工程机械电气系统设计与故障分析J.科技展望，2014，9. 2 陈思远.建筑电气系统故障诊断方法研究J.电子制作，2014，24. 3 刘璐.变电所电气主接线可靠性分析方法的研究J.电子世界，2014，12.
