电机电流特征分析

设备状态监测行业多年来一直广泛使用振动分析。感应电机在工业驱动中的使用非常普遍，因为它们被认为是可靠、经济和坚固的。事实上，它们甚至成为了工业的主力，因为它们在将电能转换为机械能方面发挥着至关重要的作用。由于确保安全运行在很大程度上取决于适当的维护、故障诊断、安全运行和运行可靠性，因此有许多传统的技术和工具用于监测感应电机。在本文中，我们将仔细研究电机电流特征分析。

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即使使用了所有用于监测感应电机以获得高度可靠性的工具，公司仍在与诸如电机寿命缩短和意外系统故障等重大问题作斗争。有几种状态监测方法，如热监测和振动监测，需要昂贵的传感器，而电流监测根本不需要任何额外的传感器。因此，让我们首先了解电机电流特征分析，看看它如何在革新状态监测行业中发挥关键作用。

什么是电机电流特征分析？

MCSA概念起源于20世纪70年代早期。最初，MCSA被提议作为一种可用于监测核电厂恶劣环境和危险区域内电机的工具。电机电流特征分析可以被描述为一种帮助确定感应电机运行状况而不干扰生产的技术。换句话说，它感测具有电流分量的电信号并在初始阶段识别故障。因此，它在防止损坏和诊断电机故障方面发挥着关键作用。您可以通过此链接进行进一步阅读。电机电流特征分析有助于检测以下问题：

• 不平衡/错位
• 轴承缺陷
• 转子条损坏
• 负载问题
• 动态偏心
• 静态偏心

MCM与振动和电流特征分析的比较

 

电机电流特征分析如何检测故障频率？

让我们以从电机电源获取的电流信号为例，这不会干扰机器的任何操作。在电机电流特征分析中，通过处理电流信号获得频率谱（又称电流特征）。如果存在故障，频率谱将与健康电机不同。通过信号处理技术获得感应电机的故障检测和状态监测，因为它们具有成本效益，而且实施起来相当容易。此外，实施MCSA有助于获得准确的故障分析。为了识别独特的电流特征模式并提供不同故障的更广泛动态范围，使用了分贝（dB）与频率谱。它有助于识别诸如定子故障、转子故障、轴承故障和偏心等缺陷，或者可能是这些故障的组合。

电机电流特征分析在预测电气和机械错误方面都很有效。

 

MCSA可检测的故障

以下是电机电流特征分析可以检测的故障：

轴承故障

滚动轴承通常有两个环。在正常运行条件下，当对准和负载良好平衡时，疲劳故障通常从小裂缝开始。这意味着它们会慢慢扩散，开始产生明显的振动和噪音水平。可以理解的是，由于诸如错位等各种原因，检测电机轴承故障并不容易。这就是MCSA通过检测频率分量来识别缺陷的地方 – f 0（较低频率）和f 1（较高频率）。

断裂的转子条

我们知道，特定的感应电机由于繁重的工作周期而面临转子断条的问题，但这并不会导致感应电机的失效。然而，它们可能会引发其他损坏。例如，故障机制可能会导致部件断裂，造成机械损坏和绕组故障，直接影响生产并导致昂贵的维修。

气隙偏心

这种故障导致气隙长度对于定子周长的时间和角度不再保持恒定。这发生在定子和转子之间的气隙不均匀时。气隙偏心有三种类型：动态偏心、静态偏心和混合偏心。

电机电流特征分析（MCSA）在革新状态监测行业中的作用

电动潜水泵（ESPs）是MCSA改变状态监测行业面貌的重要性的完美例证。由于ESPs在油气作业中扮演着至关重要的角色，它们被认为是最合适的选择之一，因为当储层没有足够的能量产油时，需要一种经济的提升方法来增加流体流量。然而，某些泵中的恶劣条件意味着泵的可靠性受到影响。结果，由于细小岩石颗粒的存在、井况的突然变化、气体的存在甚至温度的上升，导致ESP发生故障。鉴于ESP开始因如此多的外部和内部因素而失效，这直接影响了生产，因此需要一种能够降低风险的解决方案。这就是MCSA作为完美解决方案的用武之地，因为它使用先进的算法分析电流和电压数据，帮助早期检测问题以防止任何损坏。

 

MCSA可以检测的故障

以下是电机电流特征分析可以检测的故障：

轴承故障

滚动轴承通常有两个环。当操作条件正常且对准和负载平衡良好时，疲劳失效通常从小裂纹开始。这意味着它们会慢慢扩散，开始产生明显的振动和噪声水平。可以理解的是，由于各种原因（如不对准），检测电机轴承故障并不容易。这就是MCSA通过检测频率分量 – f 0（较低频率）和f 1（较高频率）来识别缺陷的地方。

转子断条

我们知道，特定的感应电机由于繁重的工作周期而面临转子断条的问题，但这并不会导致感应电机的失效。然而，它们可能会引发其他损坏。例如，故障机制可能会导致部件断裂，造成机械损坏和绕组故障，直接影响生产并导致昂贵的维修。

气隙偏心

这种故障导致气隙长度对于定子周长的时间和角度不再保持恒定。这发生在定子和转子之间的气隙不均匀时。气隙偏心有三种类型：动态偏心、静态偏心和混合偏心。

电机电流特征分析（MCSA）在革新状态监测行业中的作用

电动潜水泵（ESP）是一个完美的例子，展示了电机电流特征分析（MCSA）在改变状态监测行业方面的重要性。由于ESP在石油和天然气作业中扮演着至关重要的角色，它们被认为是最合适的选择之一，因为当储层没有足够的能量产油时，需要一种经济的提升方法来增加流体流量。然而，某些泵的恶劣条件意味着泵的可靠性受到影响。结果，由于存在细小岩石颗粒、井况突变、气体存在，甚至温度上升等因素，导致ESP出现故障。鉴于ESP开始由于如此多的外部和内部因素而失效，这直接影响了生产，因此需要一个能够降低风险的解决方案。这就是MCSA作为完美解决方案的切入点，因为它通过使用先进的算法分析电流和电压数据，帮助及早检测问题以防止任何损坏。

 

 

预测性维护可以提高整个工厂的生产力。

 

随着MCSA的引入，以前的ESP状态监测工具似乎不再那么有效，因为MCSA系统可以安装在电机控制柜中（这是系统精确降低风险的理想环境）。使MCSA传感器如此有效的原因是它们能够在任何运行条件下收集数据。因此，MCSA确保了持续的高质量数据流。https://www.youtube.com/watch?v=vqiVJH4gsT0&t=24s

现在让我们讨论ESP中的异常检测算法以及如何检查每台电机和泵。然而，有了MCSA，就不需要对每台泵进行人工检查，因为工程团队可以轻松监控数百台泵。基于MCSA的系统彻底消除了手动检查每台电机和泵的繁琐、劳动密集型过程。异常检测算法还指出哪些泵不能正常工作。它帮助维护团队专注于那些需要紧急修复的泵。此外，它还指出了问题的根源。

故障分类

MCSA具有分类算法，有助于识别与不同故障机制相关的各种模式。例如，如果定子损坏，那么泵的空化会显示出不同的模式。如果某些机制无法正常工作，它会在电流正弦波上留下标记，提示维护团队进行检查。MCSA可以检测到的其他一些故障包括：

• 由于转子棒断裂或损坏导致的过热和火花
• 存在气隙偏心
• 存在轴承损坏
• 负载效应
• 空化
• 设备的磨损效应

结论

毫无疑问，基于MCSA的状态监测工具是ESP的一大补充。它极大地帮助降低了维护成本，减少了停机时间（这往往是计划外的），并最大限度地降低了环境和安全风险。可以说，最新的MCSA工具甚至更加有效，因为传感器系统安装在MCC中，而不是安装在资产上。总的来说，电机电流特征分析是最佳技术，因为它为各种工业机械提供了高度选择性yet经济高效的在线监测。