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资产监测 / 电机与变频器

电机本身就是传感器。
先从它自身的健康开始。

转子导条、定子绕组、绝缘、供电质量以及变频器引起的轴承电流,都会改变电机取用电流的方式。Artesis 在 MCC 读取这些信息,适用于低压和中压电机,无论是直接启动、软启动器还是变频器驱动。

11 kV以下案例中的最高电机电压
4 个现场案例制药、电力、玻璃和工艺工厂
电机上 0 个传感器在 MCC 内测量电流和电压
01 / 挑战

每台设备都有电机。
却少有监测。

电机驱动着每座工厂里的泵、风机、压缩机和输送机。绝缘击穿、转子导条断裂、绕组松动等电气故障,可在数天内让电机从正常发展到烧毁。

变频器还带来另一重风险:共模电压会驱使电流穿过轴承,使其被电蚀。ESA 通过同样的三相信号,既读取电机的电气健康状况,也读取其机械状态。

01

在电机控制柜处接入

e-MCM 使用现有的电流和电压信号,中压电机则通过 CT/PT 二次侧获取。

02

学习电机的电气特征

在真实运行工况下(包括变频器的各种转速),为每个电机–负载机组建立模型。

03

区分电机与负载

发现可区分定子、转子、供电和轴承问题与被驱动设备的问题。

02 / 重点案例 · 制药

轴承被变频器电蚀。
轴接地被确认为解决方案。

有据可查的现场案例
冷水机组电机 / 电压与电流波形
Artesis AMTPro 电压和电流波形,含高频畸变及各相波峰因数值

来自变频器的畸变波形和偏高的波峰因数。

冷水机组电机 / 轴接地前后
Artesis AMTPro 同一台冷水机组电机的两张状态图:轴接地断开时定子指标处于 Caution,轴接地接入后恢复正常

A:接地断开,定子指标处于 Caution。B:接地接上,恢复正常。选择可打开大图。

A → B

同一台电机,同一天,只改变一处
重新接上轴接地后,定子相关指标从 Caution 回落到正常。

轴承过早失效,得到解释。

480 V额定电压
VFD驱动
冷水机组被驱动设备

问题一家制药工厂的变频器驱动冷水机组电机,驱动端轴承接连损坏。该驱动端(DE)轴承没有绝缘。

发现AMTPro 显示出畸变的波形和较高的波峰因数,这正是引发轴承电流和电弧放电的条件。维修人员在失效轴承上发现了沟纹形态。

确认在轴接地断开和接上的情况下于同一天进行的测试表明,一旦装上绝缘轴承并接好接地,定子相关指标即恢复正常。

  1. 1驱动端轴承反复损坏
  2. 2波形畸变,轴承电流
  3. 3绝缘轴承 + 轴接地

来源:Artesis 2024 年案例研究,幻灯片 9–14,以及 AMTPro 报告(2023 年 6 月)。已隐去客户名称。

03 / 更多现场案例

转子导条
与定子绕组。

3 个行业
Artesis 两台相同 11 kV 凝结水泵电机的功率谱密度,其中一台带转子相关特征
发电 · 转子导条

11 kV 电机上的转子导条裂纹

在两台相同的凝结水泵电机中,其中一台出现转子相关特征。重复三次的离线转子测试确认转子导条存在裂纹或缺陷。

额定值
11 kV · 32 A · 510 kW
更多
泵页面 →
Artesis MCM 一台透平压缩机电机内部电气故障参数趋势,重启后上升
玻璃 · 定子绕组

松动的绕组摩擦转子

一台透平压缩机电机停用五周后重新启动,其内部电气故障趋势陡增。三天后将其停机:定子绕组已松动并与转子摩擦。

工况
透平压缩机
结果
在重大故障前停机
工艺工厂 · 变频器搅拌机

振动未能发现的沟纹

对一台变频器驱动搅拌机的 AMTPro 测试指示外圈轴承故障。检查发现滚道上有电蚀沟纹,这是振动巡检未能发现的损伤。

案例均为 Artesis 在 2005 至 2023 年间现场部署的个别结果。所有图像均来自 Artesis 软件。已隐去客户名称。

04 / 我们检测什么

故障模式、信号
与证据强度。

证据强度反映某种状况在典型电机装置中产生可观测电气特征的可靠程度,并非检出保证。

状况信号中的变化证据现场案例
电机 · 电气
转子导条断裂或开裂电流频谱中的转子相关特征强11 kV 泵电机
定子绕组,匝间内部电气故障指标与相间平衡强透平压缩机
绝缘击穿内部电气故障趋势,相间不平衡强—
供电质量与连接电压不平衡、THD、谐波、各相 RMS强—
电机 · 变频器影响
轴承电流与沟纹波形畸变、波峰因数和轴承相关指标良好冷水机组电机 →
轴接地的有效性接地接入/断开时的指标变化良好冷水机组电机
变频器开关(IGBT)问题高分辨率频谱中与变频器开关相关的特征良好—
电机 · 机械与负载
电机轴承电流频谱中的轴承相关特征良好变频器搅拌机
偏心与软脚电流频谱中的机械特征良好—
电机偏大或负载不足负载低于额定值 ~60%;能耗影响强见风机页面
05 / 适用范围之外

电气特征较弱之处。

我们事先说明局限,使监测用在最有价值之处,并搭配合适的补充检查。

大部分时间停运的电机

备用电机需要运行时间才能获得数据;运行时请使用 AMTPro。

变频器极低转速

低于约 20 Hz 时,诊断置信度降低。

静止状态下对地绝缘

离线绝缘测试(IR、PI、冲击)仍是断电检查的手段。

直流和特殊电机

这些方法针对交流感应电机;其他类型需逐案审核。

观察到的特征由合格人员解读;它们用于指导排查,而非取而代之。AMTPro 现场测试要求采集期间转速接近恒定(频率 ±1%)。

06 / 部署方式

关键设备连续监测。
其余设备便携测试。

在线 · 永久安装

e-MCM

  • 关键低压和中压电机
  • 24/7 学习、趋势分析和报警
  • 支持变频器应用
  • 结果在 OmniSight 中跨现场查看
便携式 · 巡检路线

AMTPro

  • 对数百台电机的整体筛查
  • 数分钟内在 MCC 完成现场测试
  • 每次测试自动生成状态报告
  • 每份报告含能耗影响估算

Artesis Insight 解读发现。

Artesis Insight 将频谱和趋势转化为通俗语言的解释和后续步骤。您的团队无需成为 ESA 专家,也能据此采取行动。

示例性维护指导

检查变频器引起的轴承电流。

波形畸变、波峰因数高,并伴随轴承相关指标,提示存在轴承电流。请检查轴接地、绝缘轴承和变频器输出滤波。

措施之后
在采取缓解措施后重新测试,确认指标恢复正常。

仅为示例措辞;并非实时报警或真实的 AI 报告。

07 / 应用

任何交流感应电机,任何被驱动负载。

1 kW 起的低压感应电机通过 CT/PT 二次侧监测中压电机变频器驱动的电机软启动器和直接启动电机备用电机和备件电机危险区域中的电机
哪些电机可以监测?

低压和中压交流感应电机,包括直接启动、星三角、软启动器或变频器方式。中压电机通过现有的 CT 和 PT 二次侧测量。

能检测变频器引起的轴承损伤吗?

能。波形畸变、波峰因数高和轴承分量指向轴承电流,重点冷水机组案例即是如此。

它会取代离线电机测试吗?

不会,而是互补:ESA 持续观察运行中的电机;离线测试在电机停止时检查绝缘和绕组。

能监测危险区域内的电机吗?

能。测量在 MCC 内进行,位于危险区域之外。

开始需要哪些信息?

电机铭牌数据、启动器或变频器类型、被驱动设备以及柜内的测量点。

让您的电机一目了然。

告诉我们您的电机群。我们将帮助您在在线监测与便携式巡检之间做出划分。

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58 Thomas St, New York, 10013 USA

+1 443 315 2056

enquiry@artesis.com

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