CN110286323B - 一种检验压缩机内部电机故障的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检验压缩机内部电机故障的方法，包括：计算电机转子位置；通过补偿算法对电机转子位置进行补偿；基于补偿后的电机生成待测电机的波形图；显示待测电机线圈的波形，将测试波形与标准波形对比；根据波形对比结果判断电机故障情况。本发明还公开了一种检验压缩机内部电机故障的设备。采用本发明的检验方法和设备后，无需对压缩机进行破坏性测量即可测得内部电机故障情况。

Description

一种检验压缩机内部电机故障的方法和设备
技术领域
本发明涉及电机故障检测领域，尤其涉及一种检验压缩机内部电机故障的方法和设备。
背景技术
压缩机物料目前内部电机打火问题在售后表现突出，在入厂检验时通常通过以下两种 方式检验：1、采用低电阻测试仪测试压缩机接线端的主、副相阻值，此方法能够通过测量 绕组的电阻检验电机是否故障，但是无法发现电机内部绕组损伤点，因此测试的有效性不 足；2、对于内部电机故障的情况，需要将压缩机的外壳解剖，用打高压方式检验电机损伤 点，属于破坏为，测试成本较高且测试效率较低。因此需要一种能够无需破坏性测量即可 检测压缩机内部绕组损伤故障的设备。
发明内容
为解决现有的技术问题，本发明提供了一种检验压缩机内部电机故障的方法和设备。
本发明的具体内容如下：一种检验压缩机内部电机故障的方法，包括：
计算电机转子位置；
通过补偿算法对电机转子位置进行补偿；
基于补偿后的电机生成待测电机的波形图；
显示待测电机线圈的波形，将测试波形与标准波形对比；
根据波形对比结果判断电机故障情况。
进一步的，计算电机转子位置包括通过电机的环境温度、电阻和线圈线张力进行计算。
进一步的，判断电机故障情况包括测定电机波形的零交叉时间Tz和Tz最大时间差TzD，所述零交叉时间Tz是电机波形最初下降至其到达零位的时间间隔；Tz最大时间差的计算方法是
TzD＝|-MAX(Tzn+1-Tzn)|
，其中，n≥1，n为整数，Tzn+1表示第n+1次从开始下降至到达零位的时间差，Tzn指第n次从开始下降至到达零位的时间差。
进一步的，判断电机故障情况包括测定减衰率，减衰率的测定方法是
Figure BDA0002136433570000011
，其中，VP1是测定振动波形的第一高峰电压，VP2是测定振动波形的第二高峰电压。
进一步的，判断电机故障情况包括测定零交叉面积比CRS-AR，计算方法为
Figure BDA0002136433570000021
，其中，测试电机零交叉面积是指在测定时间区域内测试电机振动波形与水平轴交叉 部分的面积，标准电机零交叉面积是指在测定时间区域内标准电机振动波形与水平轴零交 叉部分的面积。
进一步的，判断电机故障情况包括测定相对比RELA-R，计算方法为
Figure BDA0002136433570000022
，其中，波形差面积指测试电机与标准电机的波形在测定时间区域内的位相差面积 之和。
根据本发明的检验方法，采用补偿算法，消除压缩机成品内部电机转子位置对电机 测试的影响，能够检验处电机内部绕组的隐性损伤点，入厂提前发现问题进行预防。
本发明还提供了一种检验压缩机内部电机故障的设备，包括线圈脉冲层间测试仪、测 试耐高压线、电源线和测试软件，所述线圈脉冲层间测试仪通过电源线连接电源，待测压 缩机的内部电机引出线通过测试耐高压线与线圈脉冲层间测试仪内的高压脉冲发生装置 相连；所述线圈脉冲层间测试仪还设有显示器；测试软件能够实现上文所述的任一检验方 法。
进一步的，所述线圈脉冲层间测试仪设有I/O接口和通讯接口，I/O接口通过I/O通讯线与外界设备相连进行输入输出操作，通讯接口通过数据通讯线与外界设备通讯。
进一步的，所述线圈脉冲层间测试仪设有自动手动切换开关、开始开关和停止开关。
进一步的，所述线圈脉冲层间测试仪还设有BNC接口，BNC接口与示波器相连。
本发明的有益效果：采用本发明的检验方法和设备后，无需对压缩机进行破坏性测量 即可测得内部电机故障情况。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
图1为本发明的检验压缩机内部电机故障的方法的示意图；
图2为本发明的线圈脉冲层间测试仪与待测电机的接线示意图；
图3为本发明的线圈脉冲层间测试仪的正面面板示意图；
图4为本发明的线圈脉冲层间测试仪的背面面板示意图；
图5为待测电机故障示意图；
图6为本发明的电机线圈波形的示意图1；
图7为本发明的电机线圈波形的示意图2；
图8为本发明的电机线圈波形的示意图3；
图9为测试电机故障的示意图1；
图10为测试电机故障的示意图2；
图11为测试电机故障的示意图3；
图12为测试电机故障的示意图4。
具体实施方式
结合图1-图12，本实施例公开了一种检验压缩机内部电机故障的方法和设备，其中所 要用到的设备主要包括线圈脉冲层间测试仪，各连接线以及待检测压缩机。
如图2所示，线圈脉冲层间测试仪通过耐高压测试线(接口为T1、T2和T3)分别连接电机线圈的三相，通过接口E与电机的铁芯相接。
如图3所示，线圈脉冲层间测试仪正面面板上的显示器1为液晶显示触摸屏，显示测 试波形和标准波形并将两者置于同一起点进行比对，标准波形为蓝色，测试波形为红色。 若测试波形与标准波形相同，则判定结果是良品，显示器1显示良品标志，如绿色“OK”字样；若测试波形与标准波形有偏差，则判定结果为不良，显示器1显示不良标志，如红 色“NG”字样，报警装置(本实施例为蜂鸣器)报警。
在线圈脉冲层间测试仪上还设有位于显示器1下方的设定仪器动作模式开关2，包括 初期设定、标准机种登录和测试模块等。显示器1的左边设有两个监视用BNC接口，分 比为第一BNC接口3和第二BNC接口4，与外界的示波器连接，监视对比标准波形与测 试波形。线圈脉冲层间测试仪面板上可选配设置LAN通讯端口5和USB插口6(B型接 口)，用于与外界设备通讯。面板上还设有仪器电源投入用ON/OFF开关7，用于控制测试 仪电源的通断。
为了方便灵活地操作测试仪，在测试仪面板的显示器1下方还设有自动/手动切换开关 8(AUTO/MANUL)，用于切换自动测试和手动测试。自动/手动切换开关右边设置施加脉冲旋钮8(VOLT VR)，用于手动测试时设定施加脉冲电压，测试结束后确认全波形用，可 改变波形编号。施加脉冲旋钮9右侧设置开始开关10(START SW)，自动测试模式下代表 测试开始，手动测试模式下为脉冲施加的开始开关。开始开关右10侧设置复位开关(RESET SW)11，用于自动测试或者手动测试判定结果的复位以及报警装置(本实施例中为蜂鸣器) 的停止开关。在显示器1的右侧还设有脉冲施加电压指示灯12(SURGE ON)和判定结果 指示灯13(JUDGE)，其中脉冲施加电压指示灯12在自动测试或手动测试脉冲电压施加中 显示，判定结果指示灯13用于自动测试或手动测试的判定结果显示，分别包括OK和NG 两个指示灯，根据相应的判定结果对应的指示灯亮。
如图4所示，测试仪的背面面板主要为各接口，包括I/O接口14、通讯接口15、互锁端子16、被测试工件连接端子17、接地端子18、电源输入接口19和保险丝20。其中I/O 接口是从外部控制本机的测试动作的输入输出用接口，通讯接口为RS-232C接口，互锁端 子连接非常停止、安全门等信号，闭状态可以测试，开状态测试停止。被测试工件连接端 子连接被测工件的耐高压电缆；接地端子是本仪器壳体连接地线的端子；电源输入接口是 附属电源线通过次接口连接，供给AC90V～AC250V的接口；保险丝额定250V 5A。
基于转子置入电机后定子绕线电感量不会发生变化的现象，本申请设计一种入厂检验 压缩机成品的测试方法，主要依靠测试仪内置的测试软件实现补偿电机转子位置和生成波 形的功能。
如图1所示，本实施例的测试方法是对压缩机成品进行测试，而转子在置入电机后， 定子绕线电感量不会发生变化，不同的压缩机其转子位置差异导致出现不同的测量值。本 实施例的测试方法计算转子的位置并且通过补偿算法对电机转子位置进行补偿，基于补偿 后的电机转子位置，产生测试电机的波形图，从而消除了转子位置对内部电机测试的影响。
计算转子的位置主要是通过电机所处的环境温度、电阻和线圈线张力进行综合考虑， 其中环境温度和电阻分别于电机转子的补偿值成正比且为主要决定因素，环境温度每升高 10℃，测试补偿值相应为1.3左右，电阻分别与不同型号的电机相关联。线张力为辅助参 考数据，对结果的影响较小。
在生成测试波形的过程中，线圈脉冲层间测试仪通过测试线连接在压缩机内部电机引 出线上，在电机的绕组中产生自激荡电路，在线圈脉冲层间测试仪正面面板上的显示器1 上显示该波形。
待测机种的波形图显示在线圈脉冲层间测试仪上，在线圈脉冲层间测试仪内有事先输 入存储的标准机种的波形图，将测试波形与标准波形作对比，如测试波形与标准波形不一 致，即可知道测试机种存在故障。
当测试机种的线圈发生短路时，短路部分形成闭环回路。如图5所示，线圈上的绝缘 层被破坏时出现电线间接触发生短路，包括同一线圈上相邻线接触(如图中a处)或者重叠部分的相间短路(如图中b处)的情况。定子的电感量与定子的电阻成线性相关，短路 时相当于减少了绕组的匝数，其电阻减小，相应的电感也会下降。在此状态下，通过闭环 回路的磁力线也发生变化，闭环回路内流过电流的线圈的电阻会造成热损失，此损失时磁 力的损失，会导致振动波形衰减增大和电感的变化。因此若测试波形与标准波形相比波形 明显衰减则表示待测机种的线圈发生短路。若待测机种线圈发生断路情况，则该机种的线 圈波形近似为直线。因此通过显示器1上的波形情况，即可直观地观察出线圈的短路或断 路情况。
除了检测电机线圈的短路和断路情况，根据测试波形与标准波形的对比图，采用本申 请的方法还可检测出电机线圈的线径差异、圈数差异、带有铁芯的线圈与铁芯间的绝缘试 验。
除了直观的观察波形差别之外，还可通过数据进行进一步的分析。其中测定的项目包 括零交叉时间Tz，Tz最大时间差TzD，减衰率DECAY，零交叉面积比CRS-AR (ZEROCROSSAREA)和相对比RELA-R(Relative Ratio)。
如图6所示，零交叉时间指的是测试波形从最初下降直到到达零位的时间内间隔印加 测量，最初下降处是开始印加电压脉冲处，可根据Tz检测出断线、短路情况。Tz最大时间差是指通过每次印加和前次测定Tz的时间差，判断出在值减少情况下的时间的最大值，其测量公式为
TzD＝|-MAX(Tzn+1-Tzn)|
，其中，n≥1，n为整数，Tzn+1表示第n+1次从开始下降至到达零位的时间差，Tzn指第n次从开始下降至到达零位的时间差。通过Tz最大时间差能检测出线圈间、线圈和 铁芯间的放电情况。
减衰率DECAY是测定振动波形的第一高峰电压VP1和第二高峰电压VP2，通过公式
Figure BDA0002136433570000051
计算，通过减衰率可检测出线的直径差异、机种差异和卷数差异。
如图7和图8所示，零交叉是指波形与坐标轴之间围成的部分，零交叉面积比CRS-AR 的测定是指在设定的两点间测定区域内，计算测试线圈波形零交叉部分的合计面积(图中 为斜线部)，并将标准电机线圈(图中为实线)和测定电机线圈的波形(图中为虚线)的零交叉面积差与标准电机线圈的波形零交叉面积差作对比，具体的公式为
Figure BDA0002136433570000052
在设定的两点间测定区域内，把标准电机的波形和测试电机的波形进行位相差面积 合计的比较，实际是根据上述标准电极的零交叉面积的比例演算求得的，具体如下：
RELA-R[％]＝波形差面积/标准零交叉面积*100％
，其中，波形差面积指测试电机与标准电机的波形在测定时间区域内的位相差面积之 和。
如图9至图12所示，根据本实施例的方法，选择自动测试，先选择自动测试时的测试 电机，如图10中选择编号为103的电机。然后进行自动测试，把正面面板的自动/手动切换开关(AUTO/MANU)拨到AUTO，显示被选电机的标准波形和规格判定值。将测试仪的正 面面板的开始开关START SW或者从背面接口输入START信号，即施加脉冲电压到工件进行 测定。
将测试电源由初始100V(时长0.4us)的脉冲电压，以每100V/20mS的升幅到3600V后 进行检测，0.4us的3600V脉冲电压不会造成电机损伤。
显示器1中电机标准波形用蓝色表示，测试波形用红色表示，显示判定结果。
如图11所示，如果判定结果是良品，则显示器1显示OK，判定结果指示灯JUDGE的OK绿灯亮，同时显示器1上分别显示零交叉时间Tz，Tz最大时间差TzD，减衰率DECAY，零交 叉面积比CRS-AR(ZEROCROSS AREA)和相对比RELA-R(Relative Ratio)的值，可以看 出各值均在标准规格范围内。如图12所示，若判定结果为不良，则显示器1显示红色NG字 样，且结果指示灯JUDGE的NG红灯亮，超出规格的测定值RELA-R显示为红色。结合相应的 各数据的值即可知道测试电机存在的问题。
采用本申请的测试方法和设备，测试设备利用补偿算法，消除压缩机成品内部转子 位置对内部电机测试影响，通过测试波形与标准波形的对比，结合相关的参数数据，能够分析出电机线圈相比于标准电机的线圈的差异，不拆开设备测试设备可检出电机内部绕组隐性损伤点，入厂提前发现问题进行预防；内部电机损伤故障检验无需破坏性测 量，提升检验测试效率，降低检验成本消耗。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发 明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明 不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案 范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动 和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发 明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术 方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种检验压缩机内部电机故障的方法，其特征在于：包括：
计算电机转子位置；
通过补偿算法对电机转子位置进行补偿；
基于补偿后的电机生成待测电机的波形图；
显示待测电机线圈的波形，将测试波形与标准波形对比；
根据波形对比结果判断电机故障情况；
计算电机转子位置包括通过电机的环境温度、电阻和线圈线张力进行计算；环境温度和电阻分别与电机转子的补偿值成正比且为主要决定因素，环境温度每升高10℃，测试补偿值相应为1.3左右，电阻分别与不同型号的电机相关联，线张力为辅助参考数据。
2.根据权利要求1所述的检验压缩机内部电机故障的方法，其特征在于：判断电机故障情况包括测定电机波形的零交叉时间Tz和Tz最大时间差TzD，所述零交叉时间Tz是电机波形最初下降至其到达零位的时间间隔，Tz最大时间差的计算方法是
TzD＝|-MAX(Tzn+1-Tzn)|
，其中，n≥1，n为整数，Tzn+1表示第n+1次从开始下降至到达零位的时间差，Tzn指第n次从开始下降至到达零位的时间差。
3.根据权利要求1所述的检验压缩机内部电机故障的方法，其特征在于：判断电机故障情况包括测定减衰率，减衰率的测定方法是
Figure FDA0002944476160000011
，其中，VP1是测定振动波形的第一高峰电压，VP2是测定振动波形的第二高峰电压。
4.根据权利要求1所述的检验压缩机内部电机故障的方法，其特征在于：判断电机故障情况包括测定零交叉面积比，计算方法为
Figure FDA0002944476160000012
，其中，测试电机零交叉面积是指在测定时间区域内测试电机振动波形与水平轴交叉部分的面积，标准电机零交叉面积是指在测定时间区域内标准电机振动波形与水平轴交叉部分的面积。
5.根据权利要求4所述的检验压缩机内部电机故障的方法，其特征在于：判断电机故障情况包括测定相对比，计算方法为
Figure FDA0002944476160000021
，其中，波形差面积指测试电机与标准电机的波形在测定时间区域内的位相差面积之和。
6.一种检验压缩机内部电机故障的设备，其特征在于：包括线圈脉冲层间测试仪、测试耐高压线、电源线和测试软件，所述线圈脉冲层间测试仪通过电源线连接电源，待测压缩机的内部电机引出线通过测试耐高压线与线圈脉冲层间测试仪内的高压脉冲发生装置相连；所述线圈脉冲层间测试仪还设有显示器；测试软件实现如权利要求1至5中任一检验方法。
7.根据权利要求6所述的检验压缩机内部电机故障的设备，其特征在于：所述线圈脉冲层间测试仪设有I/O接口和通讯接口，I/O接口通过I/O通讯线与外界设备相连进行输入输出操作，通讯接口通过数据通讯线与外界设备通讯。
8.根据权利要求6所述的检验压缩机内部电机故障的设备，其特征在于：所述线圈脉冲层间测试仪设有自动手动切换开关、开始开关和停止开关。
9.根据权利要求6所述的检验压缩机内部电机故障的设备，其特征在于：所述线圈脉冲层间测试仪还设有BNC接口，BNC接口与示波器相连。
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