CN203278198U - 电机故障预判保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机故障预判保护装置，包括远程监控计算机、成组电机监控仪、数据采集模块以及与电机相连的电机保护模块，所述远程监控计算机与所述成组电机监控仪电连接，所述数据采集模块及电机保护模块分别与上述成组电机监控仪电连接；所述电机故障预判保护装置还包括知识库，所述知识库主要由故障判断模块组成。本实用新型具备电机实时保护功能，能够快速及时的保护电机。

Description

电机故障预判保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种电机故障预判保护装置。

背景技术

电机在运行过程中如果出现振幅过大、过流、过压、断相、过热、堵转等情况，往往会造成电机损坏，所以电机一般会配置有电机保护装置。目前，国内外的电机保护装置和电机故障诊断装置是分离的，即电机保护装置只能在故障发生以后做出保护动作，不能提前预判电机健康状况，电机发生故障维修还需电机诊断装置进行故障诊断，操作流程较为复杂；而电机故障诊断装置又只能做电机故障检测不能进行电机实时保护，有一定的局限性，不适合现代化工业的诊断保护一体化的要求。此外，现有的电机保护装置和电机故障诊断装置还存在以下一点或几点问题：

1、多为单一型电机保护装置：现有的技术和产品只是对电机的三相电流、三相电压、电机产热、电机转速进行测量，检测量单一，不能对电机做出综合检测，近而无法检测出电机出现故障的原因和根源，更不能提前根据电机的健康状态为技术人员提出合理建议对电机进行维护和维修。

2、缺乏远程监控功能：现有产品和技术只是对电机保护装置采集的信息进行实时显示，没有专门配套软件进行动态曲线实时显示和远程控制功能。

3、不能在线局部放电检测诊断电机健康状态：检测电机的局部放电时还要配备专门的在线检测装置或用可移动的检测装置进行非在线局部放电检测。

4、一台仪器无法同时控制多台电机：现有产品多是单台电机保护器保护一台电机，不能一台保护装置保护多台电机。

5、智能化程度低，不能进行预判和给出检修建议：现有产品还没有预判检测功能，都是在事故发生后进行相应保护处理，且不能提前预判事故的发生和检测出事故发生的原因，需要专业的技术人员进行再次检修查找事故原因，耗费人力物力。

6、缺乏电机振动检测：现有的电机保护装置中没有电机振动的检测，不能检测到因电机固定器件的松动或电机内部损坏造成的电机振动和电机损坏等。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

实用新型内容

本实用新型为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种电机故障预判保护装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种电机故障预判保护装置，包括远程监控计算机、成组电机监控仪、数据采集模块以及与电机相连的电机保护模块，所述远程监控计算机与所述成组电机监控仪电连接，所述数据采集模块及电机保护模块分别与上述成组电机监控仪电连接；所述电机故障预判保护装置还包括知识库，所述知识库主要由故障判断模块组成。

所述数据采集模块主要由三相电压采集单元、三相电流采集单元、电机局部放电检测单元、电机温度检测单元、电机振动检测单元、电机转速检测单元和电机磁间隙采集单元组成，所述电机温度检测单元包括电机线圈温度检测子单元和电机轴承温度检测子单元。

所述成组电机监控仪包括微处理器以及与所述微处理器相连的人机交互界面、IEC61850通信模块、数据存储模块、继电器保护信号输出模块以及信息存储模块，所述数据存储模块与上述数据采集模块电连接，所述继电器保护信号输出模块与上述电机保护模块电连接。

所述人机交互界面上设置有电机编号显示区、电机当前状态显示区、维修建议显示区、按键区及图形动态显示区；所述按键区设置有电机启动键、电机暂停键、返回主页面键、解除报警键以及历史数据键；所述图形动态显示区包括a、b、c、d、e、f、g、h、i、j区，所述a区显示A相电压数值和A相电压的变化曲线，所述b区显示B相电压数值和B相电压的变化曲线，所述c区显示A相电流数值和A相电流的变化曲线，所述d区显示B相电流数值和B相电流的变化曲线，所述e区显示C相电流数值和C相电流的变化曲线，所述f区显示C相电压数值和C相电压的变化曲线，所述g区显示电机振动的频率和幅值及频率幅值的变化曲线，所述h区显示局部放电的幅值和变化趋势，所述i区显示线圈温度数值和变化曲线，所述j区显示轴承温度数值及变化曲线；所述人机交互界面可接收数据采集模块发来的数据，并将该数据显示在指定区域，及向所述继电器保护信号输出模块发送数据控制电机的运转。

所述故障判断模块存储有局部放电检测、电压检测、电流检测、电机振动检测、电机转速检测、电机线圈温度检测、电机轴承温度检测以及电机磁间隙检测的原理、经验和各个检测量之间相互影响的逻辑推理关系。

所述电机局部放电检测单元可检测电机的局部放电趋势，而局部放电是局部过热及电器元件和机械元件老化的预兆，其中，局部放电是局放随着时间的上升指数，这是个曲折的过程，某个阶段可能下降，因此，可以根据局部放电的变化来判断电机的过热、老化程度和老化趋势。例如，若电机的局部放电趋势如下图所示：

可以看出从A点到C点整体呈上升趋势，A点到B点有小幅度下降且下降斜率较大（斜率为负值），AB段局部放电表示电机运行正常；C点到D点下降幅度很大且下降斜率很小，CD段局部放电表示电机老化损坏，应该进行维修或更换电机。

所述电机振动检测单元可检测到电机的振动特征，根据电机振动的特征可以判断电机振动的异常原因，然后根据电机振动的幅度和电机的机型可给出电机振动级别评价和电机报警信息；所述电机振动的特征和电机振动的异常原因存在以下对应关系：

1、定子电磁振动

（1）定子电磁振动的特征：

①振动频率为电源频率的2倍，F=2f

②切断电源，电磁振动立即消失

③振动可以在定子机座上和轴承上测得

④振动强度与机座刚度的负载有关

（2）定子电磁振动异常的原因：

①定子三相磁场不对称，如电网三相电压不平衡。因接触不良和断线造成单相运行，定子绕组三相不对称等原因，都会造成定子磁场不对称，而产生异常振动。

②定子铁心和定子线圈松动将使定子电磁振动和电磁噪声加大。

③电磁底脚线条松动，相当于机座刚度降低使定子振动增加。

2、气隙动态偏心产生电磁振动

（1）气隙动态偏心产生电磁振动的特征：

①转子旋转频率和定子磁场旋转频率的电磁振动都可能出现。

②电磁振动的振幅随时间变化而脉动（振），脉动的频率为2sf,周期为1/2sf当电动机负载增加，S加大，其脉动节拍加快。

③电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。

④断电后，电磁振动消失，电磁噪声消失。

3、转子绕组故障引起的电磁振动

（1）转子绕组故障引起电磁振动的特征：

①转子绕组故障引起电磁振动与转子动态偏心产生的电磁振动，波形相似，现象相似，较难区别，振动频率为f/p，振幅以2sf的频率在脉动、电动机发生与脉动节拍一致的电磁噪声。

②在空载或轻载时，振动与节拍噪声不明显，当负载增大时，这种振动和噪声随之增加，当负载超过50%时，现象较为明显。

③在定子的一次电流中，也产生脉动变化其脉动节拍频率为2sf。

④在定子电流波形作频谱分析，在频图图中，基频两边出现的边频。

⑤同步电动机励磁绕组但匝间短路，能引起f/p频率（转频）的电磁振动和噪声，无节拍脉动振动现象与转子不平衡产生的机械振动相似。

⑥断电后，电磁振动和电磁噪声消失。

（2）转子绕组故障产生的原因：

①笼条铸造质量不良，产生断条和高阻。

②笼形转子因频繁起动，电机负载大产生断条或高阻。

③饶式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生不平衡电磁力。

④同步电动机磁绕组匝间短路。

4、转子不平衡产生的机械振动

（1）转子不平衡产生的机械振动特征：

①振动频率与转频相等

②振动值随转速增高而加大，与电机负载无关。

③振动值以经向为最大，轴向很小。

（2）转子不平衡的原因：

①电机转子质量分布不均匀，产生重心位移，与转子中心不同心。

②转子零部件脱落和移位，绝缘收缩造成绕组移位、松动。

③联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡。

④冷却风扇与转子表面不均匀积垢

5、滑动轴承由于油膜涡动产生振动

（1）滑动轴承油膜滑动的特征：

①振动频率略低于转子回转频率的Fr的一半，约为0.42―0.48Fr.

②油膜涡动的振动是径向的。

③油膜涡动往往是突然出现的，诊断的方法是油膜涡动偶，改变油的粘度和温度振动就能减轻和消失。

（2）滑动轴承由于油膜涡动产生振动的原因：

在轴承比负载较小，轴颈线速度叫高，特别是大型告诉的柔性转子电机中易发生，轴承经过长期运行，间隙变大，或润滑油粘度大，油温低，轴承负载轻等互相造成油膜加厚，轴承油膜动压不稳定而产生振动。

6、滑动轴承由于油膜振荡产生振动

（1）油膜振荡的特征：

①振荡频率等于转子的一阶临界转速，工作转速接近一阶临界转速2倍的大型，告诉柔性转子电机极易发生油膜振荡。

②油膜振荡是径向振动。

③减少转子不平衡，降低润滑油粘度和提高油温，能使油膜振荡消失和减轻。

（2）油膜振荡的原因

油膜振荡产生的原因和油膜涡动的原因相同，也是油膜动压不稳造成的。

当转子回转频率增加时，油膜涡动频率随之增加，两者关系近似保持不变的比值约0.42―0.48之间，当转轴的回转频率达到其一阶临界转速的2倍时，随着转子回转频率的增加，涡动频率将不变，等于转子的一阶临界转频，而与转子回转频率无关，并出现强烈的振动，这种现象为油膜振荡，产生强烈振动的原因是油膜涡动与系统共振，两者相互激励，相互促进的结果。

对油膜振荡来说，除了油膜性质改变以外，转子不平衡量的增加和地脚螺丝的松动都会诱导油膜振荡的发生。

7、加工和装配不良产生振动

（1）加工和装配不良产生振动的特征：

①振动幅值以轴向为最大。

②振动频率与转频相同。

（2）加工和装配不良产生振动的原因：

与轴承内孔配合的轴颈和轴肩加工不良或由于轴弯曲等原因，使轴承内圈装配后，其中心线与轴中心线不重合，轴承每转一周，轴承受一次交变的轴向力作用，使轴承产生振动。

8、安装时，轴线不对中引起振动

（1）安装时，轴线不对中引起振动的特征：

①径向振动出现1倍频，2倍频振动，2倍频成份大。

②轴向振动出现1倍频，2倍频，3倍频，转子轴向振动幅值为径向振动的50%以上。

③轴心线不重合的偏差越大，振动也越大。

④电动机单独运行时，振动消失。

（2）安装时，轴线不对中引起振动的原因：

机组安装后，电机和负载机械的轴心线应该一致相重合，当轴心线不重合时，电动机在运行时就会受到来自联轴器的作用力而产生振动。不对中分为3种情况。

①轴心线平行不对中（偏心不对中），就是电动机与负载机械轴心线虽然平行，但不重合，存在一个偏心距，随电机转动，其轴伸上就受到一个来自联轴器的一个径向旋转力的作用，使电机产生径向振动，振幅与偏心距大和转速高低有关，频率是转频的2倍。

②轴心线相交不对中，当电动机与负载机械轴心相交时，联轴器的结合面往往出现“张口”现象。电动机转动时，就会受到联轴器的一个交变的轴向力作用，产生了轴向振动，产生了轴向振动，频率与转频相同。

③轴心线既相交又偏心的不对中。

9、机械松动故障引起振动

(1)机械松动故障引起振动的特征：

①径向振动较大，尤其垂直方向振动大。

②有时含有1/2倍，3/2倍等分数频分量。

③时域波形杂乱，有明显的不稳定的非周期信号。

④轴向振动很小或正常。

（2）机械松动故障引起振动的原因：

①由于安装不良和长期磨损，轴承与轴或端盖孔具有较大间隙或过量不足。风扇和转轴配合松动，转子铁心与轴（或支架）配合松动。

②电机的机座或轴承安装不良，底座不平，地脚螺丝不紧等。

③基础和机座损坏。

上述成组电机监控仪可循环检测各个电机的数据采集模块采集的数据，并结合历史数据通过所述知识库的智能判断做出正确决策；所述电机电压、电机电流、电机振动、电机线圈温度、电机轴承温度、电机局部放电、电机转速以及电机磁间隙之间是相互影响的，根据上述8项的当前测量值和历史测量值及他们之间的相互影响关系，能够判断当前电机健康状况和提前预测电机下一刻的状态及其未来发展趋势，如果发展趋势向系统不健康的方向发展则根据这个趋势的大小和当前的测量数值给出不同级别的报警、维修建议以及电机保护动作。

所述电机局部放电检测单元、电机温度检测单元、电机振动检测单元、电机转速检测单元和电机磁间隙采集单元分别与局部放电传感器、温度传感器、振动传感器、转速传感器及磁间隙传感器相连接。

所述三相电流采集单元与电流互感器相连，所述三相电压采集单元与电压互感器相连。

所述三相电流采集单元和三相电压采集单元与多功能电力仪表相连，所述多功能电力仪表可读取电机的实时电流、电压、功率、相角、谐波、电压不平衡度、电流不平衡度、谐波畸变以及电压骤升骤降等信息。

本实用新型中的成组电机监控仪采集所述数据采集模块的信息存储在信息存储模块中，根据当前采集到的电流值、电压值以及转速可检测是否断相、短路、过压、过流、过压、堵转等，然后再根据判断做出继电器保护输出动作；本实用新型可结合信息存储模块的信息统计判断电机健康状况发展趋势，例如，温度逐渐升高且升高幅度比较大，不论此时电机温度是否超过预设的报警跳闸保护温度值，电机健康状况已经出现了不良状态，此时本实用新型可给出检测维修建议和报警提示。

由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的有益效果为：

1、本实用新型具有局部放电在线检测功能和电磁间隙检测功能，能够检测电机的老化程度和老化趋势，便于电机的维护和维修。

2、本实用新型具备在线振动检测功能，能够检测电机的振动近而检测引起电机振动的内因和外因，便于电机的维护和维修。

3、本实用新型具备成组管理功能，一台该系统可以保护多台电机，节约成本和空间。

4、本实用新型具备远程控制功能，能够通过通讯远距离的控制电机的运转。

5、本实用新型具备诊断预判功能，能够诊断出电机的健康状况，并根据电机的健康状况控制电机运转和预判电机健康状况发展趋势，给予合理的维修和维护建议。

6、本实用新型具备电机实时保护功能，能够快速及时的保护电机。

7、本实用新型中的三相电流和三相电压采集单元，可与多功能电力仪表通信，使结构更为简洁，性能更高成本更低。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型中数据采集模块的结构框图。

图3为本实用新型的程序结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1及图2所示，一种电机故障预判保护装置，包括远程监控计算机、成组电机监控仪、数据采集模块以及与电机相连的电机保护模块，所述远程监控计算机与所述成组电机监控仪电连接，所述数据采集模块及电机保护模块分别与上述成组电机监控仪电连接；所述电机故障预判保护装置还包括知识库，所述知识库主要由故障判断模块组成。

所述数据采集模块主要由三相电压采集单元、三相电流采集单元、电机局部放电检测单元、电机温度检测单元、电机振动检测单元、电机转速检测单元和电机磁间隙采集单元组成，所述电机温度检测单元包括电机线圈温度检测子单元和电机轴承温度检测子单元。

所述成组电机监控仪包括微处理器以及与所述微处理器相连的人机交互界面、IEC61850通信模块、数据存储模块、继电器保护信号输出模块以及信息存储模块，所述数据存储模块与上述数据采集模块电连接，所述继电器保护信号输出模块与上述电机保护模块电连接。

所述人机交互界面上设置有电机编号显示区、电机当前状态显示区、维修建议显示区、按键区及图形动态显示区；所述按键区设置有电机启动键、电机暂停键、返回主页面键、解除报警键以及历史数据键；其中，电机编号显示区可显示电机所在的组及其编号，如A组1号电机；电机当前状态显示区可显示当前电机的运行状态，如一切正常、断相、过流、局部放电异常电机老化等等；电机启动键可启动该界面控制的处于未启动状态的电机，电机暂停键可暂停该界面控制的处于启动状态的电机，摁下返回主页面键可返回主控页面，解除警报键可解除因故障引起的报警，摁下历史数据键可查看历史数据；所述图形动态显示区包括a、b、c、d、e、f、g、h、i、j区，所述a区显示A相电压数值和A相电压的变化曲线，所述b区显示B相电压数值和B相电压的变化曲线，所述c区显示A相电流数值和A相电流的变化曲线，所述d区显示B相电流数值和B相电流的变化曲线，所述e区显示C相电流数值和C相电流的变化曲线，所述f区显示C相电压数值和C相电压的变化曲线，所述g区显示电机振动的频率和幅值及频率幅值的变化曲线，所述h区显示局部放电的幅值和变化趋势，所述i区显示线圈温度数值和变化曲线，所述j区显示轴承温度数值及变化曲线；所述人机交互界面可接收数据采集模块发来的数据，并将该数据显示在指定区域，及向所述继电器保护信号输出模块发送数据控制电机的运转。

所述故障判断模块存储有局部放电检测、电压检测、电流检测、电机振动检测、电机转速检测、电机线圈温度检测、电机轴承温度检测以及电机磁间隙检测的原理、经验和各个检测量之间相互影响的逻辑推理关系。

所述电机局部放电检测单元可检测电机的局部放电趋势，而局部放电是局部过热及电器元件和机械元件老化的预兆，其中，局部放电是局放随着时间的上升指数，这是个曲折的过程，某个阶段可能下降，因此，可以根据局部放电的变化来判断电机的过热、老化程度和老化趋势。

所述电机振动检测单元可检测到电机的振动特征，根据电机振动的特征可以判断电机振动的异常原因，然后根据电机振动的幅度和电机的机型可给出电机振动级别评价和电机报警信息；所述电机振动的特征和电机振动的异常原因存在以下对应关系：

1、定子电磁振动

（1）定子电磁振动的特征：

①振动频率为电源频率的2倍，F=2f

②切断电源，电磁振动立即消失

③振动可以在定子机座上和轴承上测得

④振动强度与机座刚度的负载有关

（2）定子电磁振动异常的原因：

①定子三相磁场不对称，如电网三相电压不平衡。因接触不良和断线造成单相运行，定子绕组三相不对称等原因，都会造成定子磁场不对称，而产生异常振动。

②定子铁心和定子线圈松动将使定子电磁振动和电磁噪声加大。

③电磁底脚线条松动，相当于机座刚度降低使定子振动增加。

2、气隙动态偏心产生电磁振动

（1）气隙动态偏心产生电磁振动的特征：

①转子旋转频率和定子磁场旋转频率的电磁振动都可能出现。

②电磁振动的振幅随时间变化而脉动（振），脉动的频率为2sf,周期为1/2sf当电动机负载增加，S加大，其脉动节拍加快。

③电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。

④断电后，电磁振动消失，电磁噪声消失。

3、转子绕组故障引起的电磁振动

（1）转子绕组故障引起电磁振动的特征：

①转子绕组故障引起电磁振动与转子动态偏心产生的电磁振动，波形相似，现象相似，较难区别，振动频率为f/p，振幅以2sf的频率在脉动、电动机发生与脉动节拍一致的电磁噪声。

②在空载或轻载时，振动与节拍噪声不明显，当负载增大时，这种振动和噪声随之增加，当负载超过50%时，现象较为明显。

③在定子的一次电流中，也产生脉动变化其脉动节拍频率为2sf。

④在定子电流波形作频谱分析，在频图图中，基频两边出现的边频。

⑤同步电动机励磁绕组但匝间短路，能引起f/p频率（转频）的电磁振动和噪声，无节拍脉动振动现象与转子不平衡产生的机械振动相似。

⑥断电后，电磁振动和电磁噪声消失。

（2）转子绕组故障产生的原因：

①笼条铸造质量不良，产生断条和高阻。

②笼形转子因频繁起动，电机负载大产生断条或高阻。

③饶式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生不平衡电磁力。

④同步电动机磁绕组匝间短路。

4、转子不平衡产生的机械振动

（1）转子不平衡产生的机械振动特征：

①振动频率与转频相等

②振动值随转速增高而加大，与电机负载无关。

③振动值以经向为最大，轴向很小。

（2）转子不平衡的原因：

①电机转子质量分布不均匀，产生重心位移，与转子中心不同心。

②转子零部件脱落和移位，绝缘收缩造成绕组移位、松动。

③联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡。

④冷却风扇与转子表面不均匀积垢

5、滑动轴承由于油膜涡动产生振动

（1）滑动轴承油膜滑动的特征：

①振动频率略低于转子回转频率的Fr的一半，约为0.42―0.48Fr.

②油膜涡动的振动是径向的。

③油膜涡动往往是突然出现的，诊断的方法是油膜涡动偶，改变油的粘度和温度振动就能减轻和消失。

（2）滑动轴承由于油膜涡动产生振动的原因：

在轴承比负载较小，轴颈线速度叫高，特别是大型告诉的柔性转子电机中易发生，轴承经过长期运行，间隙变大，或润滑油粘度大，油温低，轴承负载轻等互相造成油膜加厚，轴承油膜动压不稳定而产生振动。

6、滑动轴承由于油膜振荡产生振动

（1）油膜振荡的特征：

①振荡频率等于转子的一阶临界转速，工作转速接近一阶临界转速2倍的大型，告诉柔性转子电机极易发生油膜振荡。

②油膜振荡是径向振动。

③减少转子不平衡，降低润滑油粘度和提高油温，能使油膜振荡消失和减轻。

（2）油膜振荡的原因

油膜振荡产生的原因和油膜涡动的原因相同，也是油膜动压不稳造成的。

当转子回转频率增加时，油膜涡动频率随之增加，两者关系近似保持不变的比值约0.42―0.48之间，当转轴的回转频率达到其一阶临界转速的2倍时，随着转子回转频率的增加，涡动频率将不变，等于转子的一阶临界转频，而与转子回转频率无关，并出现强烈的振动，这种现象为油膜振荡，产生强烈振动的原因是油膜涡动与系统共振，两者相互激励，相互促进的结果。

对油膜振荡来说，除了油膜性质改变以外，转子不平衡量的增加和地脚螺丝的松动都会诱导油膜振荡的发生。

7、加工和装配不良产生振动

（1）加工和装配不良产生振动的特征：

①振动幅值以轴向为最大。

②振动频率与转频相同。

（2）加工和装配不良产生振动的原因：

与轴承内孔配合的轴颈和轴肩加工不良或由于轴弯曲等原因，使轴承内圈装配后，其中心线与轴中心线不重合，轴承每转一周，轴承受一次交变的轴向力作用，使轴承产生振动。

8、安装时，轴线不对中引起振动

（1）安装时，轴线不对中引起振动的特征：

①径向振动出现1倍频，2倍频振动，2倍频成份大。

②轴向振动出现1倍频，2倍频，3倍频，转子轴向振动幅值为径向振动的50%以上。

③轴心线不重合的偏差越大，振动也越大。

④电动机单独运行时，振动消失。

（2）安装时，轴线不对中引起振动的原因：

机组安装后，电机和负载机械的轴心线应该一致相重合，当轴心线不重合时，电动机在运行时就会受到来自联轴器的作用力而产生振动。不对中分为3种情况。

①轴心线平行不对中（偏心不对中），就是电动机与负载机械轴心线虽然平行，但不重合，存在一个偏心距，随电机转动，其轴伸上就受到一个来自联轴器的一个径向旋转力的作用，使电机产生径向振动，振幅与偏心距大和转速高低有关，频率是转频的2倍。

②轴心线相交不对中，当电动机与负载机械轴心相交时，联轴器的结合面往往出现“张口”现象。电动机转动时，就会受到联轴器的一个交变的轴向力作用，产生了轴向振动，产生了轴向振动，频率与转频相同。

③轴心线既相交又偏心的不对中。

9、机械松动故障引起振动

（1）机械松动故障引起振动的特征：

①径向振动较大，尤其垂直方向振动大。

②有时含有1/2倍，3/2倍等分数频分量。

③时域波形杂乱，有明显的不稳定的非周期信号。

④轴向振动很小或正常。

（2）机械松动故障引起振动的原因：

①由于安装不良和长期磨损，轴承与轴或端盖孔具有较大间隙或过量不足。风扇和转轴配合松动，转子铁心与轴（或支架）配合松动。

②电机的机座或轴承安装不良，底座不平，地脚螺丝不紧等。

③基础和机座损坏。

所述电机局部放电检测单元、电机温度检测单元、电机振动检测单元、电机转速检测单元和电机磁间隙采集单元分别与局部放电传感器、温度传感器、振动传感器、转速传感器及磁间隙传感器相连接。

所述三相电流采集单元与电流互感器相连，所述三相电压采集单元与电压互感器相连。

所述三相电流采集单元和三相电压采集单元与多功能电力仪表相连，所述多功能电力仪表可读取电机的实时电流、电压、功率、相角、谐波、电压不平衡度、电流不平衡度、谐波畸变以及电压骤升骤降等信息。

本实用新型中的成组电机监控仪采集所述数据采集模块的信息存储在信息存储模块中，根据当前采集到的电流值、电压值以及转速可检测是否断相、短路、过压、过流、过压、堵转等，然后再根据判断做出继电器保护输出动作；本实用新型可结合信息存储模块的信息统计判断电机健康状况发展趋势，例如，温度逐渐升高且升高幅度比较大，不论此时电机温度是否超过预设的报警跳闸保护温度值，电机健康状况已经出现了不良状态，此时本实用新型可给出检测维修建议和报警提示。

基于上述技术方案，本实用新型可对电机选择性的进行手动控制或自动控制；其中手动控制又可分为现场手动控制盒远程手动控制，其动作关系可做如下简要描述：

1、现场手动控制

(1)单台电机的现场手动启动：单台电机控制→被控制电机选着→按启动键→对应的电机保护模块闭合→对应电机启动。

(2)成组电机的现场手动启动：成组电机控制→按启动键→该组电机保护模块闭合→该组电机全部启动。

(3)单台电机的现场手动暂停：单台电机控制→被控制电机选着→按暂停键→对应的电机保护模块断开→对应电机暂停。

(4)成组电机的现场手动暂停：成组电机控制→按暂停键→该组电机保护模块断开→该组电机全部暂停。

2、远程手动控制

(1)单台电机的远程手动启动：进入单台电机控制界面→按启动键→与成组电机保护装置通信→对应的电机保护模块闭合→对应电机启动。

(2)成组电机的远程手动启动：进入成组电机控制界面→按启动键→与成组电机保护装置通信→该组电机保护模块闭合→该组电机全部启动。

(3)单台电机的远程手动暂停：进入单台电机控制界面→按暂停键→与成组电机保护装置通信→对应的电机保护模块断开→对应电机暂停。

(4)成组电机的远程手动暂停：进入成组电机控制界面→按暂停键→与成组电机保护装置通信→该组电机保护模块断开→该组电机全部暂停。

如图3所示，本实用新型的自动控制过程可作如下简要描述：成组电机监控仪循环检测各个电机的数据采集模块采集的数据，并结合历史数据通过所述知识库的智能判断做出正确决策；所述电机电压、电机电流、电机振动、电机线圈温度、电机轴承温度、电机局部放电、电机转速以及电机磁间隙之间是相互影响的，根据上述8项的当前测量值和历史测量值及他们之间的相互影响关系，能够判断当前电机健康状况和提前预测电机下一刻的状态及其未来发展趋势，如果发展趋势向系统不健康的方向发展则根据这个趋势的大小和当前的测量数值给出不同级别的报警、维修建议以及电机保护动作。

需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的精神所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种电机故障预判保护装置，其特征在于：包括远程监控计算机、成组电机监控仪、数据采集模块以及与电机相连的电机保护模块，所述远程监控计算机与所述成组电机监控仪电连接，所述数据采集模块及电机保护模块分别与上述成组电机监控仪电连接；所述电机故障预判保护装置还包括知识库，所述知识库主要由故障判断模块组成。

2.根据权利要求1所述的一种电机故障预判保护装置，其特征在于：所述数据采集模块主要由三相电压采集单元、三相电流采集单元、电机局部放电检测单元、电机温度检测单元、电机振动检测单元、电机转速检测单元和电机磁间隙采集单元组成，所述电机温度检测单元包括电机线圈温度检测子单元和电机轴承温度检测子单元。

3.根据权利要求2所述的一种电机故障预判保护装置，其特征在于：所述成组电机监控仪包括微处理器以及与所述微处理器相连的人机交互界面、IEC61850通信模块、数据存储模块、继电器保护信号输出模块以及信息存储模块，所述数据存储模块与上述数据采集模块电连接，所述继电器保护信号输出模块与上述电机保护模块电连接。

4.根据权利要求3所述的一种电机故障预判保护装置，其特征在于：所述人机交互界面上设置有电机编号显示区、电机当前状态显示区、维修建议显示区、按键区及图形动态显示区；所述按键区设置有电机启动键、电机暂停键、返回主页面键、解除报警键以及历史数据键；所述图形动态显示区包括a、b、c、d、e、f、g、h、i、j区，所述a区显示A相电压数值和A相电压的变化曲线，所述b区显示B相电压数值和B相电压的变化曲线，所述c区显示A相电流数值和A相电流的变化曲线，所述d区显示B相电流数值和B相电流的变化曲线，所述e区显示C相电流数值和C相电流的变化曲线，所述f区显示C相电压数值和C相电压的变化曲线，所述g区显示电机振动的频率和幅值及频率幅值的变化曲线，所述h区显示局部放电的幅值和变化趋势，所述i区显示线圈温度数值和变化曲线，所述j区显示轴承温度数值及变化曲线；所述人机交互界面可接收数据采集模块发来的数据，并将该数据显示在指定区域，及向所述继电器保护信号输出模块发送数据控制电机的运转。

5.根据权利要求4所述的一种电机故障预判保护装置，其特征在于：所述电机局部放电检测单元、电机温度检测单元、电机振动检测单元、电机转速检测单元和电机磁间隙采集单元分别与局部放电传感器、温度传感器、振动传感器、转速传感器及磁间隙传感器相连接。

6.根据权利要求5所述的一种电机故障预判保护装置，其特征在于：所述三相电流采集单元与电流互感器相连，所述三相电压采集单元与电压互感器相连。

7.根据权利要求5所述的一种电机故障预判保护装置，其特征在于：所述三相电流采集单元和三相电压采集单元与多功能电力仪表相连。

Images