工业电机故障的常见原因
汽车在整个工业部门都有应用。随着进入电机的技术变得越来越复杂，工程师和技术人员了解电机故障的原因是至关重要的。问题是，电机故障的原因是微妙而复杂的，因为各种问题都可能导致最终导致电机故障的问题。因此，故障排除电机故障是一个必须分为几个不同类别的主题。
导致工业电机故障的两个最常发生的问题是磨损的轴承和绕组绝缘的恶化。然而，这些情况中的任何一种都可能源于任何给定数量的因素，例如以下因素:
- 电能质量问题:影响电动机电能质量的问题通常是瞬态电压、电压不平衡或谐波失真的结果。
- 变频驱动问题:当电机在此区域显示故障迹象时，问题通常归结为sigma电流，过载或驱动器输出上的反射。
- 机械问题如果问题是由机械故障引起的，问题通常是由不对中、轴承磨损或轴松动或不平衡引起的。
- 安装问题:有时，当电机显示问题症状时，问题可归结为安装故障，这可能导致软脚、管道污渍和轴电压等问题。
真正了解、识别、诊断并最终预防的常见原因电机故障，每个原因都需要深入探讨。
电源质量问题
- 瞬态电压
在工业装置的配电系统中，瞬态电压可能是由各种内部或外部因素引起的。两种最常见的原因包括:
- 当邻居负载时，上电或下电
- 由外界天气引起的环境状况
所讨论的瞬态可以在振幅和持久性方面变化。在任何情况下，瞬态电压通常会侵蚀电机绕组中的绝缘。瞬态源很难确定，它们也很少发生。此外，瞬态电压的症状经常变化。
虽然控制电缆上可能会出现瞬态，但通常很难识别问题，因为设备本身可能不会损坏，但操作将受到阻碍。在很多情况下，电机绕组绝缘的击穿会导致电机提前磨损。
瞬态电压是一个关键的问题，可以诊断使用三相电能质量分析仪。
- 电压不平衡
单相负荷一般用于三相配电系统。如果阻抗断开或负载分布不平衡，则三相分布将变得不平衡。电压不平衡最可能出现的三种方式是:
- 电机布线问题
- 电机端端子
- 绕组元件有问题
在由三相组成的电力系统中，电压不平衡会导致沿三相的应力。
当不平衡发生时，在其中一个相(或可能是两个或三个相)中电流的过度流动会导致工作温度上升，这反过来又会侵蚀绝缘。因此，每个相位携带相同电平的电压是很重要的。使用三相电能质量分析仪可以识别电压不平衡的情况。
- 谐波失真
当电机绕组受到无关的、非预期的交流电流源的冲击时，这种现象被称为谐波失真。在这种情况下循环的额外能量对电机轴的旋转毫无用处。谐波实际上是在绕组元件中循环，消耗多余的能量。随着时间的推移，谐波畸变导致热量的积累，其影响将损害绕组部分的绝缘。
在很小的程度上，谐波失真实际上是为电子负载服务的系统中正常工作方式的一部分。事实上，每个谐波都有自己的失真容忍水平。为了检查失真水平是否可接受，三相电能质量分析仪是必要的。这里的目的是看看电流或温度是否过高。
最终，过多的谐波失真对电机的效率是有害的。这一问题的影响可能会导致温度和间接成本飙升。
变频驱动问题
- 驱动输出PWM信号的反射
为了控制发送到电机的电压量，变频驱动器使用所谓的脉宽调制(PWM)。在负载和源之间阻抗不平衡的情况下，就会发生反射。由于以下因素，容易产生阻抗失配:
- 可怜的安装
- 不匹配的组件
- 磨损或老化的设备
当然，反射的高度可能与电机驱动电路中直流母线的电压水平一样强烈。
最终，电机绕组内绝缘的侵蚀会导致意外的，往往是昂贵的停机时间。诸如此类的问题后果严重，应该用四通道示波器进行调查和诊断。
- σ当前
当电流在电机系统内走偏时，这种现象被称为西格玛电流。产生西格玛电流的原因通常可以归结为以下因素之一:
- 电压等级
- 频率信号
- 导体电感和电容
当sigma电流出现时，这种效应会导致绕组过热。Sigma电流可以通过所有三个相的电流之和来确定。理想情况下，这三种电流加起来应该等于零。进出驱动器时，返回电流和输出电流应相等。总的来说，sigma电流是一个小问题，可以用四通道示波器测量。
- 运行过载
在电机承受过大负荷的情况下，电机容易出现称为运行过载或电机过载的情况。当电机过载发生时，问题通常可归结为以下症状之一:
- 缓慢的转矩
- 极限电流拉伸
- 飙升的热
在过热成为因素的情况下，操作过载是电机故障的主要原因之一。通常情况下，过热将开始，但电机内的部件-如轴承和绕组-继续正常运行。因此，当电机开始过热，但所有部件似乎工作正常时，首先要考虑的事情之一是电机过载的可能性。
就其对电机的影响而言，过载会对电机组件的各个方面造成过早的磨损，无论是电气方面还是机械方面，所有这些都可能导致电机提前失效。运行过载占所有电机故障的近三分之一，这使得知道如何在失控之前识别问题变得至关重要。这个问题可以用数字万用表来诊断。
机械问题
- 偏差
在电机的传动轴与负载不正确对齐的情况下，你有什么简单地称为不对中。另外，在电机的联轴器部分没有正确对齐的情况下，也会出现问题。虽然通常假设错位可以用灵活耦合来补偿，但这实际上只是保护耦合本身。
尽管采用了柔性联轴器，但未对准的轴将对整个轴造成麻烦的周期性冲击。当这种情况发生时，机械过载增加，电机产生不适当的压力。此外，不对中增加了负载内的振动量以及电机驱动器的轴。错位的情况可分为三种不同的类型:
- 角位移:轴的中心线不平行且相交的地方。
- 平行偏差:轴的中心线不同心平行的地方。
- 复合错位:角度和平行错位问题的组合。
在许多情况下，错位是角度和平行问题的组合。然而，这个问题通常被作为两种不同形式的错位来讨论，因为它通常更容易分别处理。
不对中对工业电机的影响是严重的，因为这个问题会导致机械传动部件的过度磨损。这导致了早期的失败。错位是一个关键的问题，可以诊断与使用激光轴定位工具。
- 轴不平衡
在电机中，旋转部分的中心不满足轴，异常被简单地称为轴不平衡。这种情况是有问题的，因为它在转子上的某个点上放置了一个沉重的质量，而不是在轴上，这是它的归属。虽然几乎不可能完全防止电机不平衡的发生，但要知道电机何时超出其理想范围并不太难。
轴不平衡通常可归结为以下问题之一:
- 污垢沉积
- 平衡重量不足
- 电机绕组有不平衡的质量
- 有关零件磨损的问题
当发现轴不平衡时，应立即采取措施纠正该问题。该问题会导致机械驱动部件的过度磨损，从而导致电机的早期故障。确定轴不平衡的最简单的方法之一是使用振动测试仪。
- 轴松动
当在轴上出现过多的间隙时，这个问题被简单地称为轴松动，它可以通过以下方式发生:
- 旋转松动:当电机的运动部件和静止部件之间存在过大的间隙时，例如轴承和周围部件之间存在过大的间隙时，就会发生这种情况。
- 不回转的松动:其特点是电机的两个静止部件之间松动，这两个部件都不应该移动，如轴承外壳和相邻部件。
轴松动的影响会导致电机旋转部件的过度磨损，进而导致机械故障。因此，在问题变得具有破坏性和代价高昂之前，识别工业电机中的轴松动实例是至关重要的。发现问题的最简单的方法是使用振动测试仪，它可以帮助您验证沿旋转部件是否存在松动。
- 轴承磨损
当轴承磨损时，它往往会移动得更慢，变得更热，通常效率更低。这个问题通常是由年龄、机械问题或润滑不足引起的。轴承的故障往往源于以下问题:
- 对电机来说太重的负载
- 润滑问题，如等级错误或数量不足
- 轴的错位
- 安装不当
- 轴承因老化而磨损
轴承故障会导致工业电机问题的滑坡。超过13%的电机故障是由轴承故障引起的。同样，在机械设施中发生的故障中，近三分之二是轴承磨损的结果。因此，发现和补救轴承磨损的实例是至关重要的。这个问题可以用振动测试仪来诊断。
安装问题
- 软脚
当电机安装脚不均匀时，这个问题被称为软脚。当脚被放置在不平坦的安装表面时，也会出现这个问题。无论如何，脚软是一个麻烦的问题，很容易导致更多的问题。例如，如果您试图通过拧紧安装螺栓来纠正这个问题，则很容易导致进一步的不对中。
通常情况下，软脚是一对安装螺栓的结果，已经从另一个对角线的位置。这种效果类似于一张四条腿的椅子由于两条腿之间的不平衡而来回倾斜。软脚有以下两种变化之一:
- 平行软脚:一个安装脚高于其他所有安装脚。
- 有角的软脚:安装脚与安装面不平整处。
软脚通常是安装脚或安装表面问题的结果。无论哪种方式，软脚的问题必须纠正电机正确对齐在轴。识别足软症最简单的方法是使用激光对准工具。尽管这个问题并不严重，但软脚会导致机械驱动器的组件偏离直线。
- 管道压力
当电机和驱动器由于周围部件产生的应力而导致不对中时，这个问题被称为管道应变。基本上，施加在其他设备上的应力转移回电机本身。在大多数情况下，管道应变源于以下变化:
- 地基运动
- 新阀门装置
- 对管道的物理影响
- 管道吊架损坏
当其中一个问题出现时，通常会导致电机/泵轴的不对中。因此，要反复检查机器的对准情况。新机器的正确对齐很少是永久的，因为除非定期进行维护，否则对齐肯定会随着时间而改变。
在短期内，管道应变的后果是缓慢和轻微的。然而，如果任由其持续下去，管道应变及其产生的应力会导致工业电机的早期故障。使用激光轴对准工具可以诊断出该问题。
- 轴电压
当闪络电流传播到电机的外部轴承并影响竞速时，问题在于轴电压超过轴承润滑的绝缘极限。随着问题的开始，由于过热，轴承的形状会受到损害，这导致金属碎片渗入润滑并破坏其粘度。这会导致摩擦增加，这通过问题引起的噪声和振动变得很明显。
如果轴电压持续几个月的电机活动，该问题可能导致昂贵的轴承故障。虽然识别和纠正轴电压是至关重要的，但只有当电机处于活动状态时，问题才明显。诊断问题最简单的方法是使用碳刷探头，这使得在电机旋转时测量轴电压成为可能。
如何为自己做好准备成功
电机控制系统已在世界各地的工业设施中广泛应用于重要操作。因此，机动设备的故障会对工业产生灾难性的财务影响。因此，对于工业技术人员来说，知道如何及早发现问题问题并尽快实施解决方案是至关重要的。
与预防性维护,例行检查和知识渊博的故障排除，可以在很大程度上避免昂贵的问题。在大多数情况下，通过以下四种策略可以实现运动恢复和故障预防:
- 记录电机的规格和公差范围，以及电机运行的条件。
- 在安装时和其他关键节点上记录电机的关键测量值，例如在每轮维护之前和之后。
- 记录每一次测量，以便随时学习。这可以帮助您确定随着电机年龄的变化情况和测量趋势。
- 研究单项测量以确定标准趋势。如果线路偏差超过10%，请调查该问题以确定原因。
无论您是在内部修理电机还是将其送到服务中心，您对电机的性能和测量的记录将有助于使维修工作更容易和更快。
无论什么原因导致电动机故障，出现任何问题都应在症状明显时立即检查和诊断。当发现问题时，只要有熟练和合格的技术人员在场，排除电机故障并不难完成。
然而，有时电动机故障的原因要么太复杂，要么太高级，大多数工业设施的内部技术人员无法扭转。当出现这样的问题时，最好的解决方案是将电机带到服务中心，由持牌的专业技术人员进行专业诊断和维修。
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