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F438-II電機(jī)分析儀-如何構(gòu)建水下樂園俱樂部

發(fā)布時間: 2020-11-21  點(diǎn)擊次數(shù): 984次

F438-II電機(jī)分析儀-如何構(gòu)建水下樂園俱樂部

2020年9月22日 | 電機(jī)、傳動裝置、泵、壓縮機(jī)

Point Defiance 動物園和水族館位于美國華盛頓州的塔科馬市,其使命是實踐和促進(jìn)*野生動植物的有效保護(hù)。這些努力首先從內(nèi)部開始。他們在維護(hù)程序中增加了電能質(zhì)量測試和電機(jī)分析,包括其水族館、海洋哺乳動物系統(tǒng)、泵站,以及任何安裝有水泵或電機(jī)的地方。了解Fluke 438-II電能質(zhì)量分析儀和電機(jī)分析儀如何幫助他們減少水和能源消耗量,并有效延長其水泵的預(yù)期壽命。他們在保護(hù)環(huán)境的同時,也節(jié)約了費(fèi)用。

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2020年6月12日 | 電機(jī)、傳動裝置、泵、壓縮機(jī)

電機(jī)驅(qū)動器是一種普遍使用的技術(shù),可將來自主交流電源的恒定電壓轉(zhuǎn)換成用于控制電機(jī)扭矩和速度的可變電壓,非常適合用在驅(qū)動機(jī)械設(shè)備負(fù)載的電機(jī)中。電機(jī)驅(qū)動器提供了比簡單的在線電機(jī)更高的效率,以及具有簡單的直接驅(qū)動電機(jī)所不具備的控制程度。這些因素可以節(jié)約能源成本、提高生產(chǎn)性能并延長電機(jī)壽命。

MDA Profile.jpg

根據(jù)美國能源部 (DOE) 的數(shù)據(jù),電機(jī)系統(tǒng)對幾乎所有工廠的運(yùn)行都至關(guān)重要,占到全部用電量的 60% 至 70%。DOE 還將變頻驅(qū)動器 (VFD) 確定為可讓工廠實現(xiàn)顯著成本節(jié)約的來源。不足為奇的是,電機(jī)驅(qū)動器在許多行業(yè)和設(shè)施中都普遍使用。為了確保這些電機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行時間,執(zhí)行維護(hù)和故障排除成為了第1要務(wù)。

測試電機(jī)驅(qū)動器所面臨的挑戰(zhàn)

電機(jī)驅(qū)動器(也稱為變頻驅(qū)動器 (VFD)、變速驅(qū)動器 (VSD) 或可調(diào)速驅(qū)動器 (ASD))的故障排除和測試通常由專家使用包括示波器、萬用表或其他工具在內(nèi)的多種測試儀器來執(zhí)行。這些測試可能涉及使用古老的排除法進(jìn)行一定程度的試錯。由于電機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性,測試通常每年進(jìn)行一次,除非系統(tǒng)開始出現(xiàn)故障??紤]到設(shè)備通常缺乏工作歷史記錄或工作歷史記錄不完整,確定從哪里開始測試可能會存在問題。這包括記錄以前執(zhí)行的特定測試和測量、已完成的工作或單個組件的調(diào)整后狀況。測試技術(shù)的進(jìn)步消除了一些挑戰(zhàn)。更新的儀器如 Fluke Motor Drive Analyzer(MDA-510 和 MDA-550)旨在使電機(jī)驅(qū)動器測試更高效、更富有洞察力,并能分步記錄整個過程。這些報告可以保存起來,并與隨后的測試結(jié)果進(jìn)行比較,以便更全面地了解電機(jī)驅(qū)動器的維護(hù)歷史。

更簡單的 VFD 故障排除方法

這些高級電機(jī)驅(qū)動器分析儀將儀表、手持式示波器和記錄儀的功能與熟練講師的指導(dǎo)相結(jié)合,采用屏幕提示、清晰的設(shè)置圖和電機(jī)驅(qū)動器專家編寫的分步說明來指導(dǎo)您完成基本測試。這種分解和簡化復(fù)雜測試的新方法使經(jīng)驗豐富的電機(jī)驅(qū)動器專家能夠快速自信地工作,以獲得他們所需的詳細(xì)信息。它還為經(jīng)驗不足的技術(shù)人員開辟了更快開始電機(jī)驅(qū)動器分析的途徑。

通過在系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵點(diǎn)實施一組標(biāo)準(zhǔn)測試和測量,可以找到電機(jī)驅(qū)動器系統(tǒng)故障的根本原因,或者執(zhí)行例行預(yù)防性維護(hù)檢查。從電源輸入端開始,在整個系統(tǒng)中采用不同的測量技術(shù)和評估標(biāo)準(zhǔn)完成關(guān)鍵測試,后在輸出端結(jié)束。

以下是用于電機(jī)驅(qū)動器故障排除的基本測試:

請注意,F(xiàn)luke Motor Drive Analyzer 會引導(dǎo)您完成這些測試,并自動進(jìn)行許多所需的計算,使您能夠?qū)Y(jié)果充滿信心。另外,您幾乎可以在任何測試點(diǎn)將數(shù)據(jù)保存到報告中,這樣您就能將文檔上傳到計算機(jī)化維護(hù)管理系統(tǒng) (CMMS) 中或者與同事或咨詢專家共享。

安全提示:在開始測試之前,請務(wù)必閱讀產(chǎn)品安全須知。請勿獨(dú)自工作,請遵守當(dāng)?shù)睾蚲家安全規(guī)范。穿戴個人防護(hù)用品(經(jīng)認(rèn)可的橡膠手套、防護(hù)面罩和阻燃衣物等),以防在危險帶電導(dǎo)體外露時遭受電擊和電弧而受傷。

要使用 Fluke Motor Drive Analyzer 開始每個測試,只需根據(jù)圖表連接測試探針,然后按“下一步”。

相間連接驅(qū)動器輸入測試中的分步式測量連接指導(dǎo)

1.驅(qū)動器輸入

為了確定驅(qū)動器的饋電電路是否存在可能影響電源接地的失真、干擾或噪聲,首先應(yīng)該對電機(jī)驅(qū)動器的電源進(jìn)行分析。

測試

將驅(qū)動器的標(biāo)稱額定電壓與實際供給電壓進(jìn)行比較,能夠快速查看數(shù)值是否處于可接受的限值范圍之內(nèi)。超出此范圍 10% 以上表示電源電壓存在問題。確定輸入電流是否處于大額定范圍之內(nèi),以及導(dǎo)線規(guī)格是否合適。

  • 將測得的頻率與頻率進(jìn)行比較。頻率差超過 0.5 Hz 可能會導(dǎo)致問題。
  • 檢查諧波失真是否在可接受的范圍內(nèi)。目視檢查波形形狀,或查看同時顯示總諧波失真和單個諧波的諧波頻譜屏幕。例如,平頂波形可以指示連接到同一饋電電路的非線性負(fù)載。如果總諧波失真 (THD) 超過 6%,則可能存在問題。
  • 檢查輸入端子上的電壓失衡,從而確保相位失衡不會過高(小于 6% - 8%)且相位旋轉(zhuǎn)正確。電壓失衡讀數(shù)偏高表明出現(xiàn)斷相。讀數(shù)超過 2% 可能導(dǎo)致電壓缺口,并引起驅(qū)動器過載故障保護(hù)裝置跳閘或干擾其他設(shè)備。
  • 電流失衡測試。過度失衡可能表示驅(qū)動器整流器存在問題。電流失衡讀數(shù)超過 6% 可能表示電機(jī)驅(qū)動器的逆變器存在問題,并且會造成問題。

2.直流總線

驅(qū)動器內(nèi)部的交流-直流轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。為獲得z佳驅(qū)動器性能,必須要保證電壓正確、充分濾波并保持低紋波水平。高波紋電壓可能說明電容器存在故障或所連接電機(jī)的規(guī)格不正確。Fluke MDA-500 系列 Motor Drive Analyzer 的記錄功能可在承受負(fù)載時的工作模式下對直流總線的性能進(jìn)行動態(tài)檢查。還可以使用 Fluke ScopeMeter® Test Tool 或高級萬用表進(jìn)行此測試。

測試

驅(qū)動器直流總線直流電平 1直流總線上的紋波

  • 確定直流總線電壓是否與輸入線電壓的峰值成正比。除了可控整流器外,電壓應(yīng)約為 RMS 線電壓的 1.31 到 1.41 倍。低直流電壓讀數(shù)會使驅(qū)動器跳閘,這可能是由低輸入電源電壓或輸入電壓失真(如平頂)造成的。
  • 檢查線電壓峰值振幅是否有任何失真或誤差。這可能會導(dǎo)致過電壓或欠電壓錯誤。直流電壓讀數(shù)與標(biāo)稱電壓相差 +/-10% 可能表示存在問題。
  • 確定交流紋波的峰值是否具有不同的重復(fù)水平。在交流-直流轉(zhuǎn)換后,直流總線上將保留一個微小的交流紋波分量。超過 40 V 的紋波電壓可能是由電容器故障或驅(qū)動器額定值對于所連接的電機(jī)或負(fù)載過小造成的。

驅(qū)動器輸出電壓電流 1驅(qū)動器輸出端上的電壓和電流

3.驅(qū)動器輸出

測試驅(qū)動器輸出對于電機(jī)的正常運(yùn)行至關(guān)重要,并且可以為驅(qū)動器電路中的問題提供線索。

測試

  • 確定電壓和電流是否處于限值范圍內(nèi)。高輸出電流可能會使電流變熱,從而降低定子的絕緣壽命。
  • 檢查電壓/頻率比 (V/Hz) 以確保其處于電機(jī)的限值范圍內(nèi)。高比率可能會使電機(jī)過熱;低比率會使電機(jī)失去扭矩。穩(wěn)定的頻率和不穩(wěn)定的電壓可能表明直流總線問題;不穩(wěn)定的頻率和穩(wěn)定的電壓可能表明開關(guān) (IGBT) 問題。頻率和電壓都不穩(wěn)定表明速度控制電路可能存在問題。
  • 檢查驅(qū)動器輸出時,重點(diǎn)是測量電壓頻率比 (V/F) 和電壓調(diào)制。當(dāng) V/F 比率的測量值偏高時,電機(jī)可能過熱。當(dāng) V/F 比率偏低時,所連接的電機(jī)可能無法在負(fù)載上提供所需的扭矩,導(dǎo)致無法充分地執(zhí)行預(yù)期的流程。
  • 使用相間測量檢查電壓調(diào)制。高電壓峰值可能會損壞電機(jī)繞組絕緣并導(dǎo)致驅(qū)動器跳閘。電壓峰值超過標(biāo)稱電壓 50% 以上會產(chǎn)生問題。
  • 檢查驅(qū)動器讀數(shù)指示的開關(guān)脈沖的陡度。脈沖的上升時間或陡度通過 dV/dt 讀數(shù)(電壓隨時間的變化率)來表示,此讀數(shù)應(yīng)與電機(jī)的絕緣值進(jìn)行比較。
  • 測試相位對直流的開關(guān)頻率。識別電子開關(guān)或接地是否存在潛在問題,信號上下浮動時可能表明存在問題。
  • 測量電壓失衡情況,好是在滿載條件下進(jìn)行。電壓失衡不應(yīng)超過 2%。電壓失衡會造成電流失衡,從而導(dǎo)致電機(jī)繞組過熱。失衡的原因可能包括驅(qū)動器電路故障。如果一個相位出現(xiàn)故障,則被稱為“單相運(yùn)行”,這可能會使電機(jī)發(fā)熱,停機(jī)后無法啟動,大幅降低效率,并且可能損壞電機(jī)和所連接的負(fù)載。
  • 測量電流失衡,對于三相電機(jī),電流失衡不應(yīng)超過 10%。電壓偏低時的較大失衡可能表明電機(jī)繞組短路或相位對地短路。失衡較大還可能會導(dǎo)致驅(qū)動器跳閘、電機(jī)溫度過高和繞組燒毀

4.電機(jī)輸入

為電機(jī)輸入端子供應(yīng)電壓至關(guān)重要,而合理地選擇驅(qū)動器與電機(jī)之間的布線同樣關(guān)鍵。錯誤的布線選擇會導(dǎo)致驅(qū)動器和電機(jī)由于電壓峰值過高而損壞。這些測試與上述驅(qū)動器輸出測試基本相同。

測試

  • 檢查端子上的電流是否處于電機(jī)額定值范圍內(nèi)。電流過高情況會導(dǎo)致電機(jī)過熱并且縮短定子絕緣的壽命,從而導(dǎo)致電機(jī)過早出現(xiàn)故障。
  • 電壓調(diào)制有助于識別可能損壞電機(jī)絕緣的對地高電壓峰值。
  • 電壓失衡會嚴(yán)重影響電機(jī)的使用壽命,并且可能是逆變器故障的征兆。這可能導(dǎo)致電壓缺口,并引起過載故障保護(hù)裝置跳閘。
  • 電流失衡可能表明電壓失衡或驅(qū)動器整流器問題。

MDA 工程師

5.電機(jī)軸電壓

來自電機(jī)驅(qū)動器的電壓脈沖會在電機(jī)定子至轉(zhuǎn)子間發(fā)生耦合,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸上出現(xiàn)電壓。當(dāng)這種轉(zhuǎn)子軸電壓超過軸承潤滑脂的絕緣電壓時,可能會出現(xiàn)閃絡(luò)電流(火花),從而導(dǎo)致電機(jī)軸承座圈發(fā)生點(diǎn)蝕和槽蝕,這種損壞可能導(dǎo)電機(jī)過早出現(xiàn)故障。

測試

  • 測量電機(jī)機(jī)架和驅(qū)動軸之間的電壓。例如,MDA-550 為此目的提供了一款碳纖維刷探針。該測試可輕松檢測是否存在破壞性的閃絡(luò)電流,同時,脈沖振幅測量和事件計數(shù)功能則讓您能夠在發(fā)生故障之前采取措施。
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