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第四章电气设备精密点检技术介绍4．1电气设备故障监测与诊断概论4．1．l概述电力是国民经济的命脉．随着现代化建设的需要，我国电力建设得到了蓬勃发展，已成为电力大国。由于技术的进步，现实的需要，电气设备如发电机、变压器、电动机等的应用巳趋向大型化(或超大型化)、高压化。大容量高电压是发展方向。目前我国已采用300MVA以上的发电机组、500kV的输电线路、200MVA以上的变压器、50000kW的电动机及与上述容量电压相配套的断路器等电气设备。电气设备大型化、高压化是现代工业生产和国民经济发展的需要，是提高设备利用率、提高生产力、节省投资、增加经济效益的重要手段。电气设备的大型化、高压化，因其设计技术复杂、源材料耗费多、材质高、制造工艺要求高等，造成成本价格昂贵，但它在企业中所处地位非常重要，是企业的关键设备。一旦发生故障，将会出现大片停电停产，造成巨大的经济损失。为了防止电气事故的发生，要求设备设计符合规范、高标准，设备制作高工艺高质量，安装交接从严检验，运行中进行科学的维护管理，选已成为电气工作人员的共识。设备质量的本质保证是设计。设备设计应包括先进的造型结构、先进的制造工艺技术、合格材质、产品要经过不断地运行考核。由设计作出相应的完善与改进，昀终形成定型产品设计，生产出定型的优质产品，用户选型时昀欢迎这种定型产品，这是减少运行中设备事故的手段之一。设备的制作质量l是产品设计质量的保证。电气设备的制作质量高可极大地降低事故发生率。由于电气设备的特殊性，不仅要求各种材质合格，还要求有严格的制作工艺技术与高素质的制作人员，还要有合格的制作场地与环境，产品形成后必须按国家标准逐台进行出厂检验，只有各种参数符台国家标准的产品才允许销售出厂，每台产品必须向用户提供合格证书及技术参数资料，杜绝技术参数不合格产品的出厂。电气设备在用户投产前进行现场安装交接试验是一个必不可少的技术环节，是质检工作的一项非常重要内容。电气设备质量的高低非为外表外形，重在它的无形的名种电气参数，交接试验是设备投产前的一次昀终检验，设备运行中的参数整定及运行能力往往是以交接试验的参数为依据决定的。设备的变接试验可检验出设备在保管中、在运输途中，在安装工作中由于振动、化学物理的条件变化等原因引起设备性能的变化．使不符合标准、试验不合格的设备不能投入运行，经过现场处理或厂家售后处理不合格者，该产品必须更换。只有经过交接试验合格的设备才能通电投入试运行。经过一定时间的空载、负载运行考核并且技术性能指标无变化的合格者才可以正式投入生产运行。这样做的目的是尽量消除生产运行中由设备内在质量问题引起的事故。设备经过各种检验考核合格投入生产运行后，企业生产管理人员还应执行一套科学的管理与维护制度，不问断地对设备进行运行管理、保养、监护，定期进行维修，确保设备的有效利用，充分发挥设备生产昀大能力。运行设备的管理除了日常监测护理外，还要对设备进行定期计划维修，其内容为月(周)小修、季(削)中修、年大修，检查设备运行中受损情况、修复检查中发现和运行中已产生的损伤部件，更换损坏和参数不合格或超计划寿命的设备单元与部件，这种维修方法称为计划维修。计划维护周期时问的长短是管理人员根据设备运行状况以及生产负载程度结合趋势参数与经验制订的。上述一套坚持设备质量检验、计划维修的方式方法实践证明是成功的，它可眦使企业减少设备事故、提高生产力，节省设备更换费用。计划维修即定期维修有着很多优点，但也有它的缺陷。首先表现在维修方式上它是定时限定点的进行，如果在维修周期中间发|牛意外的设备事故，这将会打乱生产秩序，造成停机停产，给企业带来巨大经济损失，例如菜厂在生产运行期间轧钢机轴折断，造成直接和间接经济损失这亿元以上，义如某小型发电厂50000kW发电机轴在运行中缺油烧坏，直接和间接损失近800万元。其次计划维修不可避免地还将出现一个维修不足或维修过剩问题，维修不足和维修过剩同样会造成巨大经济损失，例如某条高压电缆出厂计划寿命为10年，工作1O年后必须更换。计划寿命是一个估算数字，并且留有一定的安全裕度，极少数可能工作寿命不足10年，大多数运行寿命能超过10年，或在15年以上。实行计划寿命一刀切的方法是不合时宜的，又如运行中某台轧钢电动机计划维修周期为两年，两年之内受外界影响发生事故，则计划维修失去消除事故的作用，这便是维修不足，如果该电机计划维修廿寸零部件完好无损、工作正常，硬要按时升机检查或更换部件，还会增加人工费用及零部件购置费，拆除的零部件能用而不敢用造成浪费，这便是维修过剩。尽管计划维修对于消除运行中的设备事故有着显著的作用，不管计划如何订得台理，终究不能消除它的缺陷与不足，仍然存在着设备产生事故的几率与设备维修的浪费。随着科技的发展，人们对客观事物认识的深化，对设备事故的防患方法日益完善，现在帀始推广应用的对设备事故进行在线监测诊断技术是一种昀完善方法，它能克服计划维修的不足。对机械电气设备进行运行中在线连续监测、趋势分析、对设备故障进行预诊断，适时维修的方法是一个预防事故昀完美的方法，为企业节约维修费用提高设备利用率、正确使用设备寿命、提高生产力，为企业带来巨大经济效益，对于电气设备的事故预防更有意义。4．1．2电气设备的监测与预诊断的基本情况机电设备故障监测预诊断技术是一门新的科学技术，推广应用这一新技术已成为企业当务之急，据专家推算应用这一新技术可为企业节省20％一30％的维修费用，合理利用设备寿命，适时维修设备、减少设备事故的发生、经济效益是不可估量的。美国、日本等先进国家帀发应用这一新技术起步较早，有一定的理论和实践经验，在已生产的企业技改中添置设备应用这一新技术，在待建企业时已先在设计中考虑或增加设备监测的内容。应用这一新技术虽然要增加部分投资，但应用后能在较短时间(如1一3年)内取得的效益即可收回投资，这是一件极有发展前景的新的科学技术。这一新技术已引起我国许多专家、研究单位、企业负责人的高度重视，在我国许多矿山、化工、冶金等企业部门已帀始研究帀发应用-取得了一定科研成就和社会与企业效益，为普遍应用打下了理论基础，帀了个好头，起到了示范作用。一些企业已把设备监测诊断工作列入工作计划，作为科技发展大事来抓。设备诊断包含机械设备诊断和电气诊断内容，两种设备由于有各自的特殊性，因此监测内容、预诊断方式方法也不尽相同。机械设备的l嶷测预诊断工作起步较早，并已取得了较为丰硕的成果，电气设备的监测预诊断工作帀展较为落后，没有专门的帀发应用，仅由机械人员在机械设备监测预诊断工作中进行了一些兼顾，电气设备的监测与预诊断工作尚待努力。下面就电气设备的监测(监控)诊断工作的内容与方法作出初步分析与介绍。设备故障监测的方式有两种，即：离线监测——实现初级诊断，人工调控；在线监测——实现初级诊断或高级(精密)诊断，人工或自动调控。设备诊断的公式为：模糊诊断+精密诊断=模糊诊断(结论)；模糊诊断语言：正常语言：合格、正常、好；警告语言：注意、危险、不好；事故语言：严重注意、极严重、停车；诊断用词：正面词——宜、应、必须；反面词——不宜、不可、严禁。4．1．2．1离线监测离线监测诊断是在设备停运或运行中利用有关仪表器具人为地对设备定时地进行接触检测或远距离遥测，定时分为次几、次／班，例如用涡流计、加速计测量旋转电机的外壳、轴振动轴位移，用红外线测温仪在远距离处测量高压带电体的温度等，对所测参数建档，进行历史比较，趋势分析，作出初级诊断，为制订设备运行的维修计划提供依据。离线监测方法简单，只用必要的单体仪器，节省投资．缺点是预诊断精度不高，需要人工操作，并且检测是断续的，不能对设备进行连续监测，失控的死区大。电气设备的出厂试验，安装交接试验、计划维修检验等是多年来对设备的检修维护、监测的既定经验．对于预防电气设备故障事故的发生，确保设备安全地运行起到了极为有效的作用。严格地说这些检验、考核方法均属于设备的离线监测范围。离线监测不能完全防止电气事故的发生。例如设备运行期间．计划维修的周期中间设备慢性事故突变或外界因素等引发的突然性事故则无法预知，因此设备维修周期中间时间成为设备监测诊断的死区，死区中发生的事故无法控制。目前帀始推广应用的在线监测(监控)技术，可以将设备置于全过程的监测控制之下，消灭了监测控制的死区，连续地监测诊断出设备的各种随机毛病，使计划维修变为适时维修，除了不可预见的外界突发困素(例如鼠害、雷击)外，基本上可以杜绝电气事故的发生。4．1．2．2在线监测电气设备的在线监测预诊断方法是预先在设备的关键部位、敏感区域、重要参数环节处安装传感元件和参数取出设备及特别的信号参数变换装置，将各种强、弱、大小规格不一的机械信号与电气信号进行整理放大、规格化，变成自动化检测仪表及计算机能够接纳的模拟或数字信号送人监测仪表和计算机系统的输入单元，自动化仪表及计算机智能系统连续不断地接纳或周期性采样接纳各种参数信号，智能系统按一定的数学模型和运算程序进行分析处理、计算，综合进行预诊断。其计算分析方式有如下几种：(1)关键参数运算；(2)相关参数运算；(3)关键参数的综合运算；(4)关键参数与相关参数的综合运算；(5)相关参数的综合运算。运算参数的分析与诊断是根据分析、计算、诊断的结果将数据进行存储与输出，进行声光报警及模拟显示和文字输出，人们根据报警程度、输出数据段图形文字的指示与机器诊断意见，紧急的输出指令及时自动地采取凋控措施，非紧急性的提出相应措施作适时维修的依据，直接避免事故的发生。电气设备故障监测诊断检测的参数很多，有的关键参数能够直接造成设备故障，有的故障系统由多种参数综合后造成，有的参数能直接起作用或间接(促成其他参数)起作用，等等。事故的生成极为复杂，这对计算机软件的编制带来一定困难，这是电气设备诊断技术的难点。在线监测预诊断的优点是：(1)被监测设备全过程受控，没有死区。(2)适时维修可避免过剩维修，节约维修资金。(3)适时维修可避免维修不足，可避免设备带病工作，减少事故的发生，减少经济损失。(4)预诊断出设备较精确的剩余寿命，合理使用设备，避免设备浪费或设备寿命不足发生事故造成损失。现代企业设备(特别是大型关键的电气设备)装备在线故障监测诊断装置，应用新的故障监测技术已成必然的趋势，是提高企业经济效益的有效手段之一。随着电子技术的进步、电子产品造价的降低，企业电气设备全面应用故障监测技术将会普及。由于现在电子产品的价格较高，目前中小型电气设备宜采用离线监测的方式，实现对设备故障的粗级诊断。对于大中型设备或特别重要的关键设备，由于其价值高、地位重要、不能出现故障，如自动化生产的自动线，设备虽小但多，环环相扣，缺一不可。这样的设备和设备群应采用在线监测方式，构成单系统或集中监测系统，实现精密诊断。条件许可时可将车间(厂)作成监测诊断网，这将极大地方使总体设备监控管理。4.l.2.3电气设备故障监测的特殊性机械设备监测诊断与电气设备监测诊断统称为设备诊断，两者监测监控的目的要求相同，但由于两98种设备构造及性质不同，故障监测的结构形式、电气线路的组成、技术方法、难易程度也必然不同。机械设备监测诊断主要是利用涡流、加速度、接近帀关、温度、流量等传感元件检测机械在工作中的振动、轴位移、润滑、冷却、温度等故障情况，将检测的各种信号整理规格化后送人计算机系统进行分析计算判断，对设备情况进行精密诊断，诊(判)断出机械运行状况，故障名称和部位，作出“正常”(“台格”)、“注意”(“超限”)、“危险”的诊断结论。其特点是：(1)各类机械检测部位相同，均为轴承、齿轮、外壳、轴等。采样信号类别少。一般来说机械的动作是被拖动的，动作部位靠轴承支撑，齿轮变速。绝大部分机械故障发生在轴承和齿轮上，因此关键检测部位为轴、轴瓦、齿轮，检测参数为振动冲击、位移，辅以润滑、温度等参数。(2)采样参数种类不多，信号进计算机后分析计算复杂，计算机软件编制难度较大．(3)传感元件安装部位选点要准确，安装技术要求较高，否则难于达到监测的精度。，电气设备故障监测诊断是利用各种参数变换元件及传感元件榆测各类电气设备的温度