工业电机故障的常见原因
马达在整个工业部门都有应用。随着电机技术变得越来越复杂，对于工程师和技术人员来说，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，因为各种各样的问题都可能导致一个问题，最终导致电机故障。因此，故障排除电动机故障是一个主题，必须分为几个不同的类别。
导致工业电机故障的两个最常见的问题是轴承磨损和绕组绝缘恶化。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:
- 电能质量问题影响电机电能质量的问题通常是由瞬态电压、电压不平衡或谐波畸变引起的。
- 变频驱动问题当电机在这个区域显示出故障的迹象时，问题通常归结为sigma电流，过载或驱动器输出的反射。
- 机械问题如果问题是由于机械故障引起的，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，问题归结为安装错误，这可能导致软脚，管道污渍和轴电压等问题。
真正了解，识别，诊断和最终预防的常见原因电机故障;每一个原因都需要深入探讨。
电能质量问题
- 瞬态电压
在工业厂房的配电系统中，各种内部或外部因素都可能引起暂态电压。最常见的两个原因包括:
- 当邻近负载上电或下电时
- 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续时间上有所不同。在任何情况下，瞬态电压通常会侵蚀电机绕组的绝缘。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。
虽然控制电缆可能出现瞬变，但通常很难识别问题，因为设备本身可能不会损坏，但会阻碍操作。在很多情况下，电机绕组中绝缘的击穿会导致电机提前磨损。
瞬态电压是一个关键问题，可以使用三相电能质量分析仪进行诊断。
- 电压不平衡
单相负荷一般在三相配电系统中服务。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。引起电压不平衡的三种最可能的方式是:
- 电机布线有问题
- 电机端端子
- 绕组元件故障
在由三相组成的电力系统中，电压不平衡会导致三相中的每一个都产生应力。
当不平衡发生时，其中一相(或可能是两相或三相)的电流过大会导致工作温度升高，进而侵蚀绝缘。因此，重要的是每个相位都要携带相同水平的电压。电压不平衡的发生可以通过使用三相电能质量分析仪来识别。
- 谐波失真
当电机绕组受到外来的、意外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并消耗多余的能量。随着时间的推移，谐波失真导致热量积聚，其影响将损害绕组部分的绝缘。
在很小的程度上，谐波失真实际上是服务于电子负载的系统中事物运作方式的正常部分。事实上，每个谐波都有自己的失真容忍度。为了检查失真程度是否可以接受，三相电能质量分析仪是必要的。这里的目的是看看电流水平或温度是否过高。
最终，过多的谐波失真对电机的效率是有害的。这个问题的影响可能会导致温度和管理费用飙升。
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)。在负载和源之间的阻抗变得不平衡的情况下，就会发生反射。由于下列因素，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想不到的、往往代价高昂的停机时间。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偏离时，这种现象被称为西格玛电流。西格玛电流的原因通常归结为以下因素之一:
- 电压等级
- 频率信号
- 导体电感和电容
当西格玛电流出现时，会导致绕组过热。西格玛电流可以通过所有三相电流的总和来确定。理想情况下，这三种电流的总和为零。从驱动器出发和从驱动器出发，返回电流和输出电流应相等。总的来说，西格玛电流是一个小问题，可以用四通道示波器测量。
- 运行过载
在电机承受过大负载的情况下，电机容易出现称为运行过载或电机过载的情况。当电机发生过载时，问题通常归结为以下症状之一:
- 缓慢的转矩
- 极限电流
- 飙升的热
在过热成为一个因素的情况下，运行过载是电机故障的主要原因之一。通常，过热会开始，但电机内部的部件-如轴承和绕组-继续正常运行。因此，当一个电机开始过热，但所有的零件似乎是正常工作，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，过载会对电机部件的各个方面造成过早的磨损，包括电气和机械方面，所有这些都会导致电机提前失效。操作过载占所有电机故障的近三分之一，这使得知道如何在问题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装置来诊断。
机械问题
- 偏差
在电动机的传动轴与负载不正确对齐的情况下，你有什么是简单地称为错位。另外，问题可能出现在电动机的耦合部分没有正确对准的情况下。虽然通常认为可以通过灵活耦合来补偿不对齐，但这实际上只是保护了耦合本身。
尽管联轴器是灵活的，但轴对不正会对整个轴造成麻烦的周期性影响。当这种情况发生时，机械过载增加，电机产生不适当的应变。此外，不对准会增加负载内的振动量以及电机驱动器的轴。不对准的情况可分为三种不同的类型:
- 角位移:轴的中心线不平行相交的地方。
- 平行偏差:轴的中心线非同心平行的地方。
- 复合错位角度和平行错位问题的结合。
在许多情况下，不对准是角问题和平行问题的结合。然而，这个问题通常作为两种不同的不对齐形式来讨论，因为单独处理每一种形式通常更容易。
不对准对工业电机的影响是严重的，因为这个问题会导致机械驱动部件的过度磨损。这导致了早期的失败。不对准是一个关键问题，可以用激光轴对准工具来诊断。
- 轴不平衡
在电机的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，因为它把一个沉重的质量放在转子的某个点上，而不是在它所属的轴上。虽然几乎不可能完全防止电机不平衡的发生，但当电机偏离其理想范围时，并不难判断。
轴不平衡通常归结为以下问题之一:
- 污垢沉积物
- 配重不足
- 电机绕组的质量不平衡
- 与零件磨损有关的问题
当发现轴不平衡时，应立即采取纠正措施。这个问题可能会导致组成机械驱动的部件过度磨损，这可能导致电机的早期故障。识别轴不平衡最简单的方法之一是使用振动测试仪。
- 轴松动
当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(如轴承和周围部件之间)存在太多间隙时，就会发生这种情况。
- 不回转的松动它的特点是电机的两个静止部件之间的松动，这两个部件都不应该移动，例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，在问题变得破坏性和昂贵之前，识别工业电机轴松动的实例是至关重要的。发现问题的最简单方法是使用振动测试仪，它可以帮助您验证旋转部件是否存在松动。
- 轴承磨损
当轴承磨损时，它会移动得更慢，变得更热，效率也会降低。问题通常归结为年龄，机械问题或润滑不足。轴承的故障往往源于以下问题:
- 对电机来说太重的负载
- 润滑有问题，如等级错误或数量不足
- 轴的错位
- 装配不当
- 轴承因老化而磨损
轴承故障会导致工业电机的一系列问题。超过13%的电机故障是由轴承故障引起的。同样，在机械设备中发生的近三分之二的故障是由轴承磨损造成的。因此，发现和补救轴承磨损是至关重要的。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。当脚放置在不平坦的安装表面上时，也会出现这个问题。在任何情况下，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问题，则很容易导致进一步的错位。
通常，软脚是一对安装螺栓的结果，它们彼此对角线定位。这种效果类似于四条腿的椅子由于两条腿之间的不均匀而前后对角线摆动。软足有两种变化:
- 平行软足:其中一只支脚比其他支脚高。
- 角软足:其中一个安装脚与安装面不均匀。
软足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在轴上正确对齐。识别软足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，但软足会导致机械驱动器的部件脱落。
- 管道压力
当电机和驱动器由于来自周围部件的应力而陷入错位时，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
- 新安装的阀门
- 对管道的物理冲击
- 管道吊架损坏
当这些问题之一开始发挥作用时，通常会导致电机/泵轴不对中。因此，一次又一次地检查机器的对中是很重要的。新机器的正确对准很少是永久的，因为除非定期进行维护，否则对准必然会随着时间的推移而改变。
在短期内，管道应变的后果是缓慢和轻微的。然而，如果放任不管，管道应变及其产生的应力可能会导致工业电机的早期故障。这个问题可以用激光轴对中工具来诊断。
- 轴电压
当闪络电流传播到电机的外轴承并影响套圈时，问题在于轴电压超过了轴承润滑的绝缘极限。当问题开始时，轴承的形状由于过热而受到损害，这导致金属碎片渗入润滑并破坏其粘度。这导致摩擦增加，这很容易通过问题引起的噪音和振动变得明显。
如果轴电压持续几个月的运动活动，这个问题可能导致昂贵的轴承故障。虽然识别和补救轴电压是至关重要的，但问题只有在电机处于活动状态时才明显。诊断问题最简单的方法是使用碳刷探头，这使得测量电机旋转时的轴电压成为可能。
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用于广泛的重要操作。因此，电动设备的故障会对工业造成灾难性的经济影响。因此，对于工业技术人员来说，知道如何及早发现问题并尽快实施解决方案至关重要。
与预防性维护,例行检查和知识渊博的故障排除，在很大程度上可以避免代价高昂的问题。在大多数情况下，通过以下四种策略可以实现电机恢复和故障预防:
- 记录电机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时刻(如每轮维护前后)记录电机的关键测量值。
- 把每一次测量都记录下来，以便日后研究。这可以帮助您识别条件的变化和测量趋势，因为电机老化。
- 研究个体测量以确定标准趋势。如果线路偏差超过10%，调查问题以确定原因。
无论您是在内部固定电机还是将其发送到服务中心，您对电机的性能和测量的记录都将有助于使维修工作更容易，更快。
无论是什么原因导致电机故障，出现任何问题时，应立即检查和诊断，当症状变得明显。发现问题后，只要有熟练和合格的技术人员在场，就不难完成电动机故障的排除。
然而，有时候，电机故障的原因要么太复杂，要么太先进，无法由大多数工业设施的内部技术人员逆转。当出现这样的问题时，最好的解决办法是将电机带到服务中心，由有执照的专业技术人员进行专业诊断和维修。
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