PM2080型高压电动机综合状态监测报警仪

pm2080型高压电动机综合状态监测报警仪
1 概述
pm2080高压电动机综合状态监测报警仪是在线监测高压电动机机械磨损状态、绕组温度、轴承温度、振动以及其他非电量参数的专用仪器；仪器由检测模块和仪表两部分组成，检测模块安装于高压电动机的测温接线盒内，仪表安装在相应高压配电柜上。检测模块负责信号测量和数据处理，仪表负责测量结果的显示和存储；pm2080高压电动机综合状态监测报警仪可提高电动机运行的可靠性，降低维修检修工作量，并且为实施高压电动机的状态检修提供技术支持。
2 功能和特点
2.1   采用高性能高抗干扰处理器、真彩7寸显示屏，中文菜单操作，操作界面友好；各种测量结果具有防掉电功能。
2.2   仪表主页面显示当前时间、投运时间、运行小时数、系统运行状态、磨损信号监测图表、绕组和轴承的温度。运行小时数统计可作为制定电动机维护检修计划的参考；磨损状态检测图表将电动机投入运行时偏心信号的初始值与当前偏心信号的实时值进行对比显示，便于观察信号的情况；温度显示包括三相绕组温度、两端轴承温度和模块温度。
2.3   历史曲线：将磨损信号和温度信号用曲线的方式予以记录，曲线包括12分钟曲线（2秒一点）、1天曲线（4分钟一点）、1月曲线（2小时一点）、2年曲线（2天一点），观察曲线的变化趋势，可早期发现问题，及时处理，避免设备事故发生。
2.4   超限记录：记录超限项目、超限时间、超限峰值、超限持续时间，便于对设备的运行状况进行查询分析；
2.5   可设定预警、报警和跳闸限值；预警表示相关参数劣化，需查明原因；报警表示相关参数严重劣化，应尽早退出运行检修恢复；跳闸表示相关参数达到规程规定的下限，保护跳闸；设置三级报警便于更有效地掌握高压电动机的运行状况。
2.6   检测仪器自检：出现检测线圈断线、热电阻断线，或出现模块与仪表之间通讯故障时，仪器发出相应的提示信号，提醒处理。
2.7   有通讯接口，可与上位机通讯，可在上位机查看相关数据，进行相关设置；
2.8   模块采用环氧灌注，防尘、防潮性能好，抗干扰能力强，工作可靠。
3 技术指标
偏心信号范围：0.007v～374v
绕组温度范围：-20～200℃
轴承温度范围：-20～150℃
显示方式： 7〞真彩液晶显示屏
供电方式： 220vac/220vdc
提示触点：380vac/220vdc；5a
预警触点：380vac/220vdc；5a
报警触点：380vac/220vdc；5a
跳闸触点：380vac/220vdc；5a
通讯接口：rs485,modbus rtu
适用场合：各种高压交流电动机
功耗：8w
环境温度：-20～+40℃
环境湿度：<90%rh，无结露
环境：无腐蚀性气体，无冲击和振动；
仪表尺寸（宽*高*厚）：145mm*225mm*80.5mm；
仪表开孔尺寸：127*207
重量：1kg
5 偏心监测工作原理
在电动机的定子槽中嵌放检测线圈，检测线圈的感应电压与检测线圈包围区域的气隙磁场的强度成正比，气隙磁场的强度又与相应部位的气隙长度有关；通过监视检测线圈感应电压的变化，监视气隙磁场的变化，从而也就可以发现电动机气隙的变化。
电动机出现不正常的机械磨损，包括轴承磨损、轴承走内圆、走外圆等，最终都会造成气隙不均匀程度增加，通过对气隙磁场变化的进行监测，可以发现电动机出现不正常磨损，从而可有效地避免电动机扫膛事故发生。
机械磨损的过程是一个缓变的过程，对电动机的气隙变化进行监测，可早期发现不正常的机械磨损，为电动机状态检修创造条件，从而简化和优化电动机的维护检修工作，实现：
1、发现问题有计划地安排检修，及时处理，避免扫膛事故发生，避免由于电动机扫膛事故造成设备损坏的损失和生产突然中断带来的损失，提高设备运行的可靠性；
2、在检测结果正常（气隙没有变化）时可适当延长检修周期，减少计划检修模式下对正常电动机检查性拆装和不必要的轴承更换工作，从而简化了电动机的维护检修工作，并且节约设备维护检修费用。
详细的原理在附录a《基于气隙磁场检测的交流电动机磨损状态在线监测系统》中有详细介绍。
6 仪器安装
5.1   模块外形和安装尺寸图（图2）
5.2   仪表外形图和安装尺寸（图3）：
仪表头开孔：127*207。
7 仪器接线
6.1         模块外部接线图（图4）：
6.2         
仪表外部接线图（图5）：
8 按键
7.1   “ent”键：确认键，作用是确认、进入。
7.2   “esc”键：退出键，作用是“退出设置”或“返回主页面”。
7.3    “△”键：上移键，作用是上移、左移、增加。在选择项目时代表上移、左移；在进行参数设定时代表增加；按一下“△”键，移动一个位置或相关数据增加一个单位，按住不动则快速移动或快速增加。
7.4   “▽”键：下移键，作用是下移、右移、减小。在选择项目时代表下移、右移；在进行参数设定时代表减少；按一下“▽”键，移动一个位置或相关数据减少一个单位，按住不动则快速移动或快速减少。
7.5   复位键：按该键可解除提示、预警、报警、跳闸信号；
9 背光
按下任意键，背光点亮；背光在停止按键操作30s后自动关闭。
10 主页面
9.1   主页面结合仪表面板指示灯显示当前电动机的运行状态，主页面显示当前时间、投运时间、运行小时数、系统运行状态、磨损信号监测图表、绕组温度、轴承温度。
9.2   投运时间：新电动机投入运行后，或电动机经过大修投入运行后，仪表初始化，记录当前状态，作为之后信号变化比对的参考；初始化的时间即为投运时间。
9.3   运行小时数：检测装置检测电动机是否处于运行状态，对电动机的运行时间进行统计得到运行小时数；运行小时数可作为制定电动机维护检修计划的参考。
9.4   系统状态：显示电动机的运行状态；出现报警信号时，显示相应的状态；包括电动机停止、电动机运行中、偏心预警、偏心报警、偏心跳闸、绕组温度预警、绕组温度报警、绕组温度跳闸、轴承温度预警、轴承温度报警、轴承温度跳闸，以及仪器自检的结果。
9.5   磨损状态信号图表：对比显示电动机磨损信号a、b、c三相值和综合d值的原始值和实时值，便于观察磨损信号的变化；并且显示预警、报警、跳闸的设定值。
9.6   温度监测：显示电动机三相绕组温度、前后轴承温度、模块温度。
9.7   页面转换：选择进入曲线、设置、记录、信息的转换图标。
11 参数设定
11.1   进入设置：在主页将光标（反黑）移到“设置”，按“ent”键，进入设置页面；
11.2   进入设置页面后，光标（反黑）处于“预警”的参数位置（图示为1.2），可利用“△”“▽”键选择修改项；选择某修改项后，按“ent”进入相应设置项，相应参数闪动，可利用“△”“▽”键修改设置；修改后“esc”键返回，可继续选择修改项；设定完成后，按“esc”键返回主页面。
11.3    偏心程度预警设置：设置范围1～2.5,默认值为1.2。
11.4   偏心程度报警设置：设置范围1～2.5,默认值为1.4。
11.5   偏心程度跳闸设置：设置范围1～ 2.5, 默认值为 1.6 。
11.6   偏心程度跳闸延时时间设置：设置范围1～60s，默认值为5s；
11.7   绕组预警温度设定：设置范围20~200℃，默认值为100℃。
11.8   绕组报警温度设定：设置范围20~200℃，默认值为120℃。
11.9   绕组跳闸温度设定：设置范围20~200℃，默认值为130℃。
11.10              前轴承预警温度设定：设置范围20~120℃，默认值为50℃。
11.11              前轴承报警温度设定：设置范围20~120℃，默认值为60℃。
11.12              前轴承跳闸温度设定：设置范围20~120℃，默认值为70℃。
11.13              后轴承预警温度设定：设置范围20~120℃，默认值为50℃。
11.14              后轴承报警温度设定：设置范围20~120℃，默认值为60℃。
11.15              后轴承跳闸温度设定：设置范围20~120℃，默认值为70℃。
11.16              偏心超限跳闸选择：选择“开”或“关”，默认“关”。
11.17              绕组过热跳闸选择：选择“开”或“关”，默认“开”。
11.18              轴承过热跳闸选择：选择“开”或“关”，默认“开”。
11.19               时间设置：校准当前时间；
11.20               波特率设置：1200、2400、4800、9600可选。
11.21               机号设置：仪表的编号，1～255可调；
11.22               删除曲线：删除全部曲线。
11.23               数据下传：更换模块后，数据下传，可使新模块沿用早期初始化的数据。
11.24               数据清空：模块和仪表清空全部记录。
11.25               初始化：仪表初次使用或电动机经过拆装后，需进行初始化，记录当前参数作为今后比对的依据；初始化时仪表自动进行数据清空。
12 曲线
12.1 进入曲线：在主页将光标（反黑）移到“曲线”，按“ent”键，进入曲线页面；
12.2 曲线页面包括磨损曲线、绕组温度曲线、轴承温度曲线；绕组温度曲线分别显示a、b、c三相温度变化情况；轴承温度曲线分别显示轴伸端和风扇端温度；各曲线放置在同一个页面，便于对比观察。
12.3 提供4个不同时间长度的曲线，便于用户观察相关参数短期和长期的变化情况；其中12分钟曲线为2秒一点；1天曲线为4分钟一点；1月曲线为2小时一点；2年曲线为2天一点。
13 超限记录
13.1      进入超限值记录页面：在主页将光标（反黑）移到“记录”，按“ent”键，进入超限值记录页面；
13.2      超限记录包括超限日期、类别、开始时间、持续时间和峰值，列表显示。
13.3      每页*项，可记录*页；可选择“上一页”、“下一页”按钮翻页。
13.4      可整理记录内容，选择删除记录内容；在某一页，同时按“△”“▽”键，该页的第一项纪录改变颜色，使用“△”“▽”键选择删除项，按“ent”键后出现两个选项(删除、返回)，可选择删除该项纪录。
14 信息页面
14.1 进入信息页面：在主页将光标（反黑）移到“信息”，按“ent”键，进入信息页面；
14.2 信息页面显示仪器生产厂家的信息，包括公司名称、电话、传真、技术支持电话、邮箱、网址、地址、软件版本信息等。
15 功能扩展
可根据客户需求，提供以下监测：
1、 振动监测；
2、 电动机高压进线接头测温；
3、 潜水泵电机进水、接线盒进水、轴承油室进水监测；
4、 电动机转向检测。（通过检测电动机旋转磁场的转向，显示电动机的实际转向。）
5、 可增加外部开关量、模拟量检测。
16 装箱清单
1、  模块                          1件
2、  仪表                          1件
3、  说明书                        1本
4、  合格证                        1张
5、  固定件                        1包
17 订货注意事项
用户订货时，请注明被检测设备的名称、额定电压和使用场所；如有特殊要求请单独提出。
18 保修声明
本公司生产的产品，一年保修，终身维修。由于用户原因造成的故障不在保修范围。
公司名称
常州帕威尔测控技术有限公司
公司地址：
江苏省常州市新北区创新科技楼b座340号
销售热线：
（0519）85068887
售后服务：
（0519）85068867
传   真：
（0519）85068867
e-mail：
网  址：
附录 基于气隙磁场检测的交流电动机磨损状态在线监测系统
1 电动机磨损状态监测的必要性
在冶金、石油、化工、发电、造纸、煤矿等行业的大中型企业，多有数十甚至上百台大型高压交流电动机，担负着各种生产设备的动力驱动。这些电动机一旦发生故障停机，将给企业生产带来严重损失。为了提高生产过程的可靠性，大部分企业对大型电动机实行定期检修制度，检修的主要内容之一是对机械故障（包括轴承磨损，轴承走外圆、走内圆等）的检查。在这种维修体制下，不但每年要花费大量的人力、物力，增加大量维修费用，而且对尚未出现故障的电动机进行没有针对性的拆装，极有可能对电机造成损伤，埋下事故隐患，甚至会造成拆装过程中的损坏。
电动机磨损状态监测报警就是在线监测电动机气隙偏心的变化趋势和程度，以图表和曲线形式显示气隙偏心的变化，从而早期发现机械故障，有计划地安排电动机的停机、退出、检修，有效避免大型转机由于电动机机械故障突然停机造成生产损失，并可减少电动机日常维护工作量，降低维修费用。
2 利用电动机气隙磁场进行电动机磨损监测的原理
2.1装置的组成：（图1）
电动机机械磨损监测报警装置包括嵌放在电动机定子槽中的检测线圈和与之相连接的保护装置，利用嵌放在电动机定子槽中的检测线圈检测气隙磁场的变化，利用保护装置对检测信号进行处理，从而实现偏心监测。
2.2基本原理
三相交流电动机在结构上是对称的，三相定子绕组对称分布，互隔120°电角度：在理想情况下，定转子铁芯同轴，气隙均匀。若将三相对称绕组接于三相对称电源，则在电动机内部产生均匀的旋转磁场，此时在定子圆周各处气隙磁场的强度大小相等。实际上，三相电源不是绝对对称的，此时即使气隙是均匀的，气隙磁场也会由于电源的不对称而不均匀，但是同相定子绕组的不同极相组的相应位置的气隙磁场还是大小相等，相位—致。
由于加工、工艺等各方面的限制，新出厂的电动机的气隙就存在偏差；电动机在运行过程中，由于轴承磨损等原因，气隙不均匀程度将逐渐加大，我们关心的是气隙的这种变化。气隙不均匀将导致同相定子绕组的不同极相组的相应位置的气隙磁场的强度的相对变化，气隙小的部位由于磁阻减小而磁场增强，气隙大的部位由于磁阻增大而磁场减弱，同相定子绕组的不同极相组的相应位置的气隙磁场的强度的差值的大小可反映出该两处气隙长度的差别的大小。所以对定转子偏心故障的监视可以通过对所述气隙磁场的强度的差值的监测实现。
3 气隙磁场的检测方法和检测线圈的安装
3.1  气隙磁场的检测方法
气隙磁场的检测可利用嵌放于电动机定子槽中的检测线圈来实现。在交流电动机中，主磁场是旋转磁场，其磁密波沿气隙园周按正弦规律分布，并以同步转速n1旋转，此旋转磁场与整距线圈交链的磁通称为主磁通，即气隙磁隙，用φm表示。在交流电动机的定子槽中嵌放一个检测线圈，设检测线圈的感应电压为um，则um=4.44fwkwφm，f是向交流电动机供电的交流电源的基波频率，w是检测线圈的匝数，kw是检测线圈的绕组系数。um的大小反映了检测线圈所处区域的气隙磁场的强弱。
3.2  检测线圈的安装
在电动机定子槽中嵌放6个检测线圈，6个检测线圈均匀分布；检测线圈节距接近电动机的极距（2极电动机的检测线圈的节距取接近电动机极距的一半），检测线圈仅需1匝；6个检测线圈分为三组，每组两个；同组的两个检测线圈相隔180°机械角度，两个检测线圈按电压相减的方向串接，得到感应电压的差值，该差值反映两个检测线圈所处位置的气隙偏差程度；三个差值可反映相隔120°机械角度的三个方向的气隙偏差程度。
图2是一台4极电动机检测线圈安装原理示意图，检测线圈t1、t4对应a相绕组，t2、t5对应b相绕组，t3、t6对应c相绕组，从ao、bo、co输出3个检测线圈的差值。
检测线圈嵌放在定子槽楔下面,采用聚四氟乙烯绝缘耐高温线,占用槽内的空间小,安装方便。在电动机中嵌放检测线圈不必改变电动机的任何结构和参数，不会对电动机本身的性能、质量造成任何不良影响。
检测线圈安装有三个途径：
①   电机厂在电动机制造过程中安装检测线圈，用户购买带检测线圈的电动机。
②   用户在大修电动机时安装检测线圈。
③   对于正常运行的电动机，需更换部分槽楔，装入检测线圈；该项工作可以用户自己进行，也可委托专业电机修理单位进行。
4 磨损状态监测仪报警仪
 pm2080型高压电动机综合状态检测报警仪常州帕威尔测控技术有限公司利用专利技术开发的监视高压交流电动机综合运行状态的在线监测智能仪表，该仪表采用先进的高速智能芯片，大屏幕液晶显示器，以直方图的形式显示反映电动机的运行状态，其中电动机磨损状态检测部分显示反映定转子偏心程度的三个感应电压差值信号的初始值和实时值（如图3所示），指示电动机偏心程度的变化；可设定报警值和动作值，从而有效防止电动机扫膛事故发生；该仪表还能以曲线的形式显示感应电压信号变化，最长可记录2年信号变化情况，使用户可根据信号变化趋势早期发现偏心故障。
仪表可安装rs485通讯接口，实现与上位机的通讯，利用计算机同时监视1～200台电动机的磨损状态，可在上位机修改设定值，可利用上位机集中分析感应电压变化趋势，发现异常自动提示，达到更好的监测保护效果。
针对高压电动机械采用分体结构仪表，信号处理部分做成一个模块，安装在电动机的测温接线盒中，显示仪表安装在控制柜中，信号处理模块与显示仪表之间通讯连接。
鉴于大部分高压电动机均安装测温元件监视绕组和轴承温度，该仪表的信号处理模块设置了五路热电阻输入接口，实现三相绕组和两端轴承的温度的测量和上传，简化现场接线。
5 使用和测试情况
在此以某铝厂净化风机电动机为例，介绍一下该技术实际使用效果。日本富士电机公司生产，型号mla1408b，300kw，电动机负载端轴承是6322，风扇端轴承是nu318，气隙长度1mm。共4台同型号电动机进行了偏心监测，其中一台电动机在监测期间出现轴承走外圆故障。图5是正常电动机和发生“走外园”故障的电动机的20000小时曲线对比。从曲线可观察到，正常电动机的曲线基本比较稳定，出现“走外圆”故障电动机的曲线呈现明显上升趋势，经过对问题电动机解体检查，轴伸端端盖轴承位下方出现磨损造成的0.09mm深凹槽。
事实证明采用该气隙磁场检测法进行电动机磨损状态的在线监测效果比较理想。
6 结论
通过检测电动机的气隙磁场监测电动机的偏心进行电动机磨损状态监测，可达到如下效果：
1、电动机机械磨损在线监测技术的应用，可有效避免电动机扫膛事故的发生以及伴随而来的铁心和绕组的损坏，节省材料费、人工费，节省修理过程中的能源消耗，并避免铁芯损坏造成电动机性能下降。
2、电动机磨损状态监测报警仪可以曲线和图表两种方式进行电动机机械磨损程度的趋势分析，可早期发现机械磨损故障，从而能够做到有计划地安排电动机的停机、退出、检修，有效避免大型转机由于电动机机械故障突然停机造成的生产损失。
3、根据电动机机械磨损程度进行状态检修，避免对电动机进行没有针对性的解体检查，减少由此造成的拆装过程中的损坏和损伤，并且节省检修支出。
4、实现机械磨损的智能化自动监测，减轻检修工人的劳动强度，减少维护工作量，有利于压缩设备维护费。
5、针对防爆电机进行磨损状态在线监测，早期发现问题，可避免由于偏心造成防爆面的磨损和避免磨损造成的高温，提高设备的防爆性能。
6、针对大型潜水泵进行磨损状态监测，可解决该类电机设置在水中造成的检查和监测困难的问题，提高设备运行的可靠性。
7、若对现场几十或上百台电机进行机械磨损状态监测，由计算机进行统一监控，出现问题自动提示，将使企业电动机的维护检修模式得到改进，进一步提高企业设备管理水平。

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常州帕威尔测控技术有限公司
贾
0519-85068867

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