电机故障分析与诊断技术
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前言

电机是当前应用最广的原动力和驱动装置,其数量之多、应用之广、地位之重要是其他任何设备不能与之相比的。全世界95%以上的电能是由各种交流发电机发出的,60%以上的动力装置是由各种电动机驱动的。无论是发电机还是电动机(以及目前在超、特高压输电中重新得到认可的调相机),不但台数不断增加,而且单台容量也在不断扩大,对可靠运行的要求越来越高。有时,在复杂生产线上的关键电机出现故障,即使电机功率不是很大,但其影响的不仅仅是电机本身,而是整个生产线。

20世纪80年代以来,设备状态监测与故障诊断技术逐步应用于大型电机。在1987年,Tavner P.J.与Penman J.提出了电机状态监测与故障诊断的概念。

电机故障分析与故障诊断是指根据在线监测电机相关运行参数(如电压、电流、转速、温度、振动、局部放电等),结合电机的历史运行情况,对电机故障进行分析与诊断,并采用适当方法评估电机当前的运行状态;若处于故障状态,则进一步确定故障的类型、发生部位、严重程度以及发展趋势。该项技术的出现引发了电机维修体制的一次革命,使传统的事后维修方式逐步转变为预知维修(状态维修)方式。通过对电机故障的分析与诊断,可以向现场运行人员提供必要的信息,以合理安排、组织预防性维修,从而避免恶性事故的发生。

电机故障诊断为电机维修工作提供了强大的技术支持,为实现电机预知维修提供了必要的前提条件和技术手段,使传统的预防维修上升到预知维修,为弥补和克服传统电机维修制度的不足创造了条件。

近30年来,电机故障诊断技术得到快速发展。国内外广大科研工作者纷纷致力于电机状态监测与故障诊断这一课题的研究,取得了大量研究成果,提出了众多各具特色的监测与诊断方法。特别是清华大学高景德、王祥珩先生在电机故障分析方面做出了杰出的贡献。

本书是作者及其团队在长期从事电机及其他电气设备状态监测与故障诊断的科研工作和教学工作的基础上,总结了国内外近30年的研究成果,结合河海大学电气设备状态监测与故障诊断课题组多年来的教学与研究成果整理而成。本书核心内容已在河海大学本科生和研究生课程中讲授多轮。

2008年,本书作者历时近10年出版了学术专著《电机状态监测与故障诊断》,在业内得到广泛关注,受到广大读者的好评。本书与该书的主要区别在于:《电机状态监测与故障诊断》注重学术性与系统性,部分内容对读者要求较高(其中第一篇基本定位于研究生及以上学历);本书更侧重于工程应用性(适当兼顾学术性),在进行电动机、发电机故障分析的基础上,重点针对电动机、发电机主要故障的诊断方法进行分析,使读者适应面更宽(基于篇幅,电机状态监测技术不作为本书的重点内容)。

全书共有12章,除第1章绪论外,分为三部分,第一部分主要讨论了故障诊断的一些共性问题,包括:第2章电机诊断理论与智能诊断方法;第3章电机绝缘分析与诊断;第4章电机轴承故障诊断。第二部分用较多的篇幅分析了电动机的故障诊断技术,包括:第5章电动机故障分析;第6章电动机故障的简易诊断;第7章电动机定子绕组故障的精密诊断;第8章电动机转子故障的精密诊断。第三部分详细分析了发电机故障诊断技术,主要包括:第9章发电机故障分析;第10章发电机定子故障的诊断;第11章发电机转子故障的诊断;第12章发电机漏水、漏氢、轴电压问题。

全书用大量的篇幅详细地分析了电机故障诊断的各种新技术、新方法,总体上反映了当前国内外电机故障诊断的技术水平,具有很强的实用价值。

本书在写作过程中得到中国工程院顾国彪院士;东南大学胡虔生教授、胡敏强教授、黄允凯教授;清华大学王祥珩教授;国网江苏省电力公司姜宁教授级高级工程师、王春宁教授级高级工程师、许洪华高级工程师、汤晓峥高级工程师、王抗博士、朱超博士;河海大学鞠平教授、李训铭教授、王宏华教授、韩敬东高级工程师、陈浈斐副教授,华北电力大学许伯强教授、万书亭教授;西南交通大学吴广宁教授;西安交通大学张冠军教授;华侨大学方瑞明教授;上海电力大学魏书荣教授;南瑞科技股份有限公司孙国城教授级高级工程师等专家的大力支持,在此表示诚挚的感谢。在本书写作过程中,部分博士生和研究生协助做了大量的工作,他们主要是蒋梦瑶、侯鹏飞、段大卫、杨启帆、朱昊、王立宪、颜锦、张玉良、李楠、崔佳嘉、王健、薛健侗、万可力、迮恒鹏,没有他们的帮助,本书很难及时推出,因此从某种意义上讲他们也是本书的作者。本书内容研究与写作过程中得到了多个基金项目资助,主要有:国家自然科学基金(50477010、51177039、51577050、51907052);教育部博士点基金项目(2009562311);上海电气风电集团有限公司科学基金(W3600);国家电网公司重点科技项目(5210011700Z1)等,在此表示感谢。

本书由清华大学王祥珩教授主审,他以严谨的科学态度认真审阅了全部书稿,并提出了很多宝贵意见。中国水力发电工程学会理事、教授级高级工程师刘徽博士对全书进行了审阅,在工程应用方面提出了很多有意义的建议,使本书更具实用性。本书的写作还得到了机械工业出版社编审林春泉老师的大力支持与帮助,在此对他们为本书所做出的贡献表示感谢。

电机状态故障诊断技术发展很快,各种新的技术不断出现,其间有关资料不断更新;随着研究课题的深入,本课题组也有不少新的研究成果产生。尽管笔者试图想使这本书尽可能完美地呈现给读者,但由于能力与精力有限,书中内容仍有局限与欠缺之处,有待不断充实与更新,衷心希望读者不吝赐教。

Email: hhumhz@163.com

马宏忠

2021年2月于南京