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电机健康状态及故障诊断在线监测系统（本安型和普通型）
LK-9000在线式电气设备故障状态智能监测诊断系统（以下简称本系统）其核心技术是在日本发明人高博教授历经40余年研究积累的专家数据库基础上，经我司吸收、转化、改进优化后的一款高精度高性能实现远程智能监测，应用于电力、轨道交通、石化、煤炭、钢铁、造纸等各工业行业，符合相关行业规范要求的电气设备故障状态智能监测诊断系统。是一款工业电气设备检测维护中一种不同于现有的、传统检测手段的新方法。
本系统安全高效的为工业电气设备的维护、保养、以及故障预测管理提供可靠实时的数据依据，以便维护人员及时处理，避免突发故障和安全事故的发生，为安全生产提供有力保障。
本系统历经5年多在矿业、石化、电力、轨道交通等行业实际的检测应用，获得了使用单位的好评。
我们公司的谐波产品主要分为便携式谐波检测仪和电机运行状态在线监测装置。便携式谐波检测仪在使用时灵活性较高，可实现一台多检，一般都是用于机组的巡检，检测周期基本都是半个月或者一个月。对于一些非关键部位电机组和故障率较低的设备可采用此设备进行检测，因为此设备检测的周期较长，诊断数据不能及时反馈设备的运行状态。
在线式监测装置是实时监测，对被监测设备的运行状态了解更及时， 数据量大，但只能一对一进行检测，更换检测电气设备时，需要重新进行安装设置调试。
结合以上两类产品的优缺点，此次方案推荐选用在线式监测装置为主便携式为辅的设备管理体系。该方案主要是利用先进的高次谐波诊断技术，为选煤厂关键部位电机组建设备状态智能监测系统平台，其它设备使用便携式谐波检测仪施行巡点检全面管理，这种“设备健康状态智能监测平台”管理方案，既能保证重要设备的状态监测需求，又能将全厂机电设备纳入综合状态管理体系中，节约设备监测投入成本的同时，做到机电设备管理全覆盖。
通过该方案的实施，可以实现对机电设备运行健康状态的实时监测，对设备故障进行综合诊断和分析，特别是对设备的早期故障进行精准预判，有效降低电机设备的运行风险，提高电机设备运行的可靠性。
经过多年的技术研究和设备状态跟踪，建立了包括电动机、变频器、发电机和高压电缆在内的各类电气设备高次谐波数据库和设备故障诊断技术体系，即 HDS 在线诊断技术。该技术其核心是利用非接触式的传感器，在不影响设备正常生产的情况下，采集电气设备供电电缆表面的磁场变化后，经过傅里叶变换以后，送至电气设备高次谐波专家数据库进行比对分析，来判断此电气设备目前存在的异常和缺陷，再采用智能算法对其劣化趋势进行分析，最终形成诊断报告提供给用户，从而实现对电气设备的故障预测。
1.系统组成：
采集器、谐波传感器、交换机、上位机、服务器，管理软件、采集软件、专家数据库八大部分组成。
2.特点及优势：
本技术采用高次谐波诊断技术，具有非接触式检测范围大、抗干扰性强、精确性好、受环境因素影响小、安装简单、操作维修方便等优势、特点，具体详细如下：
电缆夹层内。
6）检测方式灵活，检测时间及检测周期控制灵活。
通过 HDS 上位机可实现对现场的检测时间和采样周期进行灵活设置，单台设备的采集周期最短约为 1 分种自动检测检测一次，亦可根据现场实际需求进行检测时间的调整。
7）智能数据分析：该技术经过一系列的技术改进，现在依靠客户端数据分析软件和远端高次谐波专家数据分析系统实现对现场数据的智能分析，整个分析过程不需要人为干预，避免了因人员技术水平的差异而导致对检测结果的误判断，提高了诊断结果的可靠性。
8）报告简单易懂：专家数据库自动生成设备状态报告，无需复杂人工分析，改变了传统检测方法需要专家或有经验的技术人员才能准确判断设备状态的情况，使得普通技术人员也能清晰了解设备状态情况。
9）设备故障诊断内容更全面、诊断精度更高。例如高压电机的故障诊断方面，包括电机绕组绝缘老化、电机轴承润滑不良、电机轴承损伤、联轴器磨损、同轴度低、负载部机械损伤等异常或缺陷都能很明确的给出诊断结果。
10）深度分析：检测报告不但能对设备的运行提供精准的状态报告，而且还可以分析异常及缺陷产生的原因，并提供维修保养建议。
11）智能的劣化趋势分析技术，可以有效跟踪各类异常或缺陷的发展变化趋势，实现对设备故障的提前预测，为设备检修争取更充足的准备时间。
3.具体检测项目及故障点：
本系统历经5年多在矿业、石化、电力、轨道交通等行业实际的检测应用，获得了使用单位的好评。
我们公司的谐波产品主要分为便携式谐波检测仪和电机运行状态在线监测装置。便携式谐波检测仪在使用时灵活性较高，可实现一台多检，一般都是用于机组的巡检，检测周期基本都是半个月或者一个月。对于一些非关键部位电机组和故障率较低的设备可采用此设备进行检测，因为此设备检测的周期较长，诊断数据不能及时反馈设备的运行状态。
在线式监测装置是实时监测，对被监测设备的运行状态了解更及时， 数据量大，但只能一对一进行检测，更换检测电气设备时，需要重新进行安装设置调试。
结合以上两类产品的优缺点，此次方案推荐选用在线式监测装置为主便携式为辅的设备管理体系。该方案主要是利用先进的高次谐波诊断技术，为选煤厂关键部位电机组建设备状态智能监测系统平台，其它设备使用便携式谐波检测仪施行巡点检全面管理，这种“设备健康状态智能监测平台”管理方案，既能保证重要设备的状态监测需求，又能将全厂机电设备纳入综合状态管理体系中，节约设备监测投入成本的同时，做到机电设备管理全覆盖。
通过该方案的实施，可以实现对机电设备运行健康状态的实时监测，对设备故障进行综合诊断和分析，特别是对设备的早期故障进行精准预判，有效降低电机设备的运行风险，提高电机设备运行的可靠性。
经过多年的技术研究和设备状态跟踪，建立了包括电动机、变频器、发电机和高压电缆在内的各类电气设备高次谐波数据库和设备故障诊断技术体系，即 HDS 在线诊断技术。该技术其核心是利用非接触式的传感器，在不影响设备正常生产的情况下，采集电气设备供电电缆表面的磁场变化后，经过傅里叶变换以后，送至电气设备高次谐波专家数据库进行比对分析，来判断此电气设备目前存在的异常和缺陷，再采用智能算法对其劣化趋势进行分析，最终形成诊断报告提供给用户，从而实现对电气设备的故障预测。
1.系统组成：
采集器、谐波传感器、交换机、上位机、服务器，管理软件、采集软件、专家数据库八大部分组成。
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部件名称 |
说 明 |
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硬 件部 分 |
1 |
谐波传感器 |
安装在设备动力电缆表面，用于感应电流谐波信号。根据电缆粗 细不同、安装距离要求，可选1到5米 |
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2 |
电流互感器 |
安装在设备动力电缆的其中一相上，用于检测电流大小。 |
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2 |
采集器 |
连接传感器，就近安装。用于采集信号，并上传数据到上位机。 |
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4 |
上位机 |
1.接收采集器上传的数据2.将采集的数据上传至专家数据库，并接 收返回的诊断结果3.将监测结果发布到Web服务器 |
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5 |
显示终端 |
远程诊断结果显示 |
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软件 部分 |
1 |
采集软件 |
采集器嵌入式数据采集分析软件 |
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2 |
分析软件 |
上位机数据处理 |
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3 |
数据库软件 |
数据管理 |
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4 |
专家数据库 |
出具诊断报告 |
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本技术采用高次谐波诊断技术，具有非接触式检测范围大、抗干扰性强、精确性好、受环境因素影响小、安装简单、操作维修方便等优势、特点，具体详细如下：
1）在线检测：不需要停电检测，可实现对设备在线状态监测，及时掌握设备运行情况。
2）非接触检测：不仅可以实现对设备的远程状态诊断，还不影响电气设备的正常维保工作。
采用非接触式传感器，检测操作时只需要找到电气设备的供电电缆即可对设备状态进行全面检测分析，从而实现对高处、水下、狭窄、封闭等特殊环境中的电气设备进行远程状态诊断，还可以在电气设备进行日常维护及停机检修时，免去了传感器的拆装及信号调试工作，不影响设备的正常维保工作；
3）设备体积小、重量轻、安装方便，对监测设备的数量和使用环境没有限制，扩容性较好，即使被监测设备没有网络也可以通过更换数据采集器的无线通讯模块来实现数据的采集与传送。
4）系统兼容性较好，安全可靠性高，检测操作时，数据采集器不会对电气设备施加电磁、电流、电压等信号，只通过感应供电电缆表面的磁场信号，不会对运行中的一、二次设备产生任何影响。
5）设备安装灵活，适合多种现场环境。
设备采集器在设计时，充分考虑现场作业环境，优先选择安装在配电盘柜内的设备电缆上，如果柜内条件受限，亦可安装在设备现场的供电电缆或电缆沟、槽及
2）非接触检测：不仅可以实现对设备的远程状态诊断，还不影响电气设备的正常维保工作。
采用非接触式传感器，检测操作时只需要找到电气设备的供电电缆即可对设备状态进行全面检测分析，从而实现对高处、水下、狭窄、封闭等特殊环境中的电气设备进行远程状态诊断，还可以在电气设备进行日常维护及停机检修时，免去了传感器的拆装及信号调试工作，不影响设备的正常维保工作；
3）设备体积小、重量轻、安装方便，对监测设备的数量和使用环境没有限制，扩容性较好，即使被监测设备没有网络也可以通过更换数据采集器的无线通讯模块来实现数据的采集与传送。
4）系统兼容性较好，安全可靠性高，检测操作时，数据采集器不会对电气设备施加电磁、电流、电压等信号，只通过感应供电电缆表面的磁场信号，不会对运行中的一、二次设备产生任何影响。
5）设备安装灵活，适合多种现场环境。
设备采集器在设计时，充分考虑现场作业环境，优先选择安装在配电盘柜内的设备电缆上，如果柜内条件受限，亦可安装在设备现场的供电电缆或电缆沟、槽及
电缆夹层内。
6）检测方式灵活，检测时间及检测周期控制灵活。
通过 HDS 上位机可实现对现场的检测时间和采样周期进行灵活设置，单台设备的采集周期最短约为 1 分种自动检测检测一次，亦可根据现场实际需求进行检测时间的调整。
7）智能数据分析：该技术经过一系列的技术改进，现在依靠客户端数据分析软件和远端高次谐波专家数据分析系统实现对现场数据的智能分析，整个分析过程不需要人为干预，避免了因人员技术水平的差异而导致对检测结果的误判断，提高了诊断结果的可靠性。
8）报告简单易懂：专家数据库自动生成设备状态报告，无需复杂人工分析，改变了传统检测方法需要专家或有经验的技术人员才能准确判断设备状态的情况，使得普通技术人员也能清晰了解设备状态情况。
9）设备故障诊断内容更全面、诊断精度更高。例如高压电机的故障诊断方面，包括电机绕组绝缘老化、电机轴承润滑不良、电机轴承损伤、联轴器磨损、同轴度低、负载部机械损伤等异常或缺陷都能很明确的给出诊断结果。
10）深度分析：检测报告不但能对设备的运行提供精准的状态报告，而且还可以分析异常及缺陷产生的原因，并提供维修保养建议。
11）智能的劣化趋势分析技术，可以有效跟踪各类异常或缺陷的发展变化趋势，实现对设备故障的提前预测，为设备检修争取更充足的准备时间。
3.具体检测项目及故障点：
设备状态在线监测系统在对电动机状态检测时，分为电机部和负载部两大部分，其中电机部设置 4 个检测指标，负载部设置 4 个检测指标，通过这 8 个检测指标的数据分析，可以全面了解电动机当前的运行状态。
3.1 电机部的状态检测内容
电机部的状态检测包括以下 4 个重要指标：
| M1 | 转子、轴承、固定装置 |
| M2 | 绕组绝缘、振动 |
| M3 | 轴承、轴承箱 |
| M4 | 气隙不均一、振动 |
通过上述 4 个指标的分析，可以实现对电机部的全面状态检测，具体内容如下：
1）、定子绕组的绝缘检测分析
监测系统对电动机定子绕组绝缘的检测，与传统的电气试验有着很大的区别，
首先是在不停电的情况下，通过谐波数据分析，就可以对电动机绕组的绝缘情况进行检测。另外， 由于电动机在运行时，受温度、电压、电流等因素的影响，绕组绝缘会出现缓慢的劣化过程，直到绝缘击穿，可以通过监测系统提供的状态数值的变化，及时掌握这一劣化过程。当电动机定子绕组出现异常时，M2 项指标将会有明显
1）、定子绕组的绝缘检测分析
监测系统对电动机定子绕组绝缘的检测，与传统的电气试验有着很大的区别，
首先是在不停电的情况下，通过谐波数据分析，就可以对电动机绕组的绝缘情况进行检测。另外， 由于电动机在运行时，受温度、电压、电流等因素的影响，绕组绝缘会出现缓慢的劣化过程，直到绝缘击穿，可以通过监测系统提供的状态数值的变化，及时掌握这一劣化过程。当电动机定子绕组出现异常时，M2 项指标将会有明显
的数据变化。
2）、电动机轴承损伤、润滑不良检测分析
轴承是电气设备中常见的零部件，是必备的设备维护方案，轴承润滑不良、轴承损伤都会导致电气设备出现异常。电动机的轴承出现异常时，HDS 检测的M1和 M2项指标就能够有明显的变化。
3）、基础松动、基础共振的检测分析
电动机底座出现的松动、共振动等异常情况可以通过 HDS 检测的M1项指标体现出来。
4）、空气隙不均一、振动的检测分析
当电动机定转子之间的空气隙出现不均、绕组出现松动、异物附着等异常情况时，可以通过 HDS 检测的 M4 项指标了解到这些异常情况的存在。
3.2 负载部状态的检测内容
负载部的状态检测包括以下 4 个重要指标：
| L1 | 联轴器异常、同轴度低 |
| L2 | 轴承损伤、异物附着 |
| L3 | 回转轴异常、接触部磨损 |
| L4 | 皮带、齿轮传动系统 |
通过上术 4 个指标的分析，可以实现对风力电动机组的负载部进行全面状态检测，具体内容如下：
1）、联轴器状态的检测分析
当电动机与齿轮箱的联轴器出现松动、磨损以及同轴度过低等异常情况时，HDS检测的 L1 项指标会有明显的数据变动。
1）、联轴器状态的检测分析
当电动机与齿轮箱的联轴器出现松动、磨损以及同轴度过低等异常情况时，HDS检测的 L1 项指标会有明显的数据变动。
2）、负载部轴、轴承的状态检测分析
当齿轮箱内的轴、轴承出现轴承磨损、轴弯曲等异常情况时，可以通过 HDS 检测的 L2、L3 两项指标的数据变动情况进行分析。
3）、传动系统异常情况的检测分析
当设备采用齿轮或带传动时，齿轮出现润滑不良、齿面损伤、皮带损伤等情况时，HDS 检测的 L4 项指标将会有显的数据变动。
4.主要功能及其工作流程：
本系统采用远程在线实时非接触信号采集方式对工作中的电气设备进行实时在线监测，提取并分析电气设备中电流谐波含量。本系统仅需使用谐波传感器对设备电源输入端谐波信号进行采集，经采集器数据处理后通过网络通讯按照一定的周期将数据传送到上位机设备，经过FFT分析 2次到40次各谐波含量并实时输出分析后的被监测设备信息数据与强大的后台数据库分析并自动生成诊断报告，因而能够真实反应设备系统运行中的电气状态、机械状态、负载状态和功率状态。3次以上测试后将自动生成设备健康状态趋势图，进一步为设备维护和保养提供设备健康变化讯息。及时了解、掌控设备老化周期，准确地对根据设备的健康状态做出调整，制定并实施维修计划。
本系统采用远程在线实时非接触信号采集方式对工作中的电气设备进行实时在线监测，提取并分析电气设备中电流谐波含量。本系统仅需使用谐波传感器对设备电源输入端谐波信号进行采集，经采集器数据处理后通过网络通讯按照一定的周期将数据传送到上位机设备，经过FFT分析 2次到40次各谐波含量并实时输出分析后的被监测设备信息数据与强大的后台数据库分析并自动生成诊断报告，因而能够真实反应设备系统运行中的电气状态、机械状态、负载状态和功率状态。3次以上测试后将自动生成设备健康状态趋势图，进一步为设备维护和保养提供设备健康变化讯息。及时了解、掌控设备老化周期，准确地对根据设备的健康状态做出调整，制定并实施维修计划。
地面监测装置安装现场照片