電機作為工業(yè)控制中的核心動力設備，其狀態(tài)的好壞直接影響生產運營的正常進行。根據統(tǒng)計，電機最常見的故障往往出現(xiàn)在繞組線圈和軸承的損壞上，而這類故障都有共同的特點，一是初期故障不明顯，難以及時監(jiān)測，二是故障會逐漸擴大和加速損壞。另外，當電機出現(xiàn)故障時，我們往往難以及時確認，必須要等到停機時才能進行檢修，非常不方便。
眾所周知，變頻器作為電機的控制設備，在實際應用中也可以為電機提供一定保護。普通變頻器可以對電機提供電子熱繼電器保護，優(yōu)秀變頻器還可以提供電機 PTC 或 KTY 熱敏電阻保護。但是基于溫度檢測的電機保護并不能提供電機健康狀態(tài)的完整信息，因此企業(yè)對關鍵設備的驅動電機還是要進行人工振動檢測和定期的停工電機繞組電阻檢測。
丹佛斯變頻器CBM功能是 Condition-Based-Monitoring的縮寫，目前在丹佛斯FC102/FC202/FC302系列變頻器中已經集成了此功能，主要包括：在線繞組監(jiān)測、在線振動監(jiān)測和基于工況的負載輪廓線監(jiān)測三大功能。通過對電機的實時運行狀況進行在線監(jiān)測和報警，以實現(xiàn)對電機的及時保護，從而節(jié)省日常維護保養(yǎng)人力，減少設備故障停機時間。
注：要了解更多基于工況的監(jiān)測功能請參考《 ISO13373 – 基于工況的機械監(jiān)測和診斷》，或者《VDMA24582 – 基于工況的監(jiān)測指南》
01 電機繞組檢測
電機繞組損壞是逐漸發(fā)生的，一般總是先從單圈繞組短路開始，然后擴大到多個繞組短路。此時電機三相繞組不平衡，負載較重時容易發(fā)生過電流故障，最后發(fā)展到繞組與定子外殼發(fā)生短路故障的程度。
丹佛斯變頻器優(yōu)異的矢量控制算法可以在線實時檢測電機定子每相繞組的電阻和電感，CBM運算中心以這些數(shù)據為輸入，并根據當前溫度、轉速、負載等工況數(shù)據，調取內部基礎數(shù)據集中的數(shù)據與之相比較，如果超出合理范圍則觸發(fā)報警或警告。這樣就可以在相當早的階段就預先知道電機繞組發(fā)生損壞，便于客戶預先做好維修計劃，在設備整體停機維護時一并處理。
這種在線電機繞組監(jiān)測功能幾乎沒有硬件開銷，相比只有停機后才能實施的人工檢測，效率也高得多。
02 電機振動監(jiān)測
除繞組損壞以外，電機另外一個典型故障是軸承損壞。軸承異常損壞的成因很多，這里不詳細討論。軸承損壞有加速擴大現(xiàn)象，所以務必在早期階段發(fā)現(xiàn)并迅速處理，這顯然只有在線監(jiān)測才能實現(xiàn)。軸承早期損壞會使電機振動變大，因此可以通過振動傳感器檢測到軸承異常。
丹佛斯變頻器富余的模擬量輸入口可以用作振動傳感器的輸入接口。同樣，振動與轉速、負載都相關，所以CBM運算中心將根據實際工況調取內部基礎數(shù)據集中的相關數(shù)據，與當前輸入的振動數(shù)據進行比較，如果超出合理范圍則觸發(fā)報警或警告。
03 負載輪廓線監(jiān)測
通常特定負載有自己特定的轉矩 – 轉速特性曲線，負載輪廓線監(jiān)測功能可以隨時監(jiān)控運行中出現(xiàn)的負載高于或低于基準線的狀況，從而發(fā)現(xiàn)各種被動負載的故障，比如管道積垢，風機葉片研磨或斷裂，泵磨損，通風系統(tǒng)中的濾網堵塞或泄漏，設備運轉摩擦等，并及時發(fā)出報警。
04 丹佛斯CBM功能的使用
使用丹佛斯CBM功能時最重要的一步是預先產生與電機和負載特性相關的基礎數(shù)據集。
產生基礎數(shù)據集有兩種辦法：
一種是停機手動數(shù)據采集方式，要求變頻器停機以后，再啟動”Baseline Run”功能，然后手動啟動變頻器。
另一種是在線數(shù)據采集方式，在變頻器正常運行時，啟動“Online Baseline”功能即可。
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