礦井主通風用電動機絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文研究的內(nèi)容是國家科技支撐計劃項目“礦井通風及供電系統(tǒng)安全狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷預警系統(tǒng)的研究”(No.2007BAK29B05)的一個子課題，是針對我國礦井通風事故多發(fā)、主通風用電動機絕緣老化故障頻發(fā)、絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測功能不健全所提出的。
　　礦井主通風機是礦井生產(chǎn)的必備設備之一，通過電動機帶動通風機葉片產(chǎn)生負壓，將新鮮空氣壓入礦井通道，沖淡并排出工作環(huán)境中具有毒性、窒息性、爆炸性的氣體與粉塵顆粒，從而保障礦井安全生產(chǎn)。由于主通風

2、用電動機的工作環(huán)境復雜，工作條件很惡劣，在長期連續(xù)運行過程中遭受多應力共同作用，絕緣結(jié)構(gòu)易老化并誘發(fā)絕緣故障。定子繞組絕緣系統(tǒng)是電動機絕緣系統(tǒng)中較脆弱的組件之一，對礦井主通風用電動機定子繞組絕緣系統(tǒng)的絕緣特征參量進行在線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)絕緣結(jié)構(gòu)的缺陷、捕捉只有電動機在運行時才能檢測的特征、評估定子繞組的絕緣老化狀態(tài)，并判斷絕緣故障的發(fā)生部位，對保障礦井安全生產(chǎn)、降低設備維修成本起著至關(guān)重要的作用。
　　通過查閱大量文獻，分析了礦井主通風

3、機電動機定子繞組絕緣材料的特性、加工工藝和絕緣結(jié)構(gòu);結(jié)合礦井復雜的工作環(huán)境，描述了絕緣材料老化的形成原因與表現(xiàn)特征。
　　結(jié)合電動機的國標要求與在線測量的可實施性，確定了絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣特征參量，制定了系統(tǒng)的總體設計方案;據(jù)電動機的實際運行情況，選取預埋點溫計法作為溫度測量的方法;建立了定子繞組絕緣系統(tǒng)的在線模型，推導了絕緣良好、主絕緣老化和相間絕緣老化情況下等效絕緣電阻和介質(zhì)損耗的計算式，提取了三種絕緣狀態(tài)下的特征量;通過

4、分析上述三種情況下的特征量向量示意圖，得出反映定子繞組絕緣系統(tǒng)的在不同老化情況下特征量的變化規(guī)律，并據(jù)此判斷定子繞組老化的部位及老化程度。
　　設計了絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路，包括溫度部分、絕緣電阻與介質(zhì)損耗部分、局部放電觸發(fā)部分、核心控制部分和上位機部分;改進了溫度檢測電路，確定了絕緣電阻與介質(zhì)損耗監(jiān)測電路的傳感器安裝方法，調(diào)試了系統(tǒng)的全部硬件，通過了實驗室條件下的測試實驗。
　　結(jié)合硬件電路，采用模塊化方法編寫了的

5、基于C8051F020控制核心的下位機軟件，包括主程序、溫度模塊子程序、絕緣電阻與介質(zhì)損耗模塊子程序、局部放電觸發(fā)子程序等。在LabVIEW環(huán)境下，開發(fā)了上位機G語言程序，包括主程序、數(shù)據(jù)處理子程序、實時數(shù)據(jù)庫程序和人機界面程序等，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和傳輸、信號處理和提取、數(shù)據(jù)顯示存儲和查詢等功能。
　　在仿真軟件中搭建了不同絕緣狀態(tài)下的電動機仿真模型，完成了不同絕緣情況下電動機的絕緣電阻和介質(zhì)損耗仿真實驗，并對仿真結(jié)果與理論計算值進