電機制造中檢測技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用和制造工序

劉春雷

（佳木斯電機股份有限公司，黑龍江 佳木斯 154002）

制造行業(yè)與社會經(jīng)濟密切相關(guān)，制造技術(shù)的提升意味著人們生活質(zhì)量的改善，隨著電機檢測技術(shù)的不斷更新與發(fā)展。電機制造水平和生產(chǎn)能力也得到了有效提升，有關(guān)部門通過加強電機生產(chǎn)的工藝管控，確保電機質(zhì)量性能符合安全要求。

1 電機制造業(yè)與檢測技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用情況

經(jīng)濟全球化給制造業(yè)帶來很多挑戰(zhàn)和機會，在這種條件下，電機生產(chǎn)制造需要從實際情況出發(fā)，根據(jù)制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和生產(chǎn)要求進行有序變動或者調(diào)整。隨著電機制造競爭強度的增大，我國電機制造行業(yè)需要從市場環(huán)境和國際形勢等多個角度出發(fā)，加強對電機產(chǎn)品質(zhì)量性能的研究或者思考。調(diào)查研究顯示，電機生產(chǎn)行業(yè)正處在高速增長的態(tài)勢，這也說明電機需求量會不斷上漲。我國電機生產(chǎn)行業(yè)由傳統(tǒng)的單一形式轉(zhuǎn)變成靈敏度更高的復(fù)合形態(tài)，各種先進生產(chǎn)技術(shù)和檢測裝置應(yīng)用頻繁，有效遏制傳統(tǒng)設(shè)備檢測存在的失誤和偏差情況，智能設(shè)備提供的檢測數(shù)據(jù)更加貼合實際，同時符合現(xiàn)代制造行業(yè)的要求或者規(guī)定。現(xiàn)階段靜止變頻試驗電源、特殊濾波器應(yīng)用比較廣泛，它能把正弦波的輸出頻響控制在250Hz 以內(nèi)，還可以通過調(diào)節(jié)電壓與頻率實現(xiàn)電機無功補償，保證電機負(fù)荷回饋。這些檢測技術(shù)和先進裝置獲得電機生產(chǎn)領(lǐng)域的一致好評。

電機檢測試驗是按照國際標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的，具體包括四個等級，指標(biāo)分為50Hz 與60Hz 兩個等級。早在2006 年就對電機能效做出準(zhǔn)確劃分，2008 年正式投入使用。我國傳統(tǒng)電機能效普遍較低，最高效率仍位于百分之九十以下。

2 電機制造中檢測技術(shù)與設(shè)備的具體應(yīng)用

2.1 檢測試驗

檢測試驗主要針對電機的電氣強度、直流電阻、絕緣電阻等各項內(nèi)容。目前測試系統(tǒng)的組成部分包括測試電源、控制系統(tǒng)和分析管理軟件等。在標(biāo)準(zhǔn)的測量體系下，由工業(yè)計算機作為主要的控制裝置，將裝配好的待測電機有關(guān)參數(shù)設(shè)置好后，只需一根導(dǎo)線就能完成所有的試驗，對所測電機的數(shù)量沒有任何限制，可以是多臺同時測驗。當(dāng)測試結(jié)束后，該系統(tǒng)可以自動分析、判定試驗結(jié)果，并把數(shù)據(jù)信息儲存、打印出來。從電機檢測試驗情況來看，目前較為普遍的是順序型電機出廠測試和批量電機出廠測試。其中，順序型電機出廠測試系統(tǒng)是一種很好的裝配生產(chǎn)線，它可以根據(jù)生產(chǎn)情況完成對電機設(shè)備的有序檢測，而在實際測試中，批量電機出廠測試系統(tǒng)則是將同種電機連到相同工位上，并根據(jù)實際要求進行有序測試。

2.2 電機的轉(zhuǎn)矩實時監(jiān)控

目前，電機轉(zhuǎn)矩實時檢測是保證電機平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)和前提條件。電機轉(zhuǎn)矩線檢測技術(shù)問世以來，其在機械制造領(lǐng)域的應(yīng)用日漸頻繁，很多生產(chǎn)企業(yè)紛紛表示滿意和認(rèn)可。隨著數(shù)控機床的興起，機械制造對自動化和準(zhǔn)確性的要求越來越高，這也有效推動了電機轉(zhuǎn)矩檢測技術(shù)的完善以及更新，數(shù)控機床質(zhì)量和性能得到徹底提升。為了確保機床運行穩(wěn)定、可靠，一個精確、靈敏的監(jiān)控、評估系統(tǒng)必不可少，機器工作狀態(tài)也能一覽無余地呈現(xiàn)給大家。對于電機瞬時波動和調(diào)速引起的異常現(xiàn)象，可以及時發(fā)現(xiàn)并妥善處理，把異常信息傳遞給生產(chǎn)管理人員，提高電機制造的安全性和可靠程度，避免由于電機瞬間停滯而引起的不良反應(yīng)。由于電動機轉(zhuǎn)矩線監(jiān)測技術(shù)在實際應(yīng)用中存在成本高、投資大、回報低的顯著特征，生產(chǎn)企業(yè)需要面對巨大壓力和經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，因而對電機轉(zhuǎn)矩監(jiān)測技術(shù)的研究缺乏持續(xù)動力。隨著智能化程度的不斷提升，電機轉(zhuǎn)矩檢測和物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系越來越緊密，這也成為國際社會廣泛關(guān)注的焦點。

2.3 零部件的效能檢驗

據(jù)相關(guān)研究顯示，由于電機型號和生產(chǎn)規(guī)模不同，其測試要求也不盡相同。通常情況下，我們要根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)情況和使用要求，進行半成品實驗、型式實驗和測試實驗。也就是說在大規(guī)模生產(chǎn)當(dāng)中，需要對材料強度和性能進行半成品檢測。在設(shè)備出廠后，需要更完整、更系統(tǒng)的檢驗和測試。如果電機零部件數(shù)量較少，或者有額外規(guī)定或者要求，那么必須進行特殊性測試。以rdc2512 型測試儀為例，其主要功能是測量低電阻，具有操作簡單、測試功能好的優(yōu)勢。第二種是rzJ 和PVT 測試儀，rzJ 線圈匝間沖擊耐壓計是一種檢測由電阻不均衡造成匝間短路和設(shè)備失效的儀器，它能通過波形比較判斷電機零部件是否穩(wěn)定運行。

3 電機制造業(yè)檢測技術(shù)和設(shè)備分析

通過對電機生產(chǎn)檢測技術(shù)和裝備分析可以看出，在電機測試當(dāng)中由于電機型號規(guī)格不同，所適用的測試技術(shù)和設(shè)備也不盡相同。運用優(yōu)良的測試技術(shù)與裝置，能夠使電機測試結(jié)果更為精確。電機生產(chǎn)中的測試技術(shù)與裝備應(yīng)用主要表現(xiàn)在：第一，能更好地提高電機生產(chǎn)質(zhì)量。合理運用檢測技術(shù)和相關(guān)儀器，有助于電機設(shè)計工作者更好地理解電機內(nèi)部構(gòu)造與運行特征，從而起到電機生產(chǎn)工藝優(yōu)化調(diào)節(jié)作用。第二，電機生產(chǎn)工藝涉及很多方面，如：繞組溫升、輸出特性測試、轉(zhuǎn)矩特性測試、效率測試、控制精度測試等多項內(nèi)容[1]。

4 檢測技術(shù)和設(shè)備對比

首先是檢驗測試，主要用儀器標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)來衡量測試準(zhǔn)確度，然后利用數(shù)據(jù)信息建立一套完整的反饋系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序，將所有的儀器、裝置相關(guān)信息傳遞給中央控制平臺。利用這種方法可以迅速了解各種機器設(shè)備出廠時的工作狀態(tài)，并根據(jù)操作參數(shù)檢驗是否與安全規(guī)定相符合，對生產(chǎn)不合格的電機產(chǎn)品進行過濾篩選。其次是對電機整體零部件進行全方位檢驗。根據(jù)生產(chǎn)工藝中的各項經(jīng)濟指標(biāo)，有針對性地列出機器設(shè)備維修當(dāng)中可能遇到的問題。通過對電機進行半成品試驗，對電機型號進行特殊標(biāo)識，這樣就能很快發(fā)現(xiàn)故障所在位置或者區(qū)域。對容易出現(xiàn)危害事故的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，該技術(shù)檢測優(yōu)勢比較明顯。對電機制造企業(yè)而言，采用這種測試方法可以在一定程度上解決電機存在的不足或者缺陷，既能有效提升電機制造水平，同時也方便后期的維修管理工作。最后是形式試驗，它的優(yōu)點在于能夠?qū)⑼暾臉?biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)與自動程序相結(jié)合。由于檢測標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化發(fā)展，因此這種檢測技術(shù)可以成為制造企業(yè)的標(biāo)志特征，該項檢測技術(shù)在頻率、負(fù)荷等方面有著很強的優(yōu)越性。值得注意的是，這種檢測方法調(diào)整范圍和自身噪聲比較大，如果電機生產(chǎn)企業(yè)可以有效規(guī)避各種不利因素，那么形式試驗就會成為電機生產(chǎn)領(lǐng)域的首要選擇。

5 電機制造中檢測技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用趨勢

在電機生產(chǎn)制造過程中，控制產(chǎn)品質(zhì)量的檢測技術(shù)具有很強的實用性和社會價值。無論是電機生產(chǎn)還是性能測試，都要求對電機各項參數(shù)進行綜合反饋。在生產(chǎn)電機過程中，需要對電機轉(zhuǎn)速進行有效監(jiān)控，確保電機后續(xù)運行情況和工作狀態(tài)能夠保持穩(wěn)定。值得注意的是，電機轉(zhuǎn)矩在線監(jiān)控技術(shù)能夠傳達(dá)準(zhǔn)確、詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。例如，在現(xiàn)代機床生產(chǎn)當(dāng)中，利用在線檢測技術(shù)，可以很好地實現(xiàn)對機床自身監(jiān)控與管理。機床在生產(chǎn)過程中經(jīng)常處于高負(fù)荷運行狀態(tài)，如果不能實時監(jiān)測電機負(fù)載和使用情況，很可能產(chǎn)生生產(chǎn)故障和失誤現(xiàn)象，更有甚者影響到制造企業(yè)的穩(wěn)定運行，不利于產(chǎn)品質(zhì)量保障和經(jīng)濟效益提升。利用電機轉(zhuǎn)矩監(jiān)控技術(shù)，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)動溫度的有效監(jiān)控，確保電機運行效率和轉(zhuǎn)動水平能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。對于電機異常轉(zhuǎn)動和速度變化，制造企業(yè)可以通過定期檢查，發(fā)現(xiàn)故障危害產(chǎn)生的根本原因。在當(dāng)前生產(chǎn)條件和市場環(huán)境中，生產(chǎn)技術(shù)越穩(wěn)定電機品質(zhì)和性能越優(yōu)良，因此生產(chǎn)技術(shù)的更新遠(yuǎn)不如技術(shù)安全重要。采用電機轉(zhuǎn)矩在線監(jiān)控技術(shù)，可以實現(xiàn)檢測技術(shù)與生產(chǎn)過程的融合統(tǒng)一，保證電機生產(chǎn)安全、平穩(wěn)進行，同時減少事故危害發(fā)生的頻率和次數(shù)[2]。

6 電機重要裝置制造工序與實際問題探索

電機生產(chǎn)過程中的重要零部件是電機的中端蓋和底座，這些零部件對電機后期運行效率和轉(zhuǎn)動情況起到?jīng)Q定性作用。不僅如此，零部件品質(zhì)性能越優(yōu)良，電力系統(tǒng)的安全性和可靠程度就越深。因此，電機生產(chǎn)對端蓋和底座的制造工序有著極其嚴(yán)苛的要求，具體包括零部件性能、質(zhì)量和制造技術(shù)等。其具體應(yīng)用包括：端蓋的制作和生產(chǎn)。端蓋是將轉(zhuǎn)子和底座連接起來的關(guān)鍵部件，它能有效保護電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)框架，同時保證電機定位準(zhǔn)確和使用安全。因此，端帽的制造和加工尤為重要。尤其是從端蓋的實際生產(chǎn)當(dāng)中我們不難發(fā)現(xiàn)，端蓋的制造工藝相對簡單，但端蓋厚度卻非常小，在使用過程中容易發(fā)生變形情況。如果在加工過程中切割數(shù)量太多或夾緊力太大，會導(dǎo)致端帽大小與設(shè)計方案或者工藝要求相差較大。因此在端蓋實際加工過程中，要根據(jù)不同的夾持力，選擇適當(dāng)精確度來操作生產(chǎn)。其次是基礎(chǔ)設(shè)施的制造。在電機結(jié)構(gòu)框架中，機座是最主要的構(gòu)成部分，對電機支承功起到優(yōu)化、調(diào)節(jié)作用，可以有效保證電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與可靠。在配合端蓋的情況下，應(yīng)對電動機繞組進行支承和保護。這是電機平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，因此，生產(chǎn)企業(yè)必須改善電機底座的品質(zhì)和性能，進一步提高電機轉(zhuǎn)動的安全性和可靠度。廣大生產(chǎn)企業(yè)在電機加工制造過程中，要從多個角度進行全方位分析，保證電機整體質(zhì)量不受損傷，推動電機生產(chǎn)工藝的完善和加強。

電機生產(chǎn)過程中可能遇到各種各樣的問題，其中較為常見的包括：以某公司500kW 煤粉廠直驅(qū)改造工程為例，通過將原有的高壓鼠籠式異步電機和減速器結(jié)構(gòu)框架進行改進，達(dá)到單煤粉消耗26.25 萬噸，年煤磨產(chǎn)量10.7 萬噸，每噸煤粉消耗減少20%的水平；該技術(shù)改造了傳統(tǒng)的球磨機驅(qū)動方式，并使傳統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)方式和制造過程發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，大幅降低系統(tǒng)維護量。若電機的定子鐵心尺寸不正確，則會造成電機在運轉(zhuǎn)過程中鐵損增大；而轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓太小，會使電機的空隙尺寸達(dá)不到設(shè)計要求，從而使電動機在工作時產(chǎn)生的諧波漏抗減小，不利于總漏抗值提升并且會造成電流不斷增大。與此同時，隨著電機空載和氣隙動勢的增大，其功率因數(shù)也會降低，電機工作效率會受到很大影響；相反，當(dāng)內(nèi)圈直徑太大時，電機的空氣間隙會小于設(shè)計要求，而當(dāng)電機的漏抗增大時，電機的整體漏抗就會增大，電機在實際運轉(zhuǎn)時的最大轉(zhuǎn)速會比設(shè)計值要低出很多，很容易導(dǎo)致電機運行效率下降；若電動機機座止口與軸承擋、定子鐵心、外圓的圓柱度、圓周程度等存在很大偏差，會導(dǎo)致電機氣流不均勻，在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)單邊磁張力過高，從而引起異常振動和噪聲情況發(fā)生。生產(chǎn)企業(yè)如果不及時采取措施，很可能會導(dǎo)致電機局部灼傷，更有甚者會釀成不可修復(fù)的損失。當(dāng)電動機定子和轉(zhuǎn)子芯發(fā)生軸向位移時，鐵芯長度小于設(shè)計值會導(dǎo)致電動機空載電流增大，功率因數(shù)降低。技術(shù)人員要全方位檢查電機機座的內(nèi)圈表面的粗糙度，保證電機零部件各項參數(shù)處在安全范圍內(nèi)，避免電機運行發(fā)生更多事故和危害。如果電機端蓋軸承室止口、軸承擋等零件存在偏差，將會影響電機正常安裝和使用。如果在安裝后發(fā)現(xiàn)電機零部件異常，會導(dǎo)致電機不能正常轉(zhuǎn)動或發(fā)生抱死情況；如果軸承腔和軸承擋的尺寸不能滿足設(shè)計需要，那么軸承外圓就會產(chǎn)生不同程度的變形。當(dāng)同步電機的空隙較小時，其同步電抗將超過設(shè)計值，且短路率下降的同時電壓也會升高，從而對并聯(lián)運行的電機穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響，久而久之造成電機工作效率不斷下降。若空氣間隙存在分配誤差問題，將使電機在工作時產(chǎn)生線電壓波形失真情況，不利于線路損耗的降低和控制。如果直流電機存在較大的空隙，則會使勵磁電流和損耗程度同時增大，從而使電機工作效率大幅下降；相反，當(dāng)電機中的空氣間隙過小時，電樞反應(yīng)會繼續(xù)增大，電機性能也會發(fā)生相應(yīng)變化；如果電機定子和轉(zhuǎn)子的共軸度與設(shè)計偏差比較大，那么很容易引發(fā)電樞線圈磨損，從而提高電機銅損程度。在此過程中，電機的換向?qū)永щy，換向器會產(chǎn)生很多摩擦火花[3]。

7 結(jié)語

綜上所述，制造業(yè)作為國民經(jīng)濟的支撐和保障，需要有關(guān)領(lǐng)域加強重視與關(guān)注，不僅如此，制造業(yè)的快速發(fā)展為人們生活方式的改變提供了有效保障，制造業(yè)關(guān)系到經(jīng)濟發(fā)展和社會繁榮程度，因此有關(guān)企業(yè)要加強對生產(chǎn)技術(shù)的研究與思考，以電機生產(chǎn)制造為例，相關(guān)企業(yè)需要運用先進生產(chǎn)技術(shù)和檢驗裝置，確保電機生產(chǎn)質(zhì)量和使用性能保持穩(wěn)定態(tài)勢，推動電機生產(chǎn)制造的繁榮或者升級。與此同時，電機生產(chǎn)企業(yè)需要不斷加強對檢測技術(shù)和裝置應(yīng)用的探索關(guān)注程度。