GB T 21975-2008 起重及冶金用三相异步电动机可靠性试验方法.pdf

1、ICS 2916030K 26 瘩亘中华人民共和国国家标准GBT 2 1 975-2008起重及冶金用三相异步电动机可靠性试验方法Method of test for reliability of three-phase induction motors for crane andmetallurgical application2008-06-1 3发布 200903-0 1实施宰瞀鹳紫瓣訾糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会促1”GBT 21975-2008目 次前言-1范围2规范性引用文件3术语、定义及符号-4抽样-5试验准备工作6加速试验7试验数据处理附录A(规范性附录) 随机数表及抽样

2、数表编制方法-附录B(规范性附录)样本量的确定附录C(规范性附录) 电动机负载级别-附录D(资料性附录)试例-【11122235789刖 昌GBT 21975-2008本标准的附录A、附录B、附录C为规范性附录，附录D为资料性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国旋转电机标准化技术委员会起重冶金和屏蔽电机标准化分技术委员会(sAcTC 26SC 3)归口。本标准起草单位：佳木斯防爆电机研究所、佳木斯电机股份有限公司、无锡市宏泰起重电机股份有限公司、南京特种电机厂有限公司、中国长江航运集团电机厂、大连伯顿冠力电机有限公司。本标准主要起草人：章力源、李冬平、薛荣辉、胡建兴、唐庆华、李建东

3、、于淑华。起重及冶金用三相异步电动机可靠性试验方法GBT 21975-20081范围本标准规定了起重及冶金用三相异步电动机可靠性试验室试验方法、试验数据处理及可靠性评定。本标准适用于起重及冶金用三相异步电动机(以下简称电动机)可靠度、可靠寿命、平均寿命评定。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB 755 2000旋转电机定额和性能(idt IEC 600341：

4、1996)GBT 24233 1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Ca：恒定湿热试验方法(eqv IEC 60068-23：1984)GB 10068-2000轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动 振动的测量、评定及限值(idt IEC 6003414：1996)JBT 961512000交流低压电机散嵌绕组匝问绝缘试验方法JBT 96152 2000交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘试验限值JBT 10104 1999 YZ系列起重及冶金用三相异步电动机技术条件JBT 10105 1999 YZR系列起重及冶金用绕线转子三相异步电动机技术条件3术语、定义及符号下列术语、定义及符号适用于本

5、标准。31术语及定义311漏判风险leak judgment risk rate由于抽样的原因，把本来不合格的一批产品误判为合格产品批而加以接受，导致用户蒙受损失的概率。用p表示。312正反转次数number of forward-and reversaldirection rotation当电动机按接近其额定转速向某一方向旋转，由于电源相序的变更使其转速经“零”后向另一方向旋转至接近其额定转速，该全过程计为正反转一次。313完全寿命试验complete life test加速试验至全部样本失效为止的寿命试验。314定时截尾寿命试验timing end-off life test事先给定某一时

6、间(正反转次数)，一批产品寿命试验至该时间即告结束；根据在此期间内的故障数1GBT 21975-2008来判断产品可靠性的试验。32符号R可靠度；，可靠寿命；试验时间；N批产品中的总量；n样本量；r故障数；x正反转次数；c合格判定数；毋 试验条件下的加速试验系数；T平均寿命； 卜漏判风险。4抽样41试验样机应从生产厂成批生产的，并经检验合格的产品中随机抽样，抽样采用随机数表见附录A(规范性附录)。42试验样机应是工艺相同，制造时间相近的同一型号电动机。抽样方案是根据可靠寿命f，和它相对应的可靠度R、漏判风险p以及产品合格判定数C进行拟定。为了减少样本量，可使试验时间，大于可靠寿命f，。确定抽样

7、数量可按附录B(规范性附录)进行，5试验准备工作51 试验前应检查电动机的质量情况，并应符合被试产品标准的规定(如JBT 10104 1999、JBT 101051 999)。52在定子绕组端部或机壳吊攀孔处和轴承外套(非风扇端)安装经过校正过的测温元件。在轴承内填充耐热润滑脂，其填充数量应按有关技术文件规定。53测量定、转子绕组(绕线转子)在实际冷却状态下的直流电阻。54测量定、转子绕组(绕线转子)的绝缘电阻。55电动机空载运行10 rain，并测量惯性运行时间，做好试验记录。6加速试验61将被试样机施加一定的应力水平(机械的、电的、热的及湿热的)进行试验。试验要求选取的各个应力水平都高于正

8、常工作条件下的应力水平。62试验是在额定电压下(允许偏差10)以空载下正反转运行方式进行。63在空载状态下测得的电动机振动速度有效值应符合表1的规定(见GB 10068-2000)。如果达不到表1的规定，则应对转动部分人为地加入不平衡量，使其达到表1的规定。表1机座号 100132 132225 225400l振动速度有效值(mms) 18 28 3564定、转子绕组温度是通过调整电动机每小时正反转次数的方式达到，但每小时正反转次数不少于360次。电动机定、转子绕组及轴承的试验温度应符合表2的规定。2表2GBT 2 1975-2008绕 组 轴 承绝缘等级(热分级) 允许极限温度 试验温度 试

9、验温度(不大于)F(155) 155 180 120H(180) 180 200 135注1：做上述试验时，不允许改变电动机的结构(如取下风扇增大气隙)。额定功率大于10 kW的电动机，允许在转子电路中接人电阻。此电阻值应使起动转矩接近最大转矩。为保证同型号的电动机发热相同，允许堵死风扇罩通风孔。注2：F级绝缘电动机适用于环境空气温度不超过40的场所，H级绝缘电动机适用于环境空气温度不超过60的场所(见GB 755 2000)。65试验前须校准电阻法和热传感器法测量的温度差，然后用热传感器法连续监测试验温度，试验温度差为3。此外，须用电阻法测量绕组平均温度及用温度计法测量轴承温度，每昼夜至少一

10、次。66一个试验周期内的总作用时间(电的、热的、机械的、湿热的)为14个昼夜。当电动机的温度达到表2规定的试验温度的一半时，为试验周期的起始时间，开始记录正反转次数。67每个试验周期结束后，按GBT 24233 1993的规定进行恒定湿热试验，历时24 h。68在第一个周期的湿热试验结束，电动机从湿热箱内取出后按JBT 96151 2000的规定进行匝间耐电压试验，其试验限值按JBT 96152 2000的规定。69按67和68试验结束后，使电动机空载运行10 rain检查其运行情况，并测量电动机惯性运行时间。当惯性运行时间减少到原测定时间的l2以下时，应更换轴承润滑脂。610在试验过程中，当

11、试验样机的正反转次数低于03106出现故障时，则认为早期故障(早期失效)，允许再更换一台新样机进行试验，重新记录试验时间。如果重新更换的试验样机正反转次数仍未达到03106又出现故障时，则应查明原因，采取措施解决后再进行下一步试验。611采用定时截尾试验时，试验进行到予先规定的正反转次数即可终止；如果采用完全寿命试验时，将试验一直进行到全部样机出现故障时为止。7试验数据处理71 电动机失效时间的概率分布为指数分布。72电动机加速试验时间x以兆次正反转次数计算。x按式(1)计算：Xt，K一， (1)式中：廿一加速试验系数可根据电动机负载繁重程度按表3选取。电动机负载级别见附录C(规范性附录)。K

12、=f。t，为试验时间增长系数(见附录B(规范性附录)中的表B2)。表3使用条件的加速试验系数负载级别 (年兆次正反转)起重用电动机 冶金用电动机K【 40 K。(基准负载) 20 26KH 13 16K。 115 14GBT 21975200873如果在定时截尾所规定的时间x内，发生故障(失效)的电动机数量rC时，则说明符合预先规定的可靠度。74如果在定时截尾所规定的时间x内，发生故障(失效)的电动机数量rc时，则应重新确定一个r等于C的试验时间x，可验证可靠寿命t，。按式(2)计算：t，一炳7K (2)75平均寿命x(以正反转次数计算的平均无故障工作时间)按式(3)计算：x一x，n(兆次正反

13、转)t一1式中：n被试样机总台数；x第i台电动机故障前的工作时间(兆次正反转)。76平均寿命的置信上限值与下限值的确定，按式(4)、式(5)计算上限值：X。一Q。x(兆次正反转) (4)下限值：X。一Q。x(兆次正反转) (5)式中的Q。、Q。是置信度等于09时的置信界限系数，按表4选取。表41 2 3 4 5 6 7 8 9Qu 95 37 273 229 20j 190 180 172 166q 043 05l 057 O60 O62 065 066 o68 06910 11 12 13 14 15 20 25 30Qu 161 157 153 150 148 146 137 1 33 1

14、29q 070 0708 0717 0 725 0738 074 077 079 08077 以年计算的平均寿命的置信上限值与下限值，按式(6)、式(7)计算：上限值：Tu一X。(年) (6)下限值：T。一妒x。(年) (7)附录A(规范性附录)随机数表及抽样数表编制方法GBT 21975D2008利用表A1随机数表编制抽样数表。被试的一批产品应当按顺序排列起来，并假定从0编到N-1，从随机数表中取数量与一批被试产品数量相符合标记数。例如一批被试产品数N为100110 000则取四位数。若被试产品数量N为1011 000，则取三位数，这三位数是用去掉表上(四位数)左边或右边一个数字的方法取得的

15、。挑选符合表列数码的样品，直至n台编制成一个抽样表。这时大于N一1的数或重复的数去掉。表中数字的选择顺序可按任一规则选择。例如：从表中选任一数向下顺序经任一数向上连续选择。表A12 182 1 666 7 373 4 982 2 368 o 079 8 768 8 409 2 949 4 7511 549 8 441 3 351 3 079 o 026 5 609 9 172 4 284 2 793 1 3335 118 4 796 7 035 2 010 3 449 7 070 3 543 3 812 8 478 3 6966 348 3 420 6 583 7 520 4 909 li 7

16、48 o 896 3 758 6 368 9 9683 309 4 853 4 021 8 644 3 980 1 093 8 312 o 3lO 1 512 o 1782 050 3 603 1 812 4 020 6 573 9 818 4 719 8 187 8 589 8 8076 817 6 736 4 591 9 037 2 949 5 690 7 934 8 875 9 796 o 5208 3lO 3 044 o 433 l 322 7 664 o S43 8 798 649 5 385 2 8847 505 7 670 1 848 5 173 2 146 2 166 5 08

17、4 9 117 o 199 7 1275 637 5 325 9 367 5 935 3 191 6 702 2 902 6 365 7 014 6 12l8 25l 3 537 5 139 5 050 1 516 3 203 4 252 1 361 8 838 6 7706 129 7 391 o 429 2 836 5 284 9 692 1 021 2 415 6 337 6 0601 311 4 847 2 317 3 561 4 533 l 211 1 918 o 260 7 193 7 6035 15l 2 477 3 250 7 859 1 764 3 230 7 073 1 8

18、90 4 899 6 5334 245 4 289 9 301 4 788 3 937 5 969 3 070 6 557 9 925 1 9693 395 7 157 1 084 o 561 8 388 2 613 9 025 2 836 8 493 8 2076 542 9 575 7 896 7 029 4 986 4 161 6 224 4 184 2 633 2 7368 068 1 543 2 019 3 678 9 248 7 061 3 847 9 508 4 528 1 2263 370 3 863 4 713 4 726 7 010 1 575 3 209 9 070 o

19、644 3 6149 306 o 691 3 221 3 olO 5 948 5 318 1 959 4 783 1 8lO 2 0202 166 2 583 6 878 3 080 6 318 o 312 7 739 9 374 4 788 4 3506 844 3 518 1 638 7 438 6 106 7 406 4 238 4 279 6 206 1 8991 479 7 233 3 827 9 134 1 023 3 310 2 487 3 926 2 233 8 2606 432 6 329 1 364 1 015 3 892 1 289 8 504 o 911 2 OOl 5

20、 804o 485 7 584 6 030 2 040 8 568 5 930 3 361 6 743 5 995 4 1943 603 9 141 3 778 1 939 2 596 8 792 5 513 5 583 6 103 9 8726 736 5 786 4 356 9 390 7 245 5 485 4 035 2 643 3 089 4 9913 044 9 355 5 064 6 508 6 771 6 655 7 354 1 903 6 909 9 9767 670 6 721 2 387 4 220 9 357 1 590 3 309 2 555 9 334 3 8695

21、 325 7 972 3 664 8 187 2 040 9 122 9 301 4 741 o 683 O 2533 537 8 129 6 485 3 472 3 915 7 575 7 513 o 431 9 659 8 2047 391 3 452 6 919 3 520 1 417 6 632 8 145 7 080 3 287 3 3362 066 3 343 8 506 9 336 8 366 2 452 1 224 o 260 4 158 3 7355 120 2 905 3 163 6 449 2 833 3 736 2 412 9 066 8 663 5 4084 058

22、o 542 7 260 9 652 o 3lO 5 659 4 145 2 452 3 340 5 5046 494 8 057 7 173 5 735 3 592 5 945 6 473 7 475 9 696 2 8612 268 6 361 7 078 7 995 8 010 2 760 8 276 6 593 3 346 7 2446 350 5 108 3 033 3 546 o 827 8 015 4 970 1 574 1 636 6 9665 611 7 390 2 421 9 873 9 796 6 245 3 108 9 344 4 513 o 2183 539 6 208

23、 9 450 7 613 4 591 6 667 2 966 o 873 o 582 7 541GBT 21975-2008表A1(续)5 841 o 528 4 948 3 849 4 894 2 195 1 160 4 756 6 503 1 34l7 645 6 476 1 022 3 393 5 062 7 012 6 355 5 557 2 070 5 0132 173 o 511 7 104 6 753 6 484 1 816 5 453 8 893 3 695 4 6252 070 8 506 9 126 4 729 1 798 4 378 2 940 2 861 4 690 5

24、 7113 668 4 930 9 203 o 248 8 489 5 108 7 369 7 804 6 732 3 3102 040 4 353 8 415 4 506 3 644 9 128 7 183 8 966 8 292 9 7687 784 o 734 7 174 2 648 6 464 5 803 8 205 2 398 5 607 o 0469 748 9 925 4 961 6 179 0 922 8 314 2 891 9 541 2 529 6 5722 971 3 390 4 915 8 231 6 403 4 839 2 512 o 938 o 233 7 3025

25、 90l 5 420 9 443 8 654 5 492 4 212 3 052 4 238 4 210 6 8606附录B(规范性附录)样本量的确定根据口和R查表B1和B2确定样本量。表B1GBT 21975-2008R或R(。) 095 093 091 090 085 080 075 070卢O 45 32 24 22 14 10 8 7011 76 54 42 37 2li 18 14 110 31 22 17 15 lO 7 6 5o21 59 42 32 29 19 14 11 90 23 17 13 11 8 603l 48 34 26 24 16 12 9 8O 17 1 3 1

26、0 8 7 5041 41 29 23 21 14 10 8 7注：如果R与表中值不一致时，则n值可用内插法确定，即按式(B1)计算：n一(1 RJ(1一R7)n (B 1)式中：”7当可靠度为R(t。)时的样本量；R最接近R(t。)的表中可靠度数值。表B2R 095 093 091 090 085 080 075 070K R(t。)01 0994 9 0992 8 0990 6 0989 5 0983 9 0977 9 0971 6 O965 O05 0974 7 0964 4 0953 9 0948 7 0922 0 0894 4 0866 0 0836 710 0950 0 0930

27、0 0910 0 0900 0 0850 0 0800 0 0750 0 0700 012 0940 3 0916 6 0893 0 0881 2 0823 2 07651 07081 0651 815 0925 9 0896 9 08681 0853 8 0783 7 0715 5 0649 5 0595 72O 0902 5 0864 9 08281 O810 0 0722 5 0640 0 0562 5 0470 025 0879 6 0834 0 0790 0 0768 2 0666 0 0572 4 04871 0410 0注：如果t，t,等于K值，与表值不一致，则R(t。)可用插值

28、法计算按式(B2)计算。R(t。)一R(Kt。)一R(K7。)一R(鼢，)(K7 F)(KK7) (B2)式中：K略小于K的表中值；K”略大于K的表中值；R(Kt。)对应K 7的可靠度；R(j，f，)对应K”的可靠度。7GBT 219752008附录c(规范性附录)电动机负载级别根据电动机负载状况按表C1确定负载级别。表C1在使用条件 利用系数 负载持续率 环境温度负载级别 下每小时等 负载能力 时 间效起动次数 K， 年K， 天托1oo o75 KL 60 o50 o25 o33 15 25025 0 50 o67 15o10 100 1oo 251oo 】oo o 67 15o 75 o5

29、0 o33 25KH120 o50 o50 o67 25 25(基准负载)o25 1 oo 100 40o10 1oo 1oo 601oo 1 oo o67 251oo 1oo o33 40KH 240 o 75 o75 o67 40 25o50 1oo 1oo 40o25 1 oo 1oo 601oo 1oo 1oo 40o75 1oo 1oo 60Ks 300600 o50 1oo 1oo 60 45o25 1oo 1OO 601oo 1oo 1oo 60注：K，电机年利用系数(式c1)；K，一每年电动机工作日365 (C1)Kd电动机日利用系数(式c2)：Kd一每13工作小时24 (C2

30、)Kf电动机负载能力利用系数(式C3)：K rQ，Q (C3)式中：Qo每班平均负载；Qa每班额定负载。8附录D(资料性附录)试 例GBT 21975-2008D1对某电机厂YZR系列电动机进行可靠性验证试验，根据产品标准的规定及该产品可靠性考核细则，确定如下参数。可靠寿命t，一25(年)可靠度R一093漏判风险p一03合格判定数c一0电动机负载Kw为基准负载。D2抽样根据附录B(规范性附录)表B1的数值，当8-03，R-093，c一0时，样本量n应为17，为减少样本量，拟延长试验时问t，取t。一13，t一325(年)。按附录B(规范性附录)表B2，当R-093时，K一13，则R(t。)一R(

31、12t，)一R(12t。)一RO5t，)(1512)(1312)一09i6 6一r(o916 60896 9)03J X 01=091按附录B(规范性附录)中表BI及表B2求得样本量为：n一(1091)(1093)j一(O09007)n7n 717i313根据工厂成品库存情况，按附录A(规范性附录)抽样数表随机抽取YZRl60M一6，11 kW-6P，F级绝缘共13台。D3加速试验及数据处理D31 电动机加速试验时间(按正反转起动次数计)x：Xf，妒一t。K一2513210一一1625i06(次正反转)妒为加速试验系数，按表3查取，对中载起重用电动机取妒一2o(年106次)。D32试验数据如表

32、D1。表D1平均寿命x，序 号 电动机工作号 发生故障原因(兆次正反转)1 3549 3CYll61I 轴承故障2 1822 3CYll620 转子破压3 2249 3CYll6 19 转子匝间短路4 2762 3G2011 2 5 定子线圈短路5 2268 3CYll6 19 转子集电环引线断6 1945 3CYll615 轴承的支架脱落7 4439 3G201卜2 5 轴承的支架脱落8 2183 3CYll6 2 集电环烧损GBT 21975-2008表D1(续)平均寿命X序 号 电动机工作号 发生故障原因(兆次正反转)9 4195 3CYll618 轴承的支架脱落lO 2024 3CYl

33、l6一13 轴承滚道损坏11 2425 3G2011-22 转子破压12 2923 3CYll68 转子短路扫堂13 3901 3CYll612 风扇的松动所有投入试验的电动机，加速试验正反转次数x，都大于1625。因此证明拟定的C等于0，可靠度R等于093是可达到的。D33平均寿命为：10x一x。n一(3549+1822+2249+3901)132822(兆次正反转)平均寿命置信上限与下限如下：X。一Q。X=XL=QLX=式中：Q。一150；QL一0725；取于表4。平均寿命的置信上、下限值：上限值T。一下限值T。一15028224233(兆次正反转)072528222046(兆次正反转)px。一2042338466(年)pXL一2020464092(年)