電動機(jī)振動測量與故障診斷

1、電動機(jī)振動測量與電動機(jī)振動測量與故障診斷故障診斷一、為什么測量電機(jī)振動 電動機(jī)和其它機(jī)械設(shè)備一樣，在運(yùn)行中存在能量、熱量、磨損、振動等物理和化學(xué)參數(shù)的變化，這些信息的變化直接或間接反應(yīng)電動機(jī)的運(yùn)行狀況，測量電機(jī)的振動值能有效的診斷出電機(jī)的故障。二、電機(jī)振動診斷過程1、異常診斷 使用便攜式測振儀對電機(jī)的進(jìn)行振動測量能有效的對電動機(jī)的運(yùn)行狀況得出概括性的評價，對電機(jī)的早期故障進(jìn)行診斷和趨勢控制。若果正常則不對電機(jī)做進(jìn)一步診斷。反之，對電機(jī)進(jìn)行精密診斷。2、故障狀態(tài)和部位診斷 此為精密診斷，一般采用振動傳感器對電機(jī)的振動狀態(tài)信息進(jìn)行拾取、儲存，對電機(jī)的振動頻譜進(jìn)行分析，分離出與故障的有關(guān)信息，準(zhǔn)確判

2、斷電機(jī)振動的故障狀態(tài)和部位。3、故障類型和原因分析 一般使用故障特征庫或?qū)＜蚁到y(tǒng)對振動進(jìn)行分析，準(zhǔn)確查找電機(jī)的振動部位和振動原因。三、振動測量的幾個基本概念 1、振動位移物體在某一段時間內(nèi)，如果由初位置移到末位置，則由初位置到末位置的有向線段叫做位移。2、振動速度速度是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動快慢和方向的物理量，等于位移和發(fā)生此位移所用時間的比值，表示物體運(yùn)動的快慢程度。v=s/t ，v：速度矢量，單位：m/ss：位移矢量，單位：mt：時間，單位：s3、振動加速度加速度（Acceleration）是速度變化量與發(fā)生三、振動測量的幾個基本概念 1、振動位移物體在某一段時間內(nèi)，如果由初位置移到末位置，則由初位

3、置到末位置的有向線段叫做位移。2、振動速度速度是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動快慢和方向的物理量，等于位移和發(fā)生此位移所用時間的比值，表示物體運(yùn)動的快慢程度。v=s/t ，v：速度矢量，單位：m/ss：位移矢量，單位：mt：時間，單位：s3、振動加速度加速度（Acceleration）是速度變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值（V/t），是描述這一變化所用時間的比值（V/t），是描述物體速度改變快慢的物理量，通常用a表示，單位是m/s2。四、振動測量1、便攜式測振筆TV2602、測量點(diǎn)圖1電機(jī)的測點(diǎn)配置圖2座式軸承電機(jī)的測點(diǎn)配置圖3端蓋式電機(jī)的測點(diǎn)配置 圖4立式電機(jī)的測點(diǎn)配置3、電動機(jī)測試條件（1）鍵 電機(jī)空載應(yīng)

4、帶半鍵（2）固定轉(zhuǎn)速交流電機(jī)在符合標(biāo)準(zhǔn)的正弦波、額定電壓下測量。（3）變頻電機(jī)應(yīng)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)測量都不超出規(guī)定值（4）安裝條件-自由懸置和鋼性安裝鋼性安裝：電動機(jī)振動故障的診斷一、電動機(jī)振動值的標(biāo)準(zhǔn)1、GB10068-2008電機(jī)的機(jī)械振動的測量、評定及限值2、ISO-10816機(jī)械振動通過測量機(jī)械的非旋轉(zhuǎn)部件來對機(jī)械振動進(jìn)行評價3、GB50170-2006 電氣裝置安裝工程 旋轉(zhuǎn)電機(jī)施工及驗(yàn)收規(guī)范4、檢修規(guī)程 GB10068-2000電機(jī)的機(jī)械振動的測量、評定及限值 GB10068-2008電機(jī)的機(jī)械振動的測量、評定及限值支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域邊界位移 m速度 mm/s剛性A/B292.3B/C574

5、.5C/D907.1撓性A/B453.5B/C907.1C/D14011.0GB6075.3-2001(ISO10816 -1998)電機(jī)軸高電機(jī)軸高315mm、功率功率300kW50MW的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動烈度的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動烈度A：新投入使用的機(jī)器B：長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)器C：非連續(xù)長期運(yùn)行，應(yīng)采取維修措施D：可導(dǎo)致機(jī)械損壞支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域邊界位移 m速度 mms剛性A/B221.4B/C452.8C/D714.5撓性A/B372.3B/C714.5C/D1137.1表表2 電機(jī)軸高電機(jī)軸高H：160mmH315mm、功率中等的機(jī)械振動烈度 電機(jī)振動值標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)振動值標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速3000150010

6、00750以下GB50170雙倍振幅值0.050.0850.100.12檢修規(guī)程0.060.100.130.16二、電機(jī)振動異常的識別與診斷電機(jī)振動異常的識別與診斷電磁振動電磁振動（1 1）定子異常產(chǎn)生的電磁振動）定子異常產(chǎn)生的電磁振動 三相交流電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)座上受到一個頻率為電網(wǎng)頻率2倍的旋轉(zhuǎn)力波的作用，而可能產(chǎn)生振動，振動大小與旋轉(zhuǎn)力波的大小和機(jī)座的剛度直接有關(guān)。 定子電磁振動異常的原因：定子三相磁場不對稱，如電網(wǎng)三相電壓不平衡。因接觸不良和斷線造成單相運(yùn)行，定子繞組三相不對稱等原因，都會造成定子磁場不對稱，而產(chǎn)生異常振動。 定子鐵心和定子線圈松動將使定子電磁振動和電磁噪聲加大。定子

7、電磁振動的特征：定子電磁振動的特征：振動頻率為電源頻率的2倍，F(xiàn)=2f切斷電源，電磁振動立即消失切斷電源，電磁振動立即消失振動可以在定子機(jī)座上和軸承上測得振動可以在定子機(jī)座上和軸承上測得振動強(qiáng)度與機(jī)座剛度的負(fù)載有關(guān)振動強(qiáng)度與機(jī)座剛度的負(fù)載有關(guān) （2 2）氣隙靜態(tài)偏心引起的電磁振動 電機(jī)定子中心與轉(zhuǎn)子軸心不重合時，定、轉(zhuǎn)子之間氣隙將會出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，偏心固定在一個位置上，在一般情況下，氣隙偏心誤差不超過氣隙平均值的上下10%是允許的，過大的偏心值產(chǎn)生很大的單邊磁拉力。氣隙靜態(tài)偏心產(chǎn)生特征：氣隙靜態(tài)偏心產(chǎn)生特征：電磁振動頻率是電源頻率的2倍 F=2f。振動隨偏心值的增大在增加，隨負(fù)載增大而增加。斷電

8、后電磁振動消失。靜態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動與定子異常產(chǎn)生的電磁振動非常相似，難以區(qū)別。（3）氣隙動態(tài)偏心引起電磁振動偏心的位置對定子是不固定的，對轉(zhuǎn)子是固定的，因此偏心的位置隨轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)動。氣隙動態(tài)偏心產(chǎn)生的原因：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸彎曲轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸或軸承不同心。轉(zhuǎn)子鐵心不圓 氣隙動態(tài)偏心產(chǎn)生電磁振動的特征；轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率和定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率的電磁振動都可能出現(xiàn)。電磁振動的振幅隨時間變化而脈動（振），脈動的頻率為2sf,周期為1/2sf 當(dāng)電動機(jī)負(fù)載增加，S加大，其脈動節(jié)拍加快。電動機(jī)往往發(fā)生與脈動節(jié)拍相一致的電磁噪聲。斷電后，電磁振動消失，電磁噪聲消失。（4）、轉(zhuǎn)子繞組故障引起的電磁振動。籠形電機(jī)籠條斷裂，繞

9、組異步電機(jī)由于轉(zhuǎn)子回路電氣不平衡都將產(chǎn)生不平衡電磁力。轉(zhuǎn)子繞組故障產(chǎn)生的原因： 籠條鑄造質(zhì)量不良，產(chǎn)生斷條和高阻。 籠形轉(zhuǎn)子因頻繁起動，電機(jī)負(fù)載大產(chǎn)生斷條或高阻。饒式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組回路電氣不平衡，產(chǎn)生不平衡電磁力。同步電動機(jī)磁繞組匝間短路。轉(zhuǎn)子繞組故障引起電磁振動的特征：轉(zhuǎn)子繞組故障引起電磁振動的特征： 轉(zhuǎn)子繞組故障引起電磁振動與轉(zhuǎn)子動態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動，波形相似，現(xiàn)象相似，較難區(qū)別，振動頻率為f/p ，振幅以2sf的頻率在脈動、電動機(jī)發(fā)生與脈動節(jié)拍一致的電磁噪聲。在空載或輕載時，振動與節(jié)拍噪聲不明顯，當(dāng)負(fù)載在空載或輕載時，振動與節(jié)拍噪聲不明顯，當(dāng)負(fù)載增大時，這種振動和噪聲隨之增加，當(dāng)

10、負(fù)載超過增大時，這種振動和噪聲隨之增加，當(dāng)負(fù)載超過50%時，現(xiàn)象較為明顯。時，現(xiàn)象較為明顯。在定子的一次電流中，也產(chǎn)生脈動變化其脈動節(jié)拍頻率為2sf。 在定子電流波形作頻譜分析，在頻圖圖中，基頻兩邊出現(xiàn) 的邊頻。 同步電動機(jī)勵磁繞組但匝間短路，能引起f/p 頻率（轉(zhuǎn)頻）的電磁振動和噪聲，無節(jié)拍脈動振動現(xiàn)象與轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動相似。斷電后，電磁振動和電磁噪聲消失。2 2、機(jī)械振動、機(jī)械振動（1 1）、）、轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動； 轉(zhuǎn)子不平衡的原因電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻，產(chǎn)生重心位移，與轉(zhuǎn)子中心不同心。轉(zhuǎn)子零部件脫落和移位，絕緣收縮造成繞組移位、松動。聯(lián)軸器不平衡，冷卻風(fēng)扇不平衡，皮帶輪不

11、平衡。冷卻風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子表面不均勻積垢。 轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動特征：轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動特征：振動頻率與轉(zhuǎn)頻相等振動值隨轉(zhuǎn)速增高而加大，與電機(jī)負(fù)載無關(guān)。振動值以經(jīng)向?yàn)樽畲?，軸向很小。（2 2）、加工和裝配不良產(chǎn)生振動；）、加工和裝配不良產(chǎn)生振動；產(chǎn)生的原因： 與軸承內(nèi)孔配合的軸頸和軸肩加工不良或由于軸彎曲等原因，使軸承內(nèi)圈裝配后，其中心線與軸中心線不重合，軸承每轉(zhuǎn)一周，軸承受一次交變的軸向力作用，使軸承產(chǎn)生振動。振動的特征：振動幅值以軸向?yàn)樽畲蟆Ｕ駝宇l率與轉(zhuǎn)頻相同。（3）、安裝時，軸線不對中引起振動；機(jī)組安裝后，電機(jī)和負(fù)載機(jī)械的軸心線應(yīng)該一致相重合，當(dāng)軸心線不重合時，電動機(jī)在運(yùn)行時就會受到

12、來自聯(lián)軸器的作用力而產(chǎn)生振動。不對中分為3種情況。軸心線平行不對中（偏心不對中），就是電動機(jī)與負(fù)載機(jī)械軸心線雖然平行，但不重合，存在一個偏心距，隨電機(jī)轉(zhuǎn)動，其軸伸上就受到一個來自聯(lián)軸器的一個徑向旋轉(zhuǎn)力的作用，使電機(jī)產(chǎn)生徑向振動，振幅與偏心距大和轉(zhuǎn)速高低有關(guān)，頻率是轉(zhuǎn)頻的2倍。軸心線相交不對中，當(dāng)電動機(jī)與負(fù)載機(jī)械軸心相交時，聯(lián)軸器的結(jié)合面往往出現(xiàn)“張口”現(xiàn)象。電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，就會受到聯(lián)軸器的一個交變的軸向力作用，產(chǎn)生了軸向振動，產(chǎn)生了軸向振動，頻率與轉(zhuǎn)頻相同。軸心線既相交又偏心的不對中：在實(shí)際安裝中，以上兩種不對中情況往往同時存在，特征如下：1）、徑向振動出現(xiàn)1倍頻，2倍頻振動，2倍頻成份大。2）、軸向振動出現(xiàn)1倍頻，2倍頻，3倍頻，轉(zhuǎn)子軸向振動幅值為徑向振動的50%以上。3）、軸心線不重合的偏差越大，振動也越大。4）、電動機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時，振動消失（4）、機(jī)械松動引起的振動機(jī)械松動分為結(jié)構(gòu)件松動和轉(zhuǎn)動部件松動。造成松動的原因：由于安裝不良和長