電動機振動測量與故障診斷

優(yōu)選電動機振動測量與故障診斷當前第1頁\共有25頁\編于星期五\6點電動機振動的測量一、為什么測量電機振動

電動機和其它機械設(shè)備一樣，在運行中存在能量、熱量、磨損、振動等物理和化學參數(shù)的變化，這些信息的變化直接或間接反應(yīng)電動機的運行狀況，測量電機的振動值能有效的診斷出電機的故障。二、電機振動診斷過程1、異常診斷使用便攜式測振儀對電機的進行振動測量能有效的對電動機的運行狀況得出概括性的評價，對電機的早期故障進行診斷和趨勢控制。若果正常則不對電機做進當前第2頁\共有25頁\編于星期五\6點一步診斷。反之，對電機進行精密診斷。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的振動狀態(tài)信息進行拾取、儲存，對電機的振動頻譜進行分析，分離出與故障的有關(guān)信息，準確判斷電機振動的故障狀態(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)對振動進行分析，準確查找電機的振動部位和振動原因。電動機振動的測量當前第3頁\共有25頁\編于星期五\6點三、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)點運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，表示物體運動的快慢程度。v=s/Δt

，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)生當前第4頁\共有25頁\編于星期五\6點三、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)點運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，表示物體運動的快慢程度。v=s/Δt

，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)生當前第5頁\共有25頁\編于星期五\6點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/s^2。四、振動測量1、便攜式測振筆TV2602、測量點圖1電機的測點配置圖2座式軸承電機的測點配置當前第6頁\共有25頁\編于星期五\6點當前第7頁\共有25頁\編于星期五\6點

圖3端蓋式電機的測點配置圖4立式電機的測點配置當前第8頁\共有25頁\編于星期五\6點3、電動機測試條件（1）鍵電機空載應(yīng)帶半鍵（2）固定轉(zhuǎn)速交流電機在符合標準的正弦波、額定電壓下測量。（3）變頻電機應(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：當前第9頁\共有25頁\編于星期五\6點當前第10頁\共有25頁\編于星期五\6點電動機振動故障的診斷一、電動機振動值的標準1、GB10068-2008電機的機械振動的測量、評定及限值2、ISO-10816《機械振動——通過測量機械的非旋轉(zhuǎn)部件來對機械振動進行評價》3、GB50170-2006電氣裝置安裝工程旋轉(zhuǎn)電機施工及驗收規(guī)范4、檢修規(guī)程當前第11頁\共有25頁\編于星期五\6點

GB10068-2000電機的機械振動的測量、評定及限值當前第12頁\共有25頁\編于星期五\6點

GB10068-2008電機的機械振動的測量、評定及限值當前第13頁\共有25頁\編于星期五\6點支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域邊界位移μm速度mm/s剛性A/B292.3

B/C574.5

C/D907.1撓性A/B453.5

B/C907.1

C/D14011.0GB6075.3-2001(ISO10816

-1998)電機軸高＞315mm、功率300kW～50MW的大型旋轉(zhuǎn)機械振動烈度A：新投入使用的機器

B：長期連續(xù)運行的機器

C：非連續(xù)長期運行，應(yīng)采取維修措施

D：可導(dǎo)致機械損壞當前第14頁\共有25頁\編于星期五\6點支撐結(jié)構(gòu)區(qū)域邊界位移μm速度mm／s剛性A/B221.4

B/C452.8

C/D714.5撓性A/B372.3

B/C714.5

C/D1137.1表2電機軸高H：160mm＜H＜315mm、

功率中等的機械振動烈度

電機振動值標準同步轉(zhuǎn)速300015001000750以下GB50170雙倍振幅值0.050.0850.100.12檢修規(guī)程0.060.100.130.16當前第15頁\共有25頁\編于星期五\6點二、電機振動異常的識別與診斷電磁振動（1）定子異常產(chǎn)生的電磁振動

三相交流電機在正常運轉(zhuǎn)時，機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)力波的大小和機座的剛度直接有關(guān)。定子電磁振動異常的原因：

①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。當前第16頁\共有25頁\編于星期五\6點②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。定子電磁振動的特征：

①振動頻率為電源頻率的2倍，F(xiàn)=2f②切斷電源，電磁振動立即消失

③振動可以在定子機座上和軸承上測得

④振動強度與機座剛度的負載有關(guān)

（2）氣隙靜態(tài)偏心引起的電磁振動

電機定子中心與轉(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。

當前第17頁\共有25頁\編于星期五\6點氣隙靜態(tài)偏心產(chǎn)生特征：

①電磁振動頻率是電源頻率的2倍

F=2f。

②振動隨偏心值的增大在增加，隨負載增大而增加。

③斷電后電磁振動消失。

④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：①轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸彎曲

②轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸或軸承不同心。

③轉(zhuǎn)子鐵心不圓

當前第18頁\共有25頁\編于星期五\6點氣隙動態(tài)偏心產(chǎn)生電磁振動的特征；

①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)。

②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當電動機負載增加，S加大，其脈動節(jié)拍加快。

③電動機往往發(fā)生與脈動節(jié)拍相一致的電磁噪聲。

④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。

籠形電機籠條斷裂，繞組異步電機由于轉(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：①籠條鑄造質(zhì)量不良，產(chǎn)生斷條和高阻。

當前第19頁\共有25頁\編于星期五\6點

②籠形轉(zhuǎn)子因頻繁起動，電機負載大產(chǎn)生斷條或高阻。

③饒式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組回路電氣不平衡，產(chǎn)生不平衡電磁力。

④同步電動機磁繞組匝間短路。

轉(zhuǎn)子繞組故障引起電磁振動的特征：①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、電動機發(fā)生與脈動節(jié)拍一致的電磁噪聲。

②在空載或輕載時，振動與節(jié)拍噪聲不明顯，當負載增大時，這種振動和噪聲隨之增加，當負載超過50%時，現(xiàn)象較為明顯。

③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。

當前第20頁\共有25頁\編于星期五\6點④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。⑤同步電動機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)生的機械振動相似。

⑥斷電后，電磁振動和電磁噪聲消失。2、機械振動（1）、轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機械振動；

轉(zhuǎn)子不平衡的原因

①電機轉(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。

②轉(zhuǎn)子零部件脫落和移位，絕緣收縮造成繞組移位、松動。

當前第21頁\共有25頁\編于星期五\6點③聯(lián)軸器不平衡，冷卻風扇不平衡，皮帶輪不平衡。

④冷卻風扇與轉(zhuǎn)子表面不均勻積垢。

轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機械振動特征：

①振動頻率與轉(zhuǎn)頻相等

②振動值隨轉(zhuǎn)速增高而加大，與電機負載無關(guān)。

③振動值以經(jīng)向為最大，軸向很小。（2）、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：

①振動幅值以軸向為最大。

②振動頻率與轉(zhuǎn)頻相同。

當前第22頁\共有25頁\編于星期五\6點（3）、安裝時，軸線不對中引起振動；

機組安裝后，電機和負載機械的軸心線應(yīng)該一致相重合，當軸心線不重合時，電動機在運行時就會受到來自聯(lián)軸器的作用力而產(chǎn)生振動。不對中分為3種情況。①軸心線平行不對中（偏心不對中），就是電動機與負載機械軸心線雖然平行，但不重合，存在一個偏心距，隨電機轉(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。

②軸心線相交不對中，當電動機與負載機械軸心相交時，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。

③軸心線既相交又偏心的不對中：

當前第23頁\共有25頁\編于星期五\6點在實際安裝中，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）、電動機單獨運行時，振動消失（4）、機械松動引起的振動

機械松動分為結(jié)構(gòu)件松動和轉(zhuǎn)動部件松動。

造成松動的原因：