機械振動特征分析4-交流感應電動機故障

BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)送機器振動特征分析（4）交流感應電動機故障BPdM普迪美狀態(tài)3電動機故障MCSA電動機電流分析，是振動分析的強有力的支持技術。不僅可證實存在故障，還可評定故障的嚴重程度。振動分析和電流分析技術組合起來還可指出故障的原因。有效的專家診斷軟件。在電流分析或振動分析評定電動機故障時，純的機械故障可能使電動機“呈現(xiàn)”為有明顯的電氣故障問題（例如，嚴重不對中的軸可在電流分析中產(chǎn)生轉子與定子之間變化的氣隙的效果）。因此，這些試驗指出存在電氣故障問題時，在把電動機送出去之前，應該首先進行詳細的振動分析,檢查是否存在機械故障問題，以免本來不必要的電氣修理。首先應修正這些機械故障問題（不平衡，不對中，軸彎曲等）。然后，重新進行電動機電流分析和振動分析，評定在解決了機械問題后電動機的電氣狀態(tài)。BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)混感應電動機振動分析用振動分析可以檢測的某些故障問題包括：1.

定子偏心，短路的鐵芯片和松動的鐵芯；2.

轉子偏心（可變的氣隙）；3.

轉子故障（斷的或裂的轉子條或短路環(huán)，短路的轉子鐵芯片，松動的轉子條等）；：4

轉子的不均勻的局部受熱造成的轉子熱彎曲；由于松動的或斷開的接頭造成的電氣相位問題；5.6.7.8.同步電機的故障；直流電動機的故障；扭轉脈沖故障。?

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FREQUENCY交流感應電動機及其定子、轉子、轉子條、氣隙和磁場示意圖感應電動機振動分析(AndGenerating

Fp

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&

Harmonics)包括轉子條、短路環(huán)和轉子鐵芯片的轉子立體圖BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)測電氣故障檢測的一些問題BPDM普迪美狀態(tài)3?如果懷疑電氣故障，應該在電動機滿負荷下進行測試電磁力與定子電流的平方成正比有電氣故障的電動機，往往在'單獨”運轉（與被驅的機器不

連接），或者機器處于空載運轉時，不產(chǎn)生故障的振動特征信號。機器承載時，便出現(xiàn)明確的癥兆，尤其處在或接近100%負荷時?大部分電氣故障在2X工頻（同步頻率）處振動值高?100Hz電氣故障檢測的一些問題BPDM普迪美狀態(tài)3為什么是兩倍工頻？而不是電源工頻?在定子磁場3000rpm一轉過程中，朝向最靠近的極的磁拉力，從零上升到最大在偏心轉子中發(fā)生兩次。磁場以3000rpm旋轉，磁拉力在每分種內達到最大6000次（或6000rpm）另一種解釋是：轉子的靠近側首先北極吸引，然后被南極吸引，力將以2X磁場相對于偏心的頻率變化。因此，當轉子與定子不同心時（或者由于偏心的轉子或者由于偏心的定子），它總是將影響6000rpm的振動。轉子與定子之間不均勻的氣隙BPdM普迪美狀態(tài)3電氣故障檢測的一些問題Rotating

air

gapvanation圖表示間隙本身保持在同一角向位置的靜止的氣隙問題與由偏心轉子引起的旋轉的氣隙問題之間的差別。靜止的和旋轉的氣隙的變化電氣故障檢測的一些問題BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)泥FL二電源頻率（FL二50赫茲）Ns=120FL

/

P式中：Ns二無滑差的同步轉速（轉/分）P二極的數(shù)目Fs=Ns-RPM式中：Fs二滑差頻率（轉/分）Fp二極數(shù)*

滑差頻率式中：Fp二極通過頻率:存在電氣故障問題的一個關鍵邊帶頻率電氣故障檢測的一些問題BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)泥各種極數(shù)的同步轉速（轉/分）RBPF二極數(shù)同步轉速23000415006100087501060012轉子條數(shù)X

轉速500RBPF（轉子條通過頻率）二氣隙

轉子與定子之間的間隙二磁中心 轉子磁場和定子磁場相平衡及轉子被驅動的點BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)涌電氣故障檢測的一些問題注意：??在2FL處的較高振動3.40mm/s。必須采用非常高的頻率分辯率，以將2FL與電動機轉速頻率的諧波頻率分離開來?對于尹選擇的大多數(shù)頻率范圍，在2X轉速頻率和2FL頻率處，分析儀將不顯示兩個單獨的頻率；而在6000cpm處只顯示一個頻率（取決于所選擇的最高頻率）。這些情況下，必須增加FFT的譜線數(shù)，或在6000cpni附近作”細化譜BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)泥定子故障振動分析可檢測的定子故障：定子偏心（偏心的定子在轉子與定子之間產(chǎn)生一個靜止的不動氣隙）；短路的鐵芯片（鐵芯片層的絕緣問題，它可以引起局部發(fā)熱）；松動的鐵芯（定子中任何松動或弱點）；這些故障問題呈現(xiàn)如下特征：1.所有這些定子故障都產(chǎn)生2X電源頻率的大振動。然而，它們不產(chǎn)生極通過頻率邊帶，因為它的振源在定子，不被轉速頻率或者滑差頻率調制。.0079.7870BPdM普迪美狀態(tài)監(jiān)U定子故障用柴細化里指貯種嚴重的電氣故障。注意，（2FL）頻率處出現(xiàn)5.79mm/s高的幅作，而在2X轉速頻率處的幅值僅為o.Umm/s。在2X電源頻率附近沒有任何極通過頻率邊帶，這指示是定子故障。檢查后，發(fā)現(xiàn)確實是定子偏心故障。)02BPdM普迪美狀態(tài)3定子故障應該對2X電源頻率處振動超過L27mm/s的新電動機或修過的電動機，在用的定子故障振動峰值達到2.54mm/s的電動機進行分析。（這個準則適用于50馬力到1000馬力的電動機）。如果電動機直接驅動精密機床的軸，貝U2FL的幅值必須更小，應該在0.63mm/s或更小。注：1HP=745.7W定子偏心，在轉子與定子之間產(chǎn)生一個靜止的不均勻的氣隙，產(chǎn)生非常定向的振動，在轉子與定子的最小氣隙處出現(xiàn)最大電磁力。電磁力本身每轉一轉從最小到最大產(chǎn)生電源頻率兩倍的振動。定子故障BPdM普迪美狀態(tài)監(jiān)泥4.

對于交流感應電動機，氣隙差不應該超過5%;

對于同步電動機，不超過10%。如果兩倍電源頻率(2FL)處振動額外增大，則應在定子和轉子上分別作一個點標記，檢查電動機(如果物理上可以檢查的話)。然后，在定子與轉子的作點標記對準的情況下，測量氣隙，每轉動轉子45度，測量定子作點標記處的氣隙。如果氣隙變化超過的5%,則氣隙差是由于偏心的轉子造成的。下一步是再每轉動轉子

45度，測量轉子作點標記處的氣隙，如果這個氣隙變化超過5%,則說明是偏心的定子。BPdM普迪美狀態(tài)監(jiān)泥定子故障松動的鐵芯是由于定子支承剛性局部減弱或者松動造成的。短路的定子鐵芯片可引起不均勻的，局部發(fā)熱，它實際上使定子畸變，引起定子偏心故障。這就產(chǎn)生熱彎曲，熱彎曲可隨著運轉時間延長明顯增大，有時會引起定子與轉子相接觸，這是災難性的。轉子偏心偏心的轉子在轉子與定子之間產(chǎn)生不均勻的氣隙，這個不均勻的氣隙與轉子一起旋轉（與偏心的定子情況中靜止的氣隙正相反）短路的鐵芯片導致局部發(fā)熱,引起轉子彎曲或者簡單的徑向跳動的轉子可以引起偏心。BPDM普迪美狀態(tài)3variation轉子偏心的特征BPdM普迪美狀態(tài)監(jiān)U1.偏心的轉子往往在電源頻率兩倍（2FL）處產(chǎn)生大的振動，并且伴有極通過頻率（Fp二極數(shù)B*滑差頻率）的邊帶。下圖細化譜表示在7200cpm頻率處4.22mm/s振動，以及指示一偏心轉子故障的標通過頻率邊帶。轉子偏心的特征BPDM普迪美狀態(tài)32?

對于新的或修理過的電動機，兩倍電源頻率振動超過l.27mni/s,或者在用的通用型電動機兩倍電源頻率處振動超過2.54min/s。如果用于精密機床心軸，則兩倍電源頻率(2FL)

處允許振動僅為0.

635mm/so適用于50-1000馬力的多數(shù)交流感應電動機。3.為了在整個圓周上，轉子與定子之間的氣隙都在公差范圍內，偏心的轉子可能需要調整軸承座本身或者機加工轉子軸頸。轉子偏心的特征BPDM普迪美狀態(tài)3在兩倍電源頻率(2FL)兩側極通過頻率邊帶表明偏心轉子時，以后的定期監(jiān)測中，應該仔細進行趨勢分析。例如，兩倍電源頻率(2FL)振動超過2.54mm/s時，則應在以后的監(jiān)測中仔細進行趨勢分析，如果兩倍電源頻率(2FL)振動幅值明顯增大，并且邊帶幅值也明顯增大，尤其是出現(xiàn)更多邊帶時，則應給予更密切的注意。如果在6000cpni頻率及其邊帶的振動幅值在若干次監(jiān)測中保持穩(wěn)定，則該電動機可能不會進一步損壞，即使在6000cpni處振動幅值高達4.445mm/So這些情況下，雖然繼續(xù)作趨勢分析是滿意的。然而，電動機本身的壽命可能會縮短。偏心轉子當溫度升高時，往往會經(jīng)歷愈來愈大的振動。例如，當電動機第一次啟動時，振動可能僅為2.54nmi/s,運轉10分鐘后，振動可能增加到例如3.56mni/s,

20

分鐘后，振動可能繼續(xù)增大到

4.57mm/s,

30分鐘后，振動可能達6.35mm/s或更大。這可能是轉子上一側相對于另一側不均勻的發(fā)熱引起的。如果不修正,轉子彎曲足以使之與定子相摩擦，從而可能導致災難性破壞。BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)泥轉子故障振動分析可檢測的轉子的故障斷的或裂的轉子條或短路環(huán)；轉子條與短路環(huán)之間壞的高阻接點；短路的轉子鐵芯片；松動的或脫開的，與端環(huán)未良好接觸的轉子條。以上這些轉子故障呈現(xiàn)如下特征對于斷、或裂的轉子條的研究的關鍵區(qū)域是在IX轉速頻率兩側存在極通過頻率邊帶。下面4個圖：有嚴重的轉子故障的兩極電動機的典型頻譜。最初，30000cpm寬帶譜沒有給出嚴重故障指小，似乎表示機械松動。因為特征是存在若干轉速頻率的諧波頻率。然而，細化分析在IX,

2X和

3X轉速頻率的兩側分別存在一系列很清楚的極通過頻率的邊帶。這是斷、或裂的轉子條，短路環(huán)故障或者短路的轉子鐵芯片故障。BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)賽轉子故障英格索蘭公司CENTAC電動機2H點的30000cpm頻譜多個極通過頻率邊帶的IX轉速頻率附近細化（指示斷的或裂的轉子條或短路環(huán)故障）BPDM￥迪美狀態(tài)監(jiān)測轉子故障2X轉速頻率附近細化譜（這里也有極通過頻率邊帶）為3X

轉速頻率附近的細化譜（這里還有極通過頻率邊帶）BPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)泥轉子故障2.轉速頻率多次諧波頻率的兩側產(chǎn)生極通過頻率的邊帶情況下，往往發(fā)現(xiàn)一個以上的轉子斷條，因為每轉一轉存在一個以上脈沖。圖中表示在IX到4X轉速頻率兩側極通過頻率邊帶的對數(shù)幅值細化譜（在電動機上發(fā)現(xiàn)4根斷裂的轉子條）BPDM轉子故障3.

研究松動或脫開的轉子條的關鍵頻率區(qū)域是，在轉子條通過頻率RBPF(RBPF二轉子條數(shù)目X轉速)及其諧波頻率等較高頻率處的振動。振動幅值在轉子條通過頻率(RBPF)

或較高諧波頻率(2RBPF或3RBPF)處超過約L

53mm/s,

應予以注意。在轉子條通過頻率(RPBF)及其諧波頻率兩側的邊帶間隔將是精確的兩倍電源頻率(2FL)。轉子條通過頻率(RBPF)本身的幅值可能是可接受的，如果把頻率范圍擴展到包括2XRBPF,則可能發(fā)現(xiàn)幅值是轉子條通過頻率(RBPF)基頻處幅值的數(shù)倍。IN/S0-PCPM3000.0197.24E+3204.00E+3211.49E+3219.00E+3SERIOUS

ROTOR

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0-P77.4E-377.4E-3305.E-356.4E-321.0E-3BPDM￥迪美狀態(tài)監(jiān)測以2X轉子條通過頻率檢測到的嚴重的轉子斷條故障ZOOMSPECTRUM70.9E-321.0E-3340.E-321.0E-354.8E-3CPM197.

10E+3204.07E+3204.38E+3204.60E+3211.58E+3OS*a8-Jda二--ur

cTF

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-二r—?000?「09Gs0Z-KoW-9Kml?二obszBPDM普迪美狀態(tài)監(jiān)泥轉子故障證實有兩條或更多條轉子條脫開的一臺電動機的頻譜圖。這臺電動機有57根轉子條，轉速為1793rpm,RBPF的基頻約為102200cpm。在RBPF處的幅值僅0.20mm/s。然而,在2XRBPF情況完全不同。細化譜表明，在204380cpm或者2XRBPF頻率處過大的8.64mm/s振動(超過RBPF處幅值的28倍)。如果最高頻率只能采集RPBF基頻，則故障可能完全丟失掉。關鍵的指示是：在2XRBPF頻率處的過大的振動幅值，并且還伴隨著精確的(2FL)邊帶。轉子故障BPDM安迪美狀態(tài)監(jiān)賽在狀態(tài)監(jiān)測中，建議每臺電動機的監(jiān)測路徑中規(guī)定兩個特殊測點來檢測電動機故障。電動機低頻監(jiān)測點：Fmax=12000cpm；3200條譜線；2次平均。這可分離2FL和電動機轉速諧波頻率處的真實的幅值。電動機的高頻監(jiān)測點：Fmax=360000cpm；1600條譜線；8次平均。（對于兩極以上的電動機，F(xiàn)max=240000cpm

可以獲取IX