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电机振动异常的识别与诊断

发布时间：2018-01-14 22:14:00 点击：    

电机振动异常的识别与诊断：

无锡伯顿起重电机2018年1月14日讯 三相交流电机在正常运转时，机座上受到一个频率为电网频率2倍的旋转力波的作用，而可能产生振动，振动大小与旋转力波的大小和机座的刚度直接有关。

定子电磁振动异常的原因：

• 定子三相磁场不对称，如电网三相电压不平衡。因接触不良和断线造成单相运行，定子绕组三相不对称等原因，都会造成定子磁场不对称，而产生异常振动。

• 定子铁心和定子线圈松动将使定子电磁振动和电磁噪声加大。

• 电磁底脚线条松动，相当于机座刚度降低使定子振动增加。

定子电磁振动的特征：

• 振动频率为电源频率的2倍，F=2f

• 切断电源，电磁振动立即消失

• 振动可以在定子机座上和轴承上测得

• 振动强度与机座刚度的负载有关

电机定子中心与转子轴心不重合时，定、转子之间气隙将会出现偏心现象，偏心固定在一个位置上，在一般情况下，气隙偏心误差不超过气隙平均值的上下10%是允许的，过大的偏心值产生很大的单边磁拉力。

气隙静态偏心产生的原因：

• 电磁振动频率是电源频率的2倍 F=2f。

• 振动随偏心值的增大在增加，随负载增大而增加。

• 断电后电磁振动消失。

• 静态偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动非常相似，难以区别。

偏心的位置对定子是不固定的，对转子是固定的，因此偏心的位置随转子而转动。

气隙动态偏心产生的原因：

• 转子的转轴弯曲

• 转子铁心与转轴或轴承不同心

• 转子铁心不圆

气隙动态偏心产生电磁振动的特征：

• 转子旋转频率和定子磁场旋转频率的电磁振动都可能出现

• 电磁振动的振幅随时间变化而脉动（振），脉动的频率为2sf，周期为1/2sf

  当电动机负载增加，S加大，其脉动节拍加快

• 电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声

• 断电后，电磁振动消失，电磁噪声消失

笼形电机笼条断裂，绕组异步电机由于转子回路电气不平衡都将产生不平衡电磁力。

转子绕组故障产生的原因：

• 笼条铸造质量不良，产生断条和高阻。

• 笼形转子因频繁起动，电机负载大产生断条或高阻。

• 饶式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生不平衡电磁力。

• 同步电动机磁绕组匝间短路。

转子绕组故障引起电磁振动的特征：

• 转子绕组故障引起电磁振动与转子动态偏心产生的电磁振动，波形相似，现象相似，较难区别，振动频率为f/p ，振幅以2sf的频率在脉动、电动机发生与脉动节拍一致的电磁噪声。

• 在空载或轻载时，振动与节拍噪声不明显，当负载增大时，这种振动和噪声随之增加，当负载超过50%时，现象较为明显。

• 在定子的一次电流中，也产生脉动变化其脉动节拍频率为2sf。在定子电流波形作频谱分析，在频图图中，基频两边出现的边频。

• 同步电动机励磁绕组但匝间短路，能引起f/p 频率（转频）的电磁振动和噪声，无节拍脉动振动现象与转子不平衡产生的机械振动相似。

• 断电后，电磁振动和电磁噪声消失。

转子不平衡的原因：

• 电机转子质量分布不均匀，产生重心位移，与转子中心不同心。

• 转子零部件脱落和移位，绝缘收缩造成绕组移位、松动。

• 联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡。

• 冷却风扇与转子表面不均匀积垢。

转子不平衡产生的机械振动特征：

• 振动频率与转频相等。

• 振动值随转速增高而加大，与电机负载无关。

• 振动值以经向为较大，轴向很小。

• 当地脚螺丝松动时，电机的转频和电机定子固有频相近时，由于转子不平衡共振将产生异常振动，造成电机结构件的破坏和疲劳。

产生的原因：
在轴承比负载较小，轴颈线速度叫高，特别是大型告诉的柔性转子电机中易发生，轴承经过长期运行，间隙变大，或润滑油粘度大，油温低，轴承负载轻等互相造成油膜加厚，轴承油膜动压不稳定而产生振动。

滑动轴承油膜滑动的特征：

• 振动频率略低于转子回转频率的Fr的一半，约为0.42―0.48Fr 。

• 油膜涡动的振动是径向的。

• 油膜涡动往往是突然出现的，诊断的方法是油膜涡动偶，改变油的粘度和温度振动就能减轻和消失。

油膜振荡产生的原因：
油膜振荡产生的原因和油膜涡动的原因相同，也是油膜动压不稳造成的。

当转子回转频率增加时，油膜涡动频率随之增加，两者关系近似保持不变的比值约0.42-0.48之间，当转轴的回转频率达到其一阶临界转速的2倍时，随着 转子回转频率的增加，涡动频率将不变，等于转子的一阶临界转频，而与转子回转频率无关，并出现强烈的振动，这种现象为油膜振荡，产生强烈振动的原因是油膜涡动与系统共振，两者相互激励，相互促进的结果。

对油膜振荡来说，除了油膜性质改变以外，转子不平衡量的增加和地脚螺丝的松动都会诱导油膜振荡的发生。

油膜振荡的特征：

• 振荡频率等于转子的一阶临界转速，工作转速接近一阶临界转速2倍的大型，告诉柔性转子电机极易发生油膜振荡。

• 油膜振荡是径向振动。

• 减少转子不平衡，降低润滑油粘度和提高油温，能使油膜振荡消失和减轻。

产生的原因：
与轴承内孔配合的轴颈和轴肩加工不良或由于轴弯曲等原因，使轴承内圈装配后，其中心线与轴中心线不重合，轴承每转一周，轴承受一次交变的轴向力作用，使轴承产生振动。

振动的特征：

• 振动幅值以轴向为较大。

• 振动频率与转频相同。

机组安装后，电机和负载机械的轴心线应该一致相重合，当轴心线不重合时，电动机在运行时就会受到来自联轴器的作用力而产生振动。不对中分为3种情况：

1、轴心线平行不对中（偏心不对中），就是电动机与负载机械轴心线虽然平行，但不重合，存在一个偏心距，随电机转动，其轴伸上就受到一个来自联轴器的一个径向旋转力的作用，使电机产生径向振动，振幅与偏心距大和转速高低有关，频率是转频的2倍。

2、轴心线相交不对中，当电动机与负载机械轴心相交时，联轴器的结合面往往出现“张口”现象。电动机转动时，就会受到联轴器的一个交变的轴向力作用，产生了轴向振动，产生了轴向振动，频率与转频相同。

3、轴心线既相交又偏心的不对中。

在实际安装中，以上两种不对中情况往往同时存在，特征如下：

• 径向振动出现1倍频，2倍频振动，2倍频成份大。

• 轴向振动出现1倍频，2倍频，3倍频，转子轴向振动幅值为径向振动的50%以上。

• 轴心线不重合的偏差越大，振动也越大。

• 电动机单独运行时，振动消失。

机械松动分为结构件松动和转动部件松动。

造成松动的原因：

• 由于安装不良和长期磨损，轴承与轴或端盖孔具有较大间隙或过量不足。风扇和转轴配合松动，转子铁心与轴（或支架）配合松动。

• 电机的机座或轴承安装不良，底座不平，地脚螺丝不紧等。

• 基础和机座损坏。

机械松动故障引起振动的特征：

• 径向振动较大，尤其垂直方向振动大。

• 有时含有1/2倍，3/2倍等分数频分量。

• 时域波形杂乱，有明显的不稳定的非周期信号。

• 轴向振动很小或正常。