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電機振動異常的識別與診斷

發布時間：2018-01-14 22:14:00 點擊：    

電機振動異常的識別與診斷：

無錫伯頓起重電機2018年1月14日訊 三相交流電機在正常運轉時，機座上受到一個頻率為電網頻率2倍的旋轉力波的作用，而可能產生振動，振動大小與旋轉力波的大小和機座的剛度直接有關。

定子電磁振動異常的原因：

• 定子三相磁場不對稱，如電網三相電壓不平衡。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。

• 電磁底腳線條松動，相當于機座剛度降低使定子振動增加。

定子電磁振動的特征：

• 振動頻率為電源頻率的2倍，F=2f

• 切斷電源，電磁振動立即消失

• 振動可以在定子機座上和軸承上測得

• 振動強度與機座剛度的負載有關

電機定子中心與轉子軸心不重合時，定、轉子之間氣隙將會出現偏心現象，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，過大的偏心值產生很大的單邊磁拉力。

氣隙靜態偏心產生的原因：

• 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，隨負載增大而增加。

• 斷電后電磁振動消失。

• 靜態偏心產生的電磁振動與定子異常產生的電磁振動非常相似，難以區別。

偏心的位置對定子是不固定的，對轉子是固定的，因此偏心的位置隨轉子而轉動。

氣隙動態偏心產生的原因：

• 轉子的轉軸彎曲

• 轉子鐵心與轉軸或軸承不同心

• 轉子鐵心不圓

氣隙動態偏心產生電磁振動的特征：

• 轉子旋轉頻率和定子磁場旋轉頻率的電磁振動都可能出現

• 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，其脈動節拍加快

• 電動機往往發生與脈動節拍相一致的電磁噪聲

• 斷電后，電磁振動消失，電磁噪聲消失

籠形電機籠條斷裂，繞組異步電機由于轉子回路電氣不平衡都將產生不平衡電磁力。

轉子繞組故障產生的原因：

• 籠條鑄造質量不良，產生斷條和高阻。

• 籠形轉子因頻繁起動，電機負載大產生斷條或高阻。

• 饒式異步電動機的轉子繞組回路電氣不平衡，產生不平衡電磁力。

• 同步電動機磁繞組匝間短路。

轉子繞組故障引起電磁振動的特征：

• 轉子繞組故障引起電磁振動與轉子動態偏心產生的電磁振動，波形相似，現象相似，較難區別，振動頻率為f/p ，振幅以2sf的頻率在脈動、電動機發生與脈動節拍一致的電磁噪聲。

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

• 在定子的一次電流中，也產生脈動變化其脈動節拍頻率為2sf。在定子電流波形作頻譜分析，在頻圖圖中，基頻兩邊出現的邊頻。

• 同步電動機勵磁繞組但匝間短路，能引起f/p 頻率（轉頻）的電磁振動和噪聲，無節拍脈動振動現象與轉子不平衡產生的機械振動相似。

• 斷電后，電磁振動和電磁噪聲消失。

轉子不平衡的原因：

• 電機轉子質量分布不均勻，產生重心位移，與轉子中心不同心。

• 轉子零部件脫落和移位，絕緣收縮造成繞組移位、松動。

• 聯軸器不平衡，冷卻風扇不平衡，皮帶輪不平衡。

• 冷卻風扇與轉子表面不均勻積垢。

轉子不平衡產生的機械振動特征：

• 振動頻率與轉頻相等。

• 振動值隨轉速增高而加大，與電機負載無關。

• 振動值以經向為較大，軸向很小。

• 當地腳螺絲松動時，電機的轉頻和電機定子固有頻相近時，由于轉子不平衡共振將產生異常振動，造成電機結構件的破壞和疲勞。

產生的原因：
在軸承比負載較小，軸頸線速度叫高，特別是大型告訴的柔性轉子電機中易發生，軸承經過長期運行，間隙變大，或潤滑油粘度大，油溫低，軸承負載輕等互相造成油膜加厚，軸承油膜動壓不穩定而產生振動。

滑動軸承油膜滑動的特征：

• 振動頻率略低于轉子回轉頻率的Fr的一半，約為0.42―0.48Fr 。

• 油膜渦動的振動是徑向的。

• 油膜渦動往往是突然出現的，診斷的方法是油膜渦動偶，改變油的粘度和溫度振動就能減輕和消失。

油膜振蕩產生的原因：
油膜振蕩產生的原因和油膜渦動的原因相同，也是油膜動壓不穩造成的。

當轉子回轉頻率增加時，油膜渦動頻率隨之增加，兩者關系近似保持不變的比值約0.42-0.48之間，當轉軸的回轉頻率達到其一階臨界轉速的2倍時，隨著 轉子回轉頻率的增加，渦動頻率將不變，等于轉子的一階臨界轉頻，而與轉子回轉頻率無關，并出現強烈的振動，這種現象為油膜振蕩，產生強烈振動的原因是油膜渦動與系統共振，兩者相互激勵，相互促進的結果。

對油膜振蕩來說，除了油膜性質改變以外，轉子不平衡量的增加和地腳螺絲的松動都會誘導油膜振蕩的發生。

油膜振蕩的特征：

• 振蕩頻率等于轉子的一階臨界轉速，工作轉速接近一階臨界轉速2倍的大型，告訴柔性轉子電機極易發生油膜振蕩。

• 油膜振蕩是徑向振動。

• 減少轉子不平衡，降低潤滑油粘度和提高油溫，能使油膜振蕩消失和減輕。

產生的原因：
與軸承內孔配合的軸頸和軸肩加工不良或由于軸彎曲等原因，使軸承內圈裝配后，其中心線與軸中心線不重合，軸承每轉一周，軸承受一次交變的軸向力作用，使軸承產生振動。

振動的特征：

• 振動幅值以軸向為較大。

• 振動頻率與轉頻相同。

機組安裝后，電機和負載機械的軸心線應該一致相重合，當軸心線不重合時，電動機在運行時就會受到來自聯軸器的作用力而產生振動。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，隨電機轉動，其軸伸上就受到一個來自聯軸器的一個徑向旋轉力的作用，使電機產生徑向振動，振幅與偏心距大和轉速高低有關，頻率是轉頻的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，聯軸器的結合面往往出現“張口”現象。電動機轉動時，就會受到聯軸器的一個交變的軸向力作用，產生了軸向振動，產生了軸向振動，頻率與轉頻相同。

3、軸心線既相交又偏心的不對中。

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：

• 徑向振動出現1倍頻，2倍頻振動，2倍頻成份大。

• 軸向振動出現1倍頻，2倍頻，3倍頻，轉子軸向振動幅值為徑向振動的50%以上。

• 軸心線不重合的偏差越大，振動也越大。

• 電動機單獨運行時，振動消失。

機械松動分為結構件松動和轉動部件松動。

造成松動的原因：

• 由于安裝不良和長期磨損，軸承與軸或端蓋孔具有較大間隙或過量不足。風扇和轉軸配合松動，轉子鐵心與軸（或支架）配合松動。

• 電機的機座或軸承安裝不良，底座不平，地腳螺絲不緊等。

• 基礎和機座損壞。

機械松動故障引起振動的特征：

• 徑向振動較大，尤其垂直方向振動大。

• 有時含有1/2倍，3/2倍等分數頻分量。

• 時域波形雜亂，有明顯的不穩定的非周期信號。

• 軸向振動很小或正常。