电机振动故障诊断

山西防爆电机（集团）有限公司 周秀明

(Shanxi Explosion-proof Motor (Group) Co., LTD Zhou xiuming)

摘 要：提出了分析诊断振动故障的三个步骤。并归纳出电机在各种运行条件下振动故障的信号特征，为分析处理振动故障提供了操作性极强的诊断方法。

Abstract：Presents three steps of an analysis and diagnosis of libration fault, and sums up under different operating conditions the signal characteristics of the libration fault of the motor, provides a strong diagnostic methods in operation for analyse and dispose the fault. 关键词：电机 振动故障 诊断 key-words: motor libration fault diagnosis

生产过程中，常常会遇到电机的振动问题。在处理振动故障时，遵循科学的诊断方法和诊断技术是非常重要的，否则事倍功半，甚至一筹莫展。振动故障一般具有综合性和复杂性，分析处理起来往往有一定难度。所以，处理振动故障时，必须思路清晰、步骤明确、找出特征、针对处理。我们在长期的工作实践中，总结出了一套电机振动故障的分析处理方法，现作一简单介绍。 一. 振动故障的分类：

1. 按性质分类：突发性、渐进性、原发性 2. 按程度分类：轻微、一般、严重 3. 按历时分类：间断、持续

4. 按部位分类：转子、轴承、壳体、基础 5. 按责任分类：人为、自然

6. 按频率分类：特低频、低频、中频、高频 二. 分析诊断的三个步骤：

1. 对信号特征作出识别，得出表面原因（一次原因）。可跟踪故障的变化和

发展。

2. 对信号特征作出机理性阐述，得出深层次原因（二次原因）。此步举足轻

重，去伪存真。

3. 按故障机理寻找具体振源（三次原因）。在处理层面上作出分析，对操作

具有指导意义。

三. 振动故障诊断方法：

1. 振动频率 ＞1kHz的高频振动，一般是滚动轴承损伤。滚动轴承的振动频

率成分非常丰富，每一个元件都有各自的故障特征频率。特征频率的计算非常复杂，在现场不便进行，这里有几个简化公式，用起来比较方便，实际应用表明误差也不大。fo为工频，n为转速，z为滚动体个数，则：

转子的旋转频率fr = fo = n / 60

内圈的通过频率 f1 = 0.6×fr×z 外圈的通过频率 f2 = 0.4×fr×z 保持架的通过频率f3 = 0.4×fr

2. 振动频率 ＜5×工频的低频振动，一般是不平衡、不对中、轴弯曲、配

合松动、油膜振荡等故障。

1）根据不同转速下的振动情况，诊断不稳定失衡的轴向位置：

临界转速下 大 大 小 工作转速下 小 大 大 失衡的轴向位置 中部或均布 一端或两端不对称 外伸端有活动件

2）

种类 电机空载运行时的振动故障诊断：

波频特征 全息 轴心轨迹 稳定圆或略椭圆 方向 径向＞轴向 水平＞垂直 注解 不平衡 等幅正弦波 基频 临界已下，随转速明显 永久：升速时，有振点 轴弯曲 等幅正弦波 基频 稳定圆或略椭圆 径向、轴向 满速时：值较大 暂时：升速时，有振点 满速时：会下降 2×、3×等高倍分量 横向裂纹 裂纹扩展1×、2×增大 2×椭圆 对振动响应不太敏感 径向 开停机半临界时分频共严重时轴向 振 停机过程更有诊断价值 波动大 配合失效 次谐波为主 涡动频高于拌有1×、2×倍频 转子固频正进动 混乱、重心漂移 径向 过盈不足、高速下产生 对转速、负荷敏感 对转速、负荷敏感 松动方向 螺栓松动、底脚断裂 基础不牢 本身不会产生振动 径向、轴向 对不平衡响应 主要影响油膜好坏 0.4--0.48× 径向 轻瓦:临界转速前 中瓦:第一临界之后 重瓦:无涡动 支承松动 1× 加2×、3×倍频 轴承不正 基频 香焦形或8字形 较稳定的双半速涡动 椭圆 正1/2× 进动 滑动轴承 振动 油膜振荡 扩散、不规则 第一临界频率为主峰 波幅不稳、相有基频与涡动频合成位突变 成分 2倍临界转速及以上 径向 突然发生 对油温敏感

3）电机在线运行时轴系不对中的振动故障诊断：

波频特征 基频正弦波上有2×频次峰 平行不对中: 2× 角度不对中: 1× 严重不对中: 1/2× 1/3× 1× 3× 方向 径向 轴向>径向 轴向 径向 扁椭圆 各轴系不在同一轴线上 对转速敏感 全息 轴心轨迹 注解

4）电机在线运行时不稳定强迫振动诊断：

性质 序号 类别 振动主要规律 故障 1 短时间内停机后产生的不平衡 短时间停机后再次起动，幅值和相位可能发生较大变化，但不是每次如此 转子上（内）有活动件、连续盘车时间不够 随机变化 2 长时间停机后产生的不平衡 运行中突然产生不平衡 长时间内停机后产生的 转子上产生不均匀的锈蚀 3 在运行中振动突然增大 转动部件飞脱 4 随时间 变化 5 扩展式不平衡 振动随运行时间增长逐渐加速扩展 转轴横向裂纹、组合式转子轴向连接紧力不足 1）轴旋转性热弯曲 旋转性不平衡 幅值和相位周期性变化 2）某段的不平衡对振动特敏感 6 工况变化 7 转轴扭矩改变引起不平衡 有功负荷增大后产生热不平衡 增减负荷瞬间振动突然增大 活动式联轴器的部件发生径向位移 负荷增大一段时间后振动突然增大 转子热弯 失去紧力 8 联轴器的套装处失去紧力 突然发生、起动过程中发生 发生在某一有功负荷下或运行中 转子线圈局部短路或不对称电 磁力 9 电磁振动 对电流敏感 对地引起局部发热使轴弯曲

2006.10.16 草定