電機(jī)拍振，定子偏心故障以及轉(zhuǎn)子條故障的分析與處理

王斌　張建　王威

摘要：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備故障源于電機(jī)拍振，定子偏心故障以及電機(jī)轉(zhuǎn)子條故障。進(jìn)而通過(guò)振動(dòng)測(cè)試分析，綜合診斷研究如何處理該類(lèi)設(shè)備故障。

1 2倍電源頻率定義。

電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)，因電磁振動(dòng)在空間位置上和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)上是同步的。定子電磁振動(dòng)頻率應(yīng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)頻率（f0/P）和電磁力極數(shù)（2P）之乘積2f0，也就是2倍的電源頻率。由此可知，電機(jī)在正常工作時(shí)，機(jī)座上受到一個(gè)頻率為電網(wǎng)頻率2倍的旋轉(zhuǎn)力的作用下，從而產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的大小直接與基座剛度的大小有關(guān)。該振動(dòng)常常和四極電機(jī)轉(zhuǎn)速的二倍頻率較為接近。

2 通過(guò)速度頻譜細(xì)化分析方法對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試分析。

使用BH550，Emerson等儀器對(duì)該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試分析，分析頻率和分析線(xiàn)數(shù)均是在建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)直接設(shè)定的，分析頻率為2000HZ，分析線(xiàn)數(shù)1600線(xiàn)（或者3200線(xiàn)）進(jìn)行速度頻譜分析，采集設(shè)備時(shí)，徑向2倍頻較大，尤其軸向2倍頻大，初步可能判斷為電機(jī)和泵（其它設(shè)備）的不對(duì)中問(wèn)題，這時(shí)候就需要進(jìn)一步進(jìn)行分析，將分析頻率修改為400HZ，分析線(xiàn)數(shù)改為6400線(xiàn)，提高分辨率，以便能夠更加確定是什么頻率。

2.1 提高分辨率后拍振案例圖譜。

如圖1所示：提高分辨率后再次采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)分析。從泵端3HV（泵水平方向振動(dòng)速度）處進(jìn)行頻譜分析，在99.75HZ和100HZ處分別有兩個(gè)明顯的波峰，其中99.75HZ是電機(jī)轉(zhuǎn)頻2倍頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速2990RPM），100HZ是電源頻率的2倍頻;時(shí)域波形中可以看到100HZ和99.75HZ同相時(shí)兩個(gè)信號(hào)疊加，幅值增大;反相時(shí)兩個(gè)信號(hào)相互抵消，幅值變小。因此可以判斷該設(shè)備出現(xiàn)了明顯的拍振現(xiàn)象。

2.2 單一定子偏心故障。

如圖2所示：當(dāng)振動(dòng)采集設(shè)備出現(xiàn)2倍頻較高時(shí)，這時(shí)需要對(duì)該設(shè)備進(jìn)行細(xì)化分析，不要簡(jiǎn)單的判定為設(shè)備對(duì)中方面故障，應(yīng)提高分辨率后再次采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)分析。如下圖從電機(jī)驅(qū)動(dòng)端2HV（泵水平方向振動(dòng)速度）處進(jìn)行頻譜分析，只是在100HZ處有一個(gè)明顯的波峰。波形周期為100HZ，這是單一的電機(jī)定子偏心故障，它可能傳遞到泵端，還有可能泵端振動(dòng)比電機(jī)端振動(dòng)大。

2.3 電機(jī)轉(zhuǎn)子條（繞組）有異常。

如圖3所示：電機(jī)出現(xiàn)繞組有異常時(shí)，常常會(huì)在振動(dòng)速度頻譜中出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子條通過(guò)頻率，并且嚴(yán)重時(shí)幅值較大。再對(duì)電機(jī)進(jìn)行振動(dòng)加速度頻譜進(jìn)行采集，采集的頻譜中會(huì)出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)子條通過(guò)頻率。而且在轉(zhuǎn)子條通過(guò)頻率兩邊會(huì)出現(xiàn)明顯的電源2倍頻的邊帶，邊帶幅值越大，說(shuō)明故障越明顯。

3 故障機(jī)理

3.1 定子偏心故障機(jī)理。

定子偏心分為靜態(tài)偏心，動(dòng)態(tài)偏心兩種，混合偏心和軸向變化偏心。主要包括電流狀態(tài)監(jiān)測(cè)的偏心檢測(cè)，不平衡磁拉力和振動(dòng)產(chǎn)生3個(gè)方面。以下圖說(shuō)明了偏心故障主要區(qū)別在于最小氣隙位置會(huì)發(fā)生變化。

3.2電機(jī)拍振故障機(jī)理。

電機(jī)拍振主要是兩個(gè)頻率接近的激震源產(chǎn)生的振動(dòng)疊加在一起造成的，由于頻率接近，周期也接近。每過(guò)一個(gè)周期兩個(gè)信號(hào)的相對(duì)相位就會(huì)有一定變化，接近同相時(shí)兩個(gè)信號(hào)疊加，幅值變大;接近反相的時(shí)候兩個(gè)信號(hào)相互抵消，幅值變小，造成波形總幅值的周期性波動(dòng)。有時(shí)可以從聲音上進(jìn)行辨別，振幅或大或小。從振動(dòng)速度波形里可以進(jìn)行分別。而電機(jī)出現(xiàn)拍振現(xiàn)象主要是電機(jī)轉(zhuǎn)速二倍頻和電源二倍頻引起。

3.3 轉(zhuǎn)子條故障機(jī)理。

電機(jī)轉(zhuǎn)子條故障在電機(jī)中較常見(jiàn)，只是故障嚴(yán)重程度而也。單一的轉(zhuǎn)子條故障可以明顯的看出轉(zhuǎn)子條通過(guò)頻率（轉(zhuǎn)子條通過(guò)頻率=轉(zhuǎn)子條數(shù)*電機(jī)轉(zhuǎn)速頻率）。

如果轉(zhuǎn)子條出現(xiàn)斷裂時(shí)，幅值會(huì)異常增大。

4? 處理方法。

4.1 拍振和定子偏心處理方法相同，主要是減小振動(dòng)源。

1）.對(duì)電機(jī)四個(gè)地腳進(jìn)行檢測(cè)，判斷是否由于四個(gè)地腳振動(dòng)不均引起的。如果是，調(diào)整地腳方能減小或消除該故障。

2）.如發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸承有松動(dòng)或間隙問(wèn)題時(shí)，可更換電機(jī)軸承以解決該類(lèi)問(wèn)題。如電機(jī)磁力中心線(xiàn)出現(xiàn)了偏移，需要在停機(jī)時(shí)對(duì)軸進(jìn)行劃線(xiàn)，運(yùn)行時(shí)用頻閃儀進(jìn)行觀察磁力中心線(xiàn)是否跑偏。

3）.通過(guò)對(duì)中處理，能減小或消除該故障。

4）.確定是電機(jī)定心偏心故障，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行拆檢進(jìn)行修理。

4.2 電機(jī)轉(zhuǎn)子條（繞組）處理方法

如果轉(zhuǎn)子條通過(guò)頻率幅值較小，注意觀察即可，如嚴(yán)重需要檢查電機(jī)轉(zhuǎn)子條，對(duì)電機(jī)進(jìn)行修理。

作者簡(jiǎn)介：王斌，（1967.12），男，漢族，湖北宜昌，本科，高級(jí)工程師，油氣生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，工程技術(shù)。