频谱分析在2极电机轴向振动故障中的应用_马强.pdf

（）年第期第卷（总第期）频谱分析在极电机轴向振动故障中 的应用马强，陈立秋（佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯）摘要简述了极高压电机的轴向异常振动原因及处理方法，通过频谱分析找出了电机轴向振动故障的根本原因，并进行针对性处理，得到了良好效果。关键词电机故障；频谱分析；轴向振动：中图分类 号：文献标识码：文章编号：（）（，），？，；引言电动机正常运转时会产生轻微的振动和均匀的响声，而极电机由于转速高、结构受 限等因素的存在，在设计、制造过程中会产生诸多问题。电机的异常振动一直困扰着我们，因此解决极电机振动故障问题，及时监测电机振动变化，便可预防事故的发生。故障情况在用 户现场有一台电机，用户自行更换过 轴承，电机轴向振动由原来的上升到，现场将电机地脚螺栓松开个后电机轴向振动降至，将电机解体后单试电机轴向振动在左右很稳定，由此可知电机空载状态下，振动无异常现象；电机在负载状态下运行时，编号冷冻机电机出现轴向振动超标现象，详细情况为：自由端水平方向振动值为，垂直方向振动值为，轴向振动值 超标，轴向振动 值为；驱动端水平方向振动值为，垂直方向振动值为，轴向振动值为；编号冷冻机电机振动值与冷冻机电机振动情况类似。振动原因分析贮存时间较长如果电动机到达后不能马上安装运行，则要保存在干净、干燥、防雨、通风良好的地方，远离振动大及温差大、温度骤变的地方。电机在长时间放置时，整个转动件受重力影响，可能会产生有害变形造成电机出现振动异常现象，每月至少将轴转动转，将润滑油涂在轴承上，防止氧化及腐蚀和可能出现的摩擦腐蚀。另外，由于电机长时间放置，轴承润滑脂可能产生有害变化，如果电机在没有重新更换润滑脂的条件下运转电机，可能由于润滑条件变差造成轴承损坏，进而 造成电机振动。安装条件影响以往电机也批次出现过振动问题，随后 我公司对问题电机进行了更换，新电机到用户现场还是出现振动问题，根据我公司售后人员 反馈，电机底脚垫片和调整螺栓使用不当也会造成电机异常振动，垫；片使用过多会造成电机软脚。通过调整电机底脚垫片和底座顶丝螺栓，即可解决电机振动问题。根据表中数据分析，在该工况下，、冷冻机电机具有髙度相似的振动现象，电机轴向振动明显超标，且轴向比垂直方向、水平方向 的比例为？倍，表现出了 明显的单向振动（某一方向振动很大、其余方向振动不大）。为进一步找到引起电机轴向振动原因，对电机轴向振动频谱进行分析，电机自由端和驱动端的轴向振动频谱均显示 几乎占有所有的振动成分。根据压缩机机构参数计算所得：是螺杆的啮合频率（啮合频率转动频率齿数），即激发振动的力，是阴阳螺杆啮合时产生的轴向力，频谱图如图和图所示。焊接，为保证机座的刚度满足要求，机座内部采用轴向环筋板支撑，两端配有圆形端盖，端盖由钢板加工而成，厚度为。轴承外盖图刚度 测 点分布图螺杆啮 合频率、图电机自由端轴向频谱 轴向速度 频谱波形 星崩五下毕：总值 图电机驱动端轴向频谱刚度测试电动机为方箱卧式安装结构，机座采用钢板安装基础薄弱设备基础薄弱或连接件松脱，一方面降低了支撑刚度使相同激振力引起的振动较大，另一方面会传递振动，造成振型畸变使振动的分析、处理困难。基础重量一般应为设备重量的至倍，如果基础重量不够会导致支撑刚度不足，破坏电机自身平衡，引起电机高速运行过程中产生振动定转子气隙均匀度电机在加工制造过程中受加工精度影响，气隙无法保证绝对均匀。电机在实际运转过程中，由于气隙磁场分布不均匀会导致电磁力的径向分力变大，会产生一个作用在定子和转子上的激振力，当电机的安装基础相对薄弱时，二者可能会由于固有频率的接近产生共振。轴承故障假定电机其他安装条件满足要求，只考虑电机本身，电机轴承的主要作用为：支撑和定位转子，保持气隙均勻，将转动件上的负荷传递到机座上。轴承磨损会导致定子偏心，造成电机振动异常，当对电机轴承添加润猾脂后，由于轴承室内润滑脂增多，可能导致油膜变厚，而油膜的厚度与油膜的刚度成反比，油膜厚度的增加使轴承具有更好的缓冲作用，因此电机的振动值降低，而随着电机的不断转运，由于离心力作用，润滑脂甩出轴承室，电机恢复到正常工作状态，重复出现振动异常现象。应对措施故障诊断对电机驱动端和自由端进行振动数据采集，测量位置包含水平、垂直和轴向，测量数据如表所示表和冷冻机电机振动幅值（）驱动端测点水平速度垂直速度轴向速度振幅自由端测点水平速度垂直速度轴向速度振幅驱动端测点水平速度垂直速度轴向速度振幅自由端测点水平速度垂直速度轴向速度振幅 年第期第 卷（总第期）（）（）年第期第卷（总第期）自身平衡较好且振动强度符合标准要求，但在安装现场中受各种因素，如地基不平、负载机械的反作用以及电源中波纹电流的影响等等，也会显示较大的振动。另外，由于电机所驱动设备的固有频率与电机旋转体微小残余不平衡的激励频率极为接近也会引起振动。根据以上分析，建议基础灌浆加固，底架两侧焊加强筋；并将电机端盖进行加厚处理，增加电机 图刚度 测 点分布频谱电机的振动可能由很多原因造成，一合电机，整体刚度。试车效果根据我公司服务工程师现场做倍频试验，电机松开底脚单试轴向振动值稳定，电机带载底脚螺栓梓紧轴向振动值增大，因此电机安装基础平面度超差和安装基础薄弱也会导致电机出现振动异常现象。通过对冷冻机电机底座基础的调整，用户对基础加固后，对电机进行空载振动测试，电机轴向振动值有所下降，频谱图如图所示，电机空载振动在六倍频，远远大于基频，因此可以排除基础对电机振动的影响。通道速度（）转速：通道速度（）转速：通道速度（）转速：通道速度（）转速：转速：通道速度（转速：通道速 度（）转速：通道速度（）转速：通道速度（）转速：（图电机基础振动频谱由于端盖刚度不足也会引起电机轴向振动大，因此对电机机座进行刚度测试，刚度测试结果如表和表所示，表中测点和测点振动大，其它测点振动小，显示出明显的中间振动大、两边振动小的现象，该现象表明端盖和轴承外盖的刚度不足、甚至有共振的可能性。表冷 冻机电机自由端刚度 测试结 果测点振幅测点振幅测点振幅表冷 冻机电机驱动端刚度 测试结果测点振幅测点振幅测点振幅敲击测试在对轴承外盖进行敲击测试（测点分布参考图）后，测试结果如图所示：端盖的轴向 固有频率约为，共振区较宽；频率 处于共振区内，即：压缩机工作中产生的螺杆啮合频率（）处于端盖的共振区 内，由此可知压缩机螺杆啮合放大了电机轴向振动。轴向速度 频谱 “”星枭六 上午：测点倍频幅值倍频 相位倍频 幅值倍频 幅值通道（）测点通道（）测 点测 点倍频 幅值倍频相位倍频幅值倍频 幅值通道（）测点通道（）测点 年第期第卷（总第期）（）基本信息机组：鹿山九井柱扇誠：人驱 动端速鋪峰峰值：捕值：讎：厶倍频：厶半倍频：电压：光雛：光标时 间：波雜：频率幅值：频：高报：高伊：单位：图电机驱动端轴承振动频谱基本信 息觀：舢九 井主扇麵：如鰱度 輔：賴厶倍频 电压：纖 光 标时间：塑臓：频率：麗？：高报：单位：图电机自由端轴承振动频 谱图和图所示，电机轴向振动均小于，增加电机刚度后轴向振动明显减小。结语由压缩机负载工作特性可知，压缩机在运行过程中产生螺杆啮合力是不可避免的，该力是激发电机轴向振动的主要激振力；对电机机座进行刚度测试，出现电机两边振动小，但端盖振动大的现象，表 明电机框架刚度足够，但端盖和轴承外盖的刚度不足，端盖处于共振区内，放大了轴向振动；由于外部干扰，电机安装基础平面度超差和安装基础薄弱也会导致电机出现振动异常现象通过频谱分析找出了电机振动的根本原因，并进行针对性处理，对现场基础进行加固，并更换电机端盖。加强基础刚度和电机整体刚度后电机轴向振动明显减小，得到了良好效果。参 考文献姜丽辉，洪长艳极电机振动问题的解决方法防爆电机，王文营设备基础薄弱引起振动问题的分析及处理。热力发电，对原电机端盖进行加厚，由原来增加到，曾加电机整体刚度，验证电机整体刚度作者简介：马强男 年生；毕业于哈尔滨工程大的增加对电机轴向振动的影响。更换端盖后对电学机械工程专业，现从事电机设计工作机驱动端和自由端进行轴向振动测试，频谱如收稿日期：（上接瓦）保证装置的本质安全性能，消除安全隐患。参考文献 爆炸性环境第部分：由本质安全型“”保护的设备北京：中国标准出版社，爆炸性环境第部分：设备通用要求北京：中国标准出版社，爆炸性环境第部分：本质安全电气系统北京：中国标准出版社，徐建平？仪表本安防爆技术北京：机械工业出版社，兇爆炸性环境第部分：电气装置的设计、选型和安装北京：中国标准出版社，危险场所电气安全防爆规范北京：煤炭工业出版社，徐建平？“防爆安全技术”讲座 第讲本安系统般设计要求自动化仪表，（）：作者简介：庄小豫女年生；毕业于天津 大学电子与通讯工程专业，现从 事防爆产品 认证工作及防爆产品 的型式检测检验工作收 稿曰期：