电机振动故障分析（更新）

电机是最常见的驱动设备，在使用过程中，电机会出现一些异常的状况，尤其是振动过高，不仅会对设备产生损坏，能耗也会提高，同时也会影响设备的可靠性，进而对企业的正常生产带来负面的影响。

 电机振动限制

电机的振动限制一般按照GB10068-2000的要求进行，具体见下表：

振动等级	额定 转速 rpm	电机在自由悬置状态下测量				刚性安装
		56<H  ≤132	132<H ≤225	225<H ≤400	H> 400	H> 400
N	600~ 3600	1.8	2.8	3.5	3.5	2.8

电机振动的测量

不同转速范围的电机，其测量的表示方法是不同的。国家标准规定，对转速为600～3600r/min的电机，稳态运行时采用振动速度有效值表示，其单位mm/s。对转速低于600r/min的电机，则采用位移振幅值（峰—峰值）表示，其单位为μm。

仪器的频率响应范围应为10～1000Hz，在此频率范围内的相对灵敏度以80Hz的相对灵敏度为基准，其他频率的相对灵敏度应在基准灵敏度 10％～－20％的范围以内，测量误差不超过±10％。

测量位置见下图：

小型电机测量位置

带端盖轴承电机的测量位置

底座式轴承电机的测量位置

电机振动的危害

电机和其他一些设备一样，在工作时过大的振动会带给电机很大的危害，主要有以下几点：

（1）电机的振动在一定程度上会消耗能量，进而降低电机的效率；

（2）振动会直接地伤害到电机的轴承，加快电机轴承的磨损程度，使得其正常寿命缩短；

（3）振动会导致转子磁极的松动，进而造成了定子和转子之间相互擦碰；

（4）振动会在一定程度上降低绝缘电阻，这主要是因为电机的振动会导致电机端部绑线松动，造成端部绕组相互摩擦；

（5）振动会造成一些零件松动，使得其它的机械设备不能正常运行。

电磁振动

电磁振动一般有以下三种情况：

1. 定子异常产生的电磁振动

定子异常产生的电磁振动的特征：

a)振动频率为电源频率的2倍；

b)切断电源，电磁振动立即消失；

c)振动可以在定子机座和轴承上测得；

d)振动与机座刚度和电动机的负载有关。

其特征频谱见下图：

振动振型图：

产生的原因：

a)定子三相磁场不对称；

b)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。在这种情况下，振动频谱图中，电磁振动除了2f的基本成分外，还可以出现4f、6f、8f的谐波成分；

c)电动机座底脚螺钉松动，其结果相当于机座刚度降低，电动机在接近2f的频率范围发生共振，因而使定子振动增大，结果产生异常振动。

2.气隙不均匀引起的电磁振动

分两种情况：一种是静态不均匀，见下面左侧图，另一种是动态不均匀，见下面右侧图，两者的振动特征并不完全相同。

静态气隙偏心产生的电磁振动特征：

a)电磁振动频率是电源频率的2倍 ，F=2f；

b)振动随偏心值的增大而增加，随电动机负荷的增加而增大；

c)气隙偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动难以区别。

动态气隙偏心产生的电磁振动特征：

a)转子旋转频率和旋转磁场同步转速频率的电磁振动都可能出现；

b)电磁振动以1/2sf周期在脉动，在电动机负荷增加，s加大时，其脉动节拍加快；

c)电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。

3.转子导体异常引起的电磁振动

笼型异步电动机因笼条断裂，绕线型异步电动机由于转子回路电气不平衡，都将产生不平衡电磁力，这不平衡电磁力在转子旋转时是随转子一起转动的，其性质和转子动态偏心的情况相同，其发生的机理如下图所示。

转子导体异常引起的电磁振动的特征：

a)转子绕组异常引起电磁振动与转子动态偏心所产生的电磁振动的电磁力和振动波形相似，现象相似，较难判别；

b)电动机负荷增加时，振动随之增加，当负载超过50%以上时较为显著；

c)若对电动机定子电流波形或振动波形作频谱图中，基频两边出现±2sf的边频、根据边频与基频幅值之间的关系，可判断故障程度。

正常的电流频谱图

一根断条时电流频谱图

 转子不平衡产生的机械振动

电动机转子失衡原因：

a)转子质量分布不均匀，产生重心位移，与转子中心不同心；

b)转子零部件脱落和移位，绝缘收缩造成绕组移位、松动；

c)联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡；

d)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：

a)振动频率与转频相等；

b)振动值随转速增高而加大，与电机负载无关；

c)振动值以径向为最大，轴向很小。

滚动轴承异常产生的机械振动

由于滚动轴承损坏、设计和制造中的误差，在运行中会出现机械振动。

a)滚动轴承损坏

b)加工和装配不良

   特征：振动幅值以轴向为最大；振动频率和旋转频率相同。

c)轴承非线性特性引起振动

   特征：振动频率是旋转频率的整数或分数倍；振动是轴向的；振动和转速密切相关。

滑动轴承异常产生的机械振动

a)油膜涡动引起异常振动

特征：

（1）振动频率低于转子旋转频率f的一半，通常为0.42-0.48f；

（2）油膜涡动的振动是径向的；

（3）油膜涡动往往是突然出现的，诊断的方法是油膜涡动后，改变润滑油的粘度和温度，振动就能减轻或消失。

b) 油膜振荡产生的异常振动

特征：

（1）振动频率等于转子一阶临界转速，工作转速接近一阶临界转速2倍的大型高速柔性转子电动机，极易发生油膜振荡；

（2）油膜振荡是一种径向振动；

（3）减少转子不平衡、降低润滑油的粘度和提高油温，能使油膜振荡消失。

不对中引起的机械振动

由于转子不对中引起的振动特征：

a)径向振动以二倍频为主，常伴有一倍频和三倍频

b)轴向振动也较大，以二倍频为主，伴有一倍频和三倍频

c)振动随负荷增大而增大

d)轴承如果不对中，径向振动较大，而且振动不稳定。

e)相位差180°

解决振动的问题要对症下药，搞清楚振动特征，然后根据特征来判定原因并解决；当然，有的时候振动特征不明显，或者出现多种振动特征，就要做进一步的测试分析，或者采用排除法来解决。