电机轴承座振动的原因

电机轴承座振动的原因-电机使用常识资料

功率1.6MW、转速592r／min的交流电动机驱动减速机；减速机中心距为 1400mm，采用滑动轴承支撑，齿轮副的小齿轮齿数z1=29，大齿轮齿数z2=171；减速机带动 500人字型齿轮座中轴转动；齿轮轴通过万向节带动三辊开口式型轧机运转。近年来，随着新品种相继开发和产量不断增加，500主机列生产负荷不断加大，故障也随之增加。2003年2月，1400减速机高速轴发生烧瓦事故，抢修时发现轴颈磨损。更换轴瓦后，1.6MW电机轴承座出现异常振动，导致负荷端轴承座振裂。检修电机时，考虑到轴承座振动大，遂将电机轴瓦顶间隙稍稍加大。减速机高速轴受力分析表明，过钢时高速轴受到轧制力作用要上升，故在重新找正时使电机中心高出减速机中心0.15mm，以平衡减速机受力时的上浮。做此调整后电机轴承座振动仍严重，额定电流下振动较小，超过200-300A时振动相当严重，同时伴有丢转现象。振动有一定的周期性，咬钢时冲击振动增大，每次振动高峰持续3-4s。

一、振动数据采集

检修时多次检查电机与减速机联轴器对中性，偏差均不大于0.5rnm，因此对轴承座振动影响不大。

我们用武汉立德公司的数据采集器，采集电机两轴承座的振动数据，谱图如图2所示。可以看出：（1）9Hz左右的转频幅值特征明显；（2）3X、5X倍频比较明显。同时观察到振动较大或超负荷时电机发出低沉轰鸣声；在过临界转速区时振动无明显变化。

二、原因分析

1．9Hz左右的转频幅值判定为转子不平衡造成。检修时，将电机转子水平放置，调整好水平后，再旋转90°检验，发现转子向下弯曲。

2．减速箱输人端联轴节部分间隙过大。9Hz左右的转频及其3X(28Hz)、5X（45Hz）幅值较大，是松动的特征。这是因为所用弹性柱销联轴器销孔直径50mm，而橡胶棒直径仅有46mm，因而造成配合间隙过大。

3．减速箱齿轮啮合间隙较大。啮合频率的带宽窄，冲击能量集中，易造成齿裂。280Hz左右的频率及其2X（559Hz）幅值较大。拆检发现，齿顶间隙大，轮齿磨

损。

三、解决措施及效果

据此决定采取以下改进措施。

1．对电机转子进行动平衡。

2．更换电机与减速机的弹性柱销联轴器，并找正。

3．橡胶棒的直径改为47.5mm。

4．调整减速机两轴，保证齿顶间隙，同时确保两轴平行。

5．更换电机负荷端轴承座。

经解体检修减速机、电机轴瓦及人字齿轮座，更换电机轴瓦座、弹性联轴器、齿轮座中轴轴瓦和下轴瓦；对各轴瓦进行研配；调整减速机齿轮副间隙；对各联接轴找正，并对电机转子进行动平衡。修好后试车，轴承座振动消除，运行状态良好。

交流异步电机振动故障诊断技术-电机使用常识资料

交流感应异步电机振动故障诊断是通过对电机轴承振动、定子线圈电流、定子轴向磁通、转子轴电压及电流等数据的收集，应用对这些数据的分析技术，掌握电机的状态，为检修决策提供可靠依据。

一、感应电机的振动故障诊断

1．振动故障诊断技术

电机轴承处的振动信息可以判定电机的定子或转子偏心、定子或转子的铁芯短路及松动、转子条或端环缺陷、转子热弯曲、电源接头松动或断开等故障。（1）定子。电机定子故障包括定于偏心、定子铁芯短路或松动。这些故障均产生2?L（?L为电源频率）下的大振动，若切断电机电源，2?L频率下的振动立即消失。

（2）转子偏心。偏心的转子可在转子与定子间产生可变气隙，从而引起脉冲振动（通常振动在听与转速的谐波频率之间人常需用细化谱分离出所与转速的谐

波频率。偏心的转子产生2?L及其两侧的?P（极通过频率边带）。极通过频率本身也出现在低频处。?P常见值的范围在20-120r/min（0.3-2Hz）内，软地脚或不对中故障造成的壳体变形常会引起气隙变化。

（3）转子。断裂的转子条或短路环，转子条与短路环间接触不良，或者短路的转子铁芯均产生1X转速频率的大振动及其两侧极通过频率边带。此外，还可产生二、三、四、五倍转速谐波频率两侧的极通过频率边带。转子条通过频率（即RBPF，等于转子条数×转子转动频率）及其谐波频率两侧的2?L边带说明转子条存在松动或脱开情况。转子条松动和端环间的电弧常显示出很高幅值的 2RBPF 且伴随2?L边带，但是 1RBPF频率的振动幅值不增大。

（4）电气相位故障诊断。由于松动或断裂接头的相位问题可产生2?L频率下的较大振动，且两侧伴有1／3 ?L的边带。2?L处的振动幅值随时间延续将变得更大。偶尔接触的故障接头问题尤为严重，必须及时处理。

（5）转子热弯曲故障诊断。电机转子的热弯曲主要由电机断裂转子条、短路的铁芯等故障引起，它们在局部产生大量的热，导致转子弯曲变形，严重者可使转子与定子碰摩。转子弯曲将会产生很大的电磁力和不平衡力，生成更多的热量，使转子弯曲更为严重。

转于热弯曲时，1X转速频率的振动幅值随时间延长而增大，振幅值受定子电流的影响，振动特征类似于转子不平衡。热弯曲故障明显时，同一转子的两侧轴承轴向1X相位差以及同侧轴承轴向的上与下、左与右的相位差均为180°。

2．感应电机电气故障诊断

通过对电机定子电流频谱、磁通频谱、轴电压与电流分析可以诊断定子或转子故障。

（1）电流故障诊断

? ①转子条。当转子回路出现故障时，在定子电流频谱图上，电源频率两侧将出现一个边频带（±?P），转速的波动使电流以电源频率为中心，在±?P上。下限之间变化。由于电机定子中三次谐波磁通的调制作用，使得转速和电流波动更加明显。由基频与边频电流幅值的比值可以推断断裂的转子条数目。

转子条故障的严重程度与检修策略可参考夏洛特联合技术公司的“电动机电流分析严重程度和推荐的修正措施表”。

②气隙偏心。气隙偏心往往会造成振动值超限、定于与转子碰擦等故障。气隙偏心分为静态偏心和动态偏心两种。静态偏心是由定子铁芯的椭圆度或装配不正确造成的；动态偏心是由转轴弯曲、轴颈椭圆、临界转速时的机械共振及轴承磨损等造成。

气隙偏心在定子电流中以谐波形式反映出来，因此其特征频谱成分可以通过检测电流频谱获得。

气隙偏心特征频率可依照下列公式计算

式中：为任意整数，静偏心时， =0；动偏心时， =1、2、3……。为任一整数；s为转差率，s=1-（n·P）（60·?1），n为电机转速（r／min），P为电机磁极对数；为奇整数，取1，3，5…。

根据特征频率分量大小和变化情况，就可以确定转子在气隙中的动态位移值。（2）磁通故障诊断

电机电气参数的改变将导致转子或定子线圈磁场的不对称，并反映在轴向电磁频谱中。转子条的状态可通过分析电源频率两侧的极通过频率边带得到。从磁通频谱的低频可发现电源电压不平衡、匝间短路等故障。电源电压不平衡分析是对比其特征频率的变化情况；匝间短路是通过对比电源频率两侧转速频率边带的振幅变化确定的。磁通频谱的高频分析可以发现转子条或定子槽问题，具体而言是分析其通过频率的边带族变化情况。

（3）轴电压及电流故障诊断

转轴两端对地的电位差为轴电压，轴电压较高往往与电机设计、制造缺陷，各种故障及非正常的电源条件有关。因此，对轴电压的检测和分析能发现电机存在的缺陷，并可监视电机铁芯和绕组的劣化过程，避免轴电压击穿轴承油膜，在电机轴颈和轴瓦表面电弧放电而产生蚀点，破坏轴颈和轴瓦的配合。

二、实例分析

1．电机转子条断裂和端环裂纹故障诊断

某立式凝结泵是将凝汽器集水井内凝结水输送至国热系统的关键设备，其 500kw 鼠笼式电机的顶部轴承处最大振幅为170μm，额定负荷时线圈温度高达? 115℃，比同负荷下的其它电机线圈温升高许多。

（1）电流分析。图 1中，电机转速n=1493r/min，磁极数为4，极通过频率为