电机振动故障分析

常用电机振动异常的识别与诊断

徐宁

（首钢矿业公司电修公司）

摘要：本文主要介绍了电机出现振动的原因，从机械和电气两个方面做了详细的说明，并提出了具体的解决办法，对电机使用寿命的提高及维护保养具有一定的指导意义。

关键词：电机振动机械电磁振动幅值

1前言

在日常工作过程中，电机出现振动是比较常见的一种故障，若不及时消除，就会影响设备的安全稳定运行。众所周知，电机的结构同时包含电气和机械两部分，也可以说是电气和机械的结合点。所以说对电机的振动故障原因也要分成两部分。一般来讲，电机振动是由于转动部分不平衡引起的，主要是由机械故障或电磁故障两个主要方面的原因引起的。

1 机械振动产生的原因分析

1.1 转子不平衡产生的机械振动

转子不平衡的原因

①电机转子质量分布不均匀，产生重心位移，与转子中心不同心。

②转子零部件脱落和移位，绝缘收缩造成绕组移位、松动。

③联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡。

④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

①振动频率与转频相等

②振动值随转速增高而加大，与电机负载无关。

③振动值以经向为最大，轴向很小。

当地脚螺丝松动时，电机的转频和电机定子固有频相近时，由于转子不平衡共振将产生异常振动，造成电机结构件的破坏和疲劳。

1.2滑动轴承由于油膜涡动产生振动

产生的原因：

在轴承比负载较小，轴颈线速度叫高，特别是大型告诉的柔性转子电机中易

发生，轴承经过长期运行，间隙变大，或润滑油粘度大，油温低，轴承负载轻等互相造成油膜加厚，轴承油膜动压不稳定而产生振动。

滑动轴承油膜滑动的特征：

①振动频率略低于转子回转频率的Fr的一半，约为0.42―0.48Fr .

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偶，改变油的粘度和温度振动就能减轻和消失。

1.3滑动轴承由于油膜振荡产生振动

油膜振荡产生的原因：

油膜振荡产生的原因和油膜涡动的原因相同，也是油膜动压不稳造成的。

当转子回转频率增加时，油膜涡动频率随之增加，两者关系近似保持不变的比值约0.42―0.48之间，当转轴的回转频率达到其一阶临界转速的2倍时，随着转子回转频率的增加，涡动频率将不变，等于转子的一阶临界转频，而与转子回转频率无关，并出现强烈的振动，这种现象为油膜振荡，产生强烈振动的原因是油膜涡动与系统共振，两者相互激励，相互促进的结果。

对油膜振荡来说，除了油膜性质改变以外，转子不平衡量的增加和地脚螺丝的松动都会诱导油膜振荡的发生。

油膜振荡的特征：

①振荡频率等于转子的一阶临界转速，工作转速接近一阶临界转速2倍的大型，告诉柔性转子电机极易发生油膜振荡。

②油膜振荡是径向振动。

③减少转子不平衡，降低润滑油粘度和提高油温，能使油膜振荡消失和减轻。

1.4加工和装配不良产生振动

产生的原因：

与轴承内孔配合的轴颈和轴肩加工不良或由于轴弯曲等原因，使轴承内圈装配后，其中心线与轴中心线不重合，轴承每转一周，轴承受一次交变的轴向力作用，使轴承产生振动。

振动的特征：

①振动幅值以轴向为最大。

②振动频率与转频相同。

1.5安装时，轴线不对中引起振动；

机组安装后，电机和负载机械的轴心线应该一致相重合，当轴心线不重合时，电动机在运行时就会受到来自联轴器的作用力而产生振动。不对中分为3种情况。

①轴心线平行不对中（偏心不对中），就是电动机与负载机械轴心线虽然平行，但不重合，存在一个偏心距，随电机转动，其轴伸上就受到一个来自联轴器的一个径向旋转力的作用，使电机产生径向振动，振幅与偏心距大和转速高低有关，频率是转频的2倍。

②轴心线相交不对中，当电动机与负载机械轴心相交时，联轴器的结合面往往出现“张口”现象。电动机转动时，就会受到联轴器的一个交变的轴向力作用，产生了轴向振动，产生了轴向振动，频率与转频相同。

③轴心线既相交又偏心的不对中：

在实际安装中，以上两种不对中情况往往同时存在，特征如下：

1、径向振动出现1倍频，2倍频振动，2倍频成份大。

2、轴向振动出现1倍频，2倍频，3倍频，转子轴向振动幅值为径向振动的50%以上。

3、轴心线不重合的偏差越大，振动也越大。

4、电动机单独运行时，振动消失。

⑽机械松动引起的振动

机械松动分为结构件松动和转动部件松动。

造成松动的原因：

①由于安装不良和长期磨损，轴承与轴或端盖孔具有较大间隙或过量不足。风扇和转轴配合松动，转子铁心与轴（或支架）配合松动。

②电机的机座或轴承安装不良，底座不平，地脚螺丝不紧等。

③基础和机座损坏。

机械松动故障引起振动的特征：

①径向振动较大，尤其垂直方向振动大。

②有时含有1/2倍，3/2倍等分数频分量。

③时域波形杂乱，有明显的不稳定的非周期信号。

④轴向振动很小或正常。

2 电磁振动产生的原因分析

电气部分的故障是由电磁方面的原因造成的，主要包括：交流电机定子接线错误、绕线型异步电动机转子绕组短路，同步电机励绕组匝间短路，同步电机励磁线圈联接错误，笼型异步电动机转子断条，转子铁心变形造成定、转子气隙不均，导致气隙磁通不平衡从而造成振动。

2.1三相交流电机定子异常产生的电磁振动

定子电磁振动异常的原因：

①定子三相磁场不对称，如电网三相电压不平衡。因接触不良和断线造成单相运行，定子绕组三相不对称等原因，都会造成定子磁场不对称，而产生异常振动。

②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。

③电磁底脚线条松动，相当于机座刚度降低使定子振动增加。

定子电磁振动的特征：

①振动频率为电源频率的2倍，F=2f

②切断电源，电磁振动立即消失

③振动可以在定子机座上和轴承上测得

④振动强度与机座刚度的负载有关

2.2气隙静态偏心引起的电磁力

电机定子中心与转子轴心不重合时，定、转子之间气隙将会出现偏心现象，偏心固定在一个位置上，在一般情况下，气隙偏心误差不超过气隙平均值的上下10%是允许的，过大的偏心值产生很大的单边磁拉力。

气隙静态偏心产生的原因：

①电磁振动频率是电源频率的2倍 F=2f。

②振动随偏心值的增大在增加，随负载增大而增加。

③断电后电磁振动消失。

④静态偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动非常相似，难以区别。

2.3气隙动态偏心引起电磁振动

偏心的位置对定子是不固定的，对转子是固定的，因此偏心的位置随转子而转动。

气隙动态偏心产生的原因：