电动机振动测量与故障诊断
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D
140
11.0
A：新投入使用的机器 B：长期连续运行的机器 C：非连续长期运行，应采取维修措施 D：可导致机械损坏
表2 电机轴高H：160mm＜H＜315mm、 功率中等的机械振动烈度
支撑结构
区域边界
位移 μm
速度 mm／ s
刚性
A/B
22
1.4
B/C
45
2.8
C/D
71
三、振动测量的几个基本概念 1、振动位移
物体在某一段时间内，如果由初位置移到末位置， 则由初位置到末位置的有向线段叫做位移。
2、振动速度
速度是描述质点运动快慢和方向的物理量，等于位 移和发生此位移所用时间的比值，表示物体运动的 快慢程度。
v=s/Δt ， v：速度矢量，单位：m/s s：位移矢量，单位：m t：时间，单位：s
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：
一步诊断。反之，对电机进行精密诊断。
2、故障状态和部位诊断
此为精密诊断，一般采用振动传感器对电机的振 动状态信息进行拾取、储存，对电机的振动频谱 进行分析，分离出与故障的有关信息，准确判断 电机振动的故障状态和部位。
3、故障类型和原因分析
一般使用故障特征库或专家系统对振动进行分析 ，准确查找电机的振动部位和振动原因。
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。
四、振动测量
1、便携式测振笔TV260 2、测量点
图1 电机的测点配置
图2 座式轴承电机的 测点配置
图3 端盖式电 机的测点配置
图4 立式电机的 测点配置
3、电动机测试条件 （1）键 电机空载应带半键 （2）固定转速交流电机在符合标准的正弦 波、额定电压下测量。 （3）变频电机应在全转速范围内测量都不 超出规定值 （4）安装条件---自由悬置和钢性安装 钢性安装：
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
（4）、机械松动引起的振动
三相交流电机在正常运转时，机座上受到
一个频率为电网频率2倍的旋转力波的作用， 而可能产生振动，振动大小与旋转力波的 大小和机座的刚度直接有关。 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。
GB10068-2008电机的机械振动的测量、评定及限值
GB6075.3-2001(ISO10816 -1998)电机轴高＞315mm、 功率300kW～50MW的大型旋转机械振动烈度
支撑结构 区域边界 位移 μm 速度 mm/s
刚性
A/B
29
2.3
B/C
57
4.5
C/D
90
7.1
挠性
A/B
45
气隙静态偏心产生特征： 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。
（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： ①转子的转轴弯曲 ②转子铁心与转轴或轴承不同心。 ③转子铁心不圆
谢谢大家！！！
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。
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）气隙静态偏心引起的电磁振动
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。
v=s/Δt ， v：速度矢量，单位：m/s s：位移矢量，单位：m t：时间，单位：s
3、振动加速度 加速度（Acceleration）是速度变化量与发生
这一变化所用时间的比值（△V/△t），是描述这一变化 所用时间的比值（△V/△t），是描述物体速度改变快慢 的物理量，通常用a表示，单位是m/s^2。
气隙动态偏心产生电磁振动的特征；
①转子旋转频率和定子磁场旋转频率的电磁振动都可 能出现。
②电磁振动的振幅随时间变化而脉动（振），脉动的 频率为2sf,周期为1/2sf 当电动机负载增加，S加大， 其脉动节拍加快。 ③电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。 ④断电后，电磁振动消失，电磁噪声消失。
3、振动加速度 加速度（Acceleration）是速度变化量与发生
三、振动测量的几个基本概念 1、振动位移
物体在某一段时间内，如果由初位置移到末位置， 则由初位置到末位置的有向线段叫做位移。
2、振动速度
速度是描述质点运动快慢和方向的物理量，等于位 移和发生此位移所用时间的比值，表示物体运动的 快慢程度。
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。
④在定子电流波形作频谱分析，在频图图中，基频两 边出现 的边频。 ⑤同步电动机励磁绕组但匝间短路，能引起f/p 频率 （转频）的电磁振动和噪声，无节拍脉动振动现象与 转子不平衡产生的机械振动相似。 ⑥断电后，电磁振动和电磁噪声消失。
2、机械振动 （1）、转子不平衡产生的机械振动； 转子不平衡的原因
（4）、转子绕组故障引起的电磁振动。
笼形电机笼条断裂，绕组异步电机由于转子回路电气 不平衡都将产生不平衡电磁力。转子绕组故障产生的 原因： ①笼条铸造质量不良，产生断条和高阻。
②笼形转子因频繁起动，电机负载大产生断条或高阻。
③饶式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生 不平衡电磁力。 ④同步电动机磁绕组匝间短路。 转子绕组故障引起电磁振动的特征： ①转子绕组故障引起电磁振动与转子动态偏心产生的
（2）、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。
（3）、安装时，轴线不对中引起振动；
电磁振动，波形相似，现象相似，较难区别，振动频 率为f/p ，振幅以2sf的频率在脉动、电动机发生与脉动 节拍一致的电磁噪声。
②在空载或轻载时，振动与节拍噪声不明显，当负载 增大时，这种振动和噪声随之增加，当负载超过50% 时，现象较为明显。
③在定子的一次电流中，也产生脉动变化其脉动节拍 频率为2sf。
电动机振动故障的诊断
一、电动机振动值的标准
1、GB10068-2008电机的机械振动的测量、评 定及限值 2、ISO-10816《机械振动——通过测量机械的 非旋转部件来对机械振动进行评价》 3、GB50170-2006 电气装置安装工程 旋转电机 施工及验收规范 4、检修规程
GB10068-2000电机的机械振动的测量、评定及限值
4.5
挠性
A/B
37
2.3
B/C
71
4.5
C/D
113
7.1
同步转速
GB50170双倍 振幅值 检修规程
3000 0.05
0.06
电机振动值标准 1500 0.085
0.10
1000 0.10
0.13
750以下 0.12
0.16
二、电机振动异常的识别与诊断
1. 电磁振动 （1）定子异常产生的电磁振动
电
动
机
振 动
电动机振动测量与
测
故障诊断
量
与
故
障
诊
断
一、为什么测量电机振动
电动机和其它机械设备一样，在运行中存在能量、热 量、磨损、振动等物理和化学参数的变化，这些信息 的变化直接或间接反应电动机的运行状况，测量电机 的振动值能有效的诊断出电机的故障。
二、电机振动诊断过程
1、异常诊断 使用便携式测振仪对电机的进行振动测量能有效的对 电动机的运行状况得出概括性的评价，对电机的早期 故障进行诊断和趋势控制。若果正常则不对电机做进
140
11.0
A：新投入使用的机器 B：长期连续运行的机器 C：非连续长期运行，应采取维修措施 D：可导致机械损坏
表2 电机轴高H：160mm＜H＜315mm、 功率中等的机械振动烈度
支撑结构
区域边界
位移 μm
速度 mm／ s
刚性
A/B
22
1.4
B/C
45
2.8
C/D
71
三、振动测量的几个基本概念 1、振动位移
物体在某一段时间内，如果由初位置移到末位置， 则由初位置到末位置的有向线段叫做位移。
2、振动速度
速度是描述质点运动快慢和方向的物理量，等于位 移和发生此位移所用时间的比值，表示物体运动的 快慢程度。
v=s/Δt ， v：速度矢量，单位：m/s s：位移矢量，单位：m t：时间，单位：s
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：
一步诊断。反之，对电机进行精密诊断。
2、故障状态和部位诊断
此为精密诊断，一般采用振动传感器对电机的振 动状态信息进行拾取、储存，对电机的振动频谱 进行分析，分离出与故障的有关信息，准确判断 电机振动的故障状态和部位。
3、故障类型和原因分析
一般使用故障特征库或专家系统对振动进行分析 ，准确查找电机的振动部位和振动原因。
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。
四、振动测量
1、便携式测振笔TV260 2、测量点
图1 电机的测点配置
图2 座式轴承电机的 测点配置
图3 端盖式电 机的测点配置
图4 立式电机的 测点配置
3、电动机测试条件 （1）键 电机空载应带半键 （2）固定转速交流电机在符合标准的正弦 波、额定电压下测量。 （3）变频电机应在全转速范围内测量都不 超出规定值 （4）安装条件---自由悬置和钢性安装 钢性安装：
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
（4）、机械松动引起的振动
三相交流电机在正常运转时，机座上受到
一个频率为电网频率2倍的旋转力波的作用， 而可能产生振动，振动大小与旋转力波的 大小和机座的刚度直接有关。 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。
GB10068-2008电机的机械振动的测量、评定及限值
GB6075.3-2001(ISO10816 -1998)电机轴高＞315mm、 功率300kW～50MW的大型旋转机械振动烈度
支撑结构 区域边界 位移 μm 速度 mm/s
刚性
A/B
29
2.3
B/C
57
4.5
C/D
90
7.1
挠性
A/B
45
气隙静态偏心产生特征： 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。
（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： ①转子的转轴弯曲 ②转子铁心与转轴或轴承不同心。 ③转子铁心不圆
谢谢大家！！！
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。
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）气隙静态偏心引起的电磁振动
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。
v=s/Δt ， v：速度矢量，单位：m/s s：位移矢量，单位：m t：时间，单位：s
3、振动加速度 加速度（Acceleration）是速度变化量与发生
这一变化所用时间的比值（△V/△t），是描述这一变化 所用时间的比值（△V/△t），是描述物体速度改变快慢 的物理量，通常用a表示，单位是m/s^2。
气隙动态偏心产生电磁振动的特征；
①转子旋转频率和定子磁场旋转频率的电磁振动都可 能出现。
②电磁振动的振幅随时间变化而脉动（振），脉动的 频率为2sf,周期为1/2sf 当电动机负载增加，S加大， 其脉动节拍加快。 ③电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。 ④断电后，电磁振动消失，电磁噪声消失。
3、振动加速度 加速度（Acceleration）是速度变化量与发生
三、振动测量的几个基本概念 1、振动位移
物体在某一段时间内，如果由初位置移到末位置， 则由初位置到末位置的有向线段叫做位移。
2、振动速度
速度是描述质点运动快慢和方向的物理量，等于位 移和发生此位移所用时间的比值，表示物体运动的 快慢程度。
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。
④在定子电流波形作频谱分析，在频图图中，基频两 边出现 的边频。 ⑤同步电动机励磁绕组但匝间短路，能引起f/p 频率 （转频）的电磁振动和噪声，无节拍脉动振动现象与 转子不平衡产生的机械振动相似。 ⑥断电后，电磁振动和电磁噪声消失。
2、机械振动 （1）、转子不平衡产生的机械振动； 转子不平衡的原因
（4）、转子绕组故障引起的电磁振动。
笼形电机笼条断裂，绕组异步电机由于转子回路电气 不平衡都将产生不平衡电磁力。转子绕组故障产生的 原因： ①笼条铸造质量不良，产生断条和高阻。
②笼形转子因频繁起动，电机负载大产生断条或高阻。
③饶式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡，产生 不平衡电磁力。 ④同步电动机磁绕组匝间短路。 转子绕组故障引起电磁振动的特征： ①转子绕组故障引起电磁振动与转子动态偏心产生的
（2）、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。
（3）、安装时，轴线不对中引起振动；
电磁振动，波形相似，现象相似，较难区别，振动频 率为f/p ，振幅以2sf的频率在脉动、电动机发生与脉动 节拍一致的电磁噪声。
②在空载或轻载时，振动与节拍噪声不明显，当负载 增大时，这种振动和噪声随之增加，当负载超过50% 时，现象较为明显。
③在定子的一次电流中，也产生脉动变化其脉动节拍 频率为2sf。
电动机振动故障的诊断
一、电动机振动值的标准
1、GB10068-2008电机的机械振动的测量、评 定及限值 2、ISO-10816《机械振动——通过测量机械的 非旋转部件来对机械振动进行评价》 3、GB50170-2006 电气装置安装工程 旋转电机 施工及验收规范 4、检修规程
GB10068-2000电机的机械振动的测量、评定及限值
4.5
挠性
A/B
37
2.3
B/C
71
4.5
C/D
113
7.1
同步转速
GB50170双倍 振幅值 检修规程
3000 0.05
0.06
电机振动值标准 1500 0.085
0.10
1000 0.10
0.13
750以下 0.12
0.16
二、电机振动异常的识别与诊断
1. 电磁振动 （1）定子异常产生的电磁振动
电
动
机
振 动
电动机振动测量与
测
故障诊断
量
与
故
障
诊
断
一、为什么测量电机振动
电动机和其它机械设备一样，在运行中存在能量、热 量、磨损、振动等物理和化学参数的变化，这些信息 的变化直接或间接反应电动机的运行状况，测量电机 的振动值能有效的诊断出电机的故障。
二、电机振动诊断过程
1、异常诊断 使用便携式测振仪对电机的进行振动测量能有效的对 电动机的运行状况得出概括性的评价，对电机的早期 故障进行诊断和趋势控制。若果正常则不对电机做进