摘要：電機(jī)是目前國民經(jīng)濟(jì)中使用最為廣泛的能量轉(zhuǎn)換電磁機(jī)械裝置。由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其故障不但有旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障特點(diǎn)，更有其特殊性。本文就異步電動(dòng)機(jī)的故障特點(diǎn)和狀態(tài)監(jiān)測時(shí)所表現(xiàn)出的特有的故障圖譜，對(duì)電機(jī)故障進(jìn)行綜合分析，以及對(duì)電機(jī)進(jìn)行故障診斷時(shí)的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)加以論述，希望能為安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保等工作做出貢獻(xiàn)，更希望得到老師作和同仁們的批評(píng)指教。促進(jìn)振動(dòng)分析技術(shù)的進(jìn)步。 關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測、電機(jī)、振動(dòng)、故障、診斷。 電機(jī)是一種進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各個(gè)領(lǐng)域均得到了日益廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)中百分之九十六的能量轉(zhuǎn)換，都是利用電機(jī)得以實(shí)現(xiàn)的。隨著電機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及變頻器等節(jié)能裝置的廣泛使用，電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測和故障分析技術(shù)也有了新的發(fā)展。本文簡述了異步電機(jī)常見故障和實(shí)際維護(hù)過程中所監(jiān)測的電機(jī)故障特有的狀態(tài)圖譜，對(duì)其進(jìn)行粗淺的論述，希望為我公司的技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)一點(diǎn)微薄的力量，更希望得到同志們的批評(píng)指教。 一、 常用三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)和常見故障 三相異步電動(dòng)機(jī)主要由靜止部分（簡稱定子）和旋轉(zhuǎn)部份（轉(zhuǎn)子）組成。為了保證轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子與定子之間有一定的間隙，稱為氣隙。另外還有端蓋和風(fēng)扇等附屬結(jié)構(gòu)。定子包括機(jī)座、定子鐵心、定子繞組三部分。轉(zhuǎn)子包括園子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部份組成。轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙，是電機(jī)磁路的一部份，氣隙越小，空載電流越小，電機(jī)的功率因數(shù)也就越高，但氣隙越小對(duì)電機(jī)的加工和裝配精度要求也就越高，因此電機(jī)的氣隙是經(jīng)過周密的計(jì)算并有嚴(yán)格規(guī)定的。電機(jī)故障中的氣隙振蕩也具有特征圖譜，可以通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行診斷分析。 三相異步電機(jī)的故障多種多樣，同一故障可能有不同的表面現(xiàn)象，而同樣的表面現(xiàn)象也可以表現(xiàn)是由不同的原因引起的。 三相異步電動(dòng)機(jī)的常見故障（部分） 二、 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)對(duì)電機(jī)的故障診斷 1、振動(dòng)分析軟件對(duì)電機(jī)故障的診斷 電機(jī)與其它旋轉(zhuǎn)機(jī)械一樣，可能產(chǎn)生不平衡、不對(duì)中、機(jī)械松動(dòng)、軸承故障及共振等問題，還有電機(jī)的特有故障，例如：“轉(zhuǎn)子斷條或裂紋、轉(zhuǎn)子偏心、相位不平衡、定子鐵芯松動(dòng)、轉(zhuǎn)子彎曲或偏離磁場中心”等等，下面就振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的診斷分析進(jìn)行說明。 轉(zhuǎn)子故障 2、電流法分析軟件對(duì)電機(jī)故障的診斷 電機(jī)的工作電流包含了很多電機(jī)本身的以及驅(qū)動(dòng)工系統(tǒng)的信息。通過分析交流異步電機(jī)的電流信號(hào)來診斷電機(jī)電氣及機(jī)械故障的診斷方法叫電流法。 交流感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流比額定電流大許多倍，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生極大的熱應(yīng)力，其結(jié)果容易在轉(zhuǎn)子鑄條與端環(huán)接頭處產(chǎn)生裂縫，斷裂增大了電阻，引起相鄰鑄條電流也隨之增大，進(jìn)一步增加鑄條與端環(huán)接頭熱應(yīng)力的破壞，甚至可能造成轉(zhuǎn)子迭片的損壞。鑄條斷裂引發(fā)電流頒的改變，氣隙中將產(chǎn)生諧波磁通量，在電機(jī)的電流頻譜中，電源頻率兩側(cè)均出現(xiàn)邊頻帶，轉(zhuǎn)子故障越嚴(yán)重，邊頻帶越多，且幅度越大。 軸彎曲、軸承磨損及電磁不平衡，均可造成轉(zhuǎn)子與定子之間的靜態(tài)故障，此時(shí)電機(jī)電流的高頻部份將出現(xiàn)故障特征信息。下面是電流法故障特征及診斷分析方法。 電機(jī)故障特征及分析原因 3、幾點(diǎn)說明 （1）轉(zhuǎn)差率（S）的計(jì)算方法： S=L*N/N1 其中，N——轉(zhuǎn)速 N1——同步轉(zhuǎn)速，N1=60F/P F——電源頻率 P——電源磁極對(duì)數(shù) （2）線槽通過頻率的計(jì)算方法： F*Rs(1-S)/P F——電源頻率 Rs——轉(zhuǎn)子上的線槽數(shù) S——轉(zhuǎn)差率 （3）邊頻帶的計(jì)算方法： P*S*F P——電機(jī)的磁極對(duì)數(shù) S——轉(zhuǎn)差率 F——電機(jī)電源頻率 三、狀態(tài)監(jiān)視的實(shí)際應(yīng)用 中國兵器華錦公司循環(huán)水泵電機(jī)故障診斷報(bào)告 企業(yè)名稱：供水車間 設(shè)備名稱：2#循環(huán)水泵電機(jī) 設(shè)備編號(hào)：002 數(shù)據(jù)類型：速度(mm/s) 分析頻率：1000Hz 采樣點(diǎn)數(shù)：1024 采集時(shí)間：2007-06-09 10:06:53 診斷結(jié)果： 該電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)經(jīng)過了變頻調(diào)速，通過實(shí)際測量和頻域頻譜分析確定，該電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為2250rpm。因此它的一倍頻為37.5，二倍頻是75。 頻域圖譜顯示： 一倍頻37.5及其附近有較大的峰值，例如：35、40、42.5等。 二倍頻75及其附近也出現(xiàn)另外幾個(gè)峰值，例如出現(xiàn)在77.5。 說明一、二倍頻等可能存在著邊頻帶. 根據(jù)公式： S==1-N/N1 ==1-37.5/40 ==0.0625 邊頻帶====P*S*F ====1*0.0625*40 ====2.5 一倍頻為37.5。其邊頻帶的頻譜值應(yīng)該是35、40、42.5等，在其數(shù)值上均出現(xiàn)了突出的峰值，甚至有的數(shù)值大于一倍頻處的峰值。 二倍頻為75，加上邊頻帶2.5，其峰值在77.5 等處，也出現(xiàn)了突出的峰值。 以此類推，三倍頻為112.5 。其邊頻帶為115，但由于數(shù)值不在前五項(xiàng)之內(nèi)，所以未能顯示其數(shù)值，只能從圖形中我們看出分量峰值。 頻域圖譜中我們可以看出，邊頻帶對(duì)電機(jī)故障反映。 幾幅頻域圖譜中的峰值數(shù)值均超過規(guī)定的安全數(shù)值,“3”。進(jìn)一步證明了該電機(jī)存在著嚴(yán)重問題。 根據(jù)LM—8900診斷規(guī)則，在確認(rèn)一倍頻，二倍頻，三倍頻均存在振動(dòng)分量，且有邊頻帶峰值的出現(xiàn)，表明轉(zhuǎn)子存在裂紋和斷條。 從軸心軌跡的測量中我們可以看出，由于轉(zhuǎn)子斷條，電機(jī)軸伸端表現(xiàn)出典型的嚴(yán)重不對(duì)中，“水滴狀”圖形，軸末端表現(xiàn)出典型的轉(zhuǎn)子不平衡，“橢圓狀”圖形。這些都是電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條特有的性狀圖譜。 診斷意見： LM—8900狀態(tài)監(jiān)測儀在對(duì)華錦公司供水車間2#循環(huán)水泵電機(jī)診斷時(shí)，通過時(shí)域、頻域、軸心軌跡以及電機(jī)自診斷分析軟件的診斷認(rèn)為，電機(jī)存在轉(zhuǎn)子斷條故障的特征頻率，初步診斷該電機(jī)為電氣故障，主要懷疑轉(zhuǎn)子斷條。并且定子繞組和其它部件也存在一定的損壞，建議立即停止運(yùn)行，進(jìn)行修復(fù)。 在判斷出故障原因之后，我們對(duì)電機(jī)進(jìn)行了檢修，證明了我們對(duì)故障判斷的準(zhǔn)確性。 結(jié)束語 正如我們前面所說，電機(jī)故障的一種表現(xiàn)形式常常是多種原因造成的。當(dāng)電機(jī)故障原因不明確時(shí)就對(duì)電機(jī)進(jìn)行拆卸檢修，常常會(huì)出現(xiàn)檢測手段落后，而造成錯(cuò)誤的判斷等問題出現(xiàn)。例如：250KW以上的電機(jī)，每次解體檢修的費(fèi)用很高，大約在5萬元以上，而在弄不清電機(jī)故障的情況下，倉促進(jìn)行檢修，常常會(huì)出現(xiàn)對(duì)電機(jī)故障判斷不準(zhǔn)和故障原因診斷不全等問題，達(dá)到不檢修的效果。所以正確判斷電機(jī)的故障進(jìn)行徹底的維修，將節(jié)約大量的檢修費(fèi)用，起到事半功倍的效果。 利用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行診斷，可以在不停機(jī)的情況下對(duì)電機(jī)的運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，不但能防止電機(jī)重大故障的發(fā)生，同時(shí)也對(duì)電機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性做到準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。由于電機(jī)作為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的特殊性，診斷的方法很多，例如我們前面提到的電流法故障診斷，配合狀態(tài)監(jiān)測振動(dòng)分析技術(shù)共同判斷故障的方法等等，這些診斷技術(shù)可以根據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣進(jìn)行有利的組合，以達(dá)到最佳效果。 參考文獻(xiàn)： a)常用電機(jī)與變壓器技術(shù)問答------機(jī)械工業(yè)出版社 b)設(shè)備故障診斷技術(shù)及應(yīng)用--------北京利盟騰飛科技發(fā)展有限公司《內(nèi)部資料》