電機拍振，定子偏心故障以及轉子條故障的分析與處理

王斌　張建　王威

摘要：通過現場對電機進行振動檢測分析，發現一些設備故障源于電機拍振，定子偏心故障以及電機轉子條故障。進而通過振動測試分析，綜合診斷研究如何處理該類設備故障。

1 2倍電源頻率定義。

電機運行時，轉子在定子內腔旋轉，因電磁振動在空間位置上和旋轉磁場上是同步的。定子電磁振動頻率應為旋轉磁場頻率（f0/P）和電磁力極數（2P）之乘積2f0，也就是2倍的電源頻率。由此可知，電機在正常工作時，機座上受到一個頻率為電網頻率2倍的旋轉力的作用下，從而產生振動，振動的大小直接與基座剛度的大小有關。該振動常常和四極電機轉速的二倍頻率較為接近。

2 通過速度頻譜細化分析方法對電動機進行測試分析。

使用BH550，Emerson等儀器對該電動機進行測試分析，分析頻率和分析線數均是在建立數據庫時直接設定的，分析頻率為2000HZ，分析線數1600線（或者3200線）進行速度頻譜分析，采集設備時，徑向2倍頻較大，尤其軸向2倍頻大，初步可能判斷為電機和泵（其它設備）的不對中問題，這時候就需要進一步進行分析，將分析頻率修改為400HZ，分析線數改為6400線，提高分辨率，以便能夠更加確定是什么頻率。

2.1 提高分辨率后拍振案例圖譜。

如圖1所示：提高分辨率后再次采集到的振動數據分析。從泵端3HV（泵水平方向振動速度）處進行頻譜分析，在99.75HZ和100HZ處分別有兩個明顯的波峰，其中99.75HZ是電機轉頻2倍頻（電機轉速2990RPM），100HZ是電源頻率的2倍頻;時域波形中可以看到100HZ和99.75HZ同相時兩個信號疊加，幅值增大;反相時兩個信號相互抵消，幅值變小。因此可以判斷該設備出現了明顯的拍振現象。

2.2 單一定子偏心故障。

如圖2所示：當振動采集設備出現2倍頻較高時，這時需要對該設備進行細化分析，不要簡單的判定為設備對中方面故障，應提高分辨率后再次采集到的振動數據分析。如下圖從電機驅動端2HV（泵水平方向振動速度）處進行頻譜分析，只是在100HZ處有一個明顯的波峰。波形周期為100HZ，這是單一的電機定子偏心故障，它可能傳遞到泵端，還有可能泵端振動比電機端振動大。

2.3 電機轉子條（繞組）有異常。

如圖3所示：電機出現繞組有異常時，常常會在振動速度頻譜中出現電機轉子條通過頻率，并且嚴重時幅值較大。再對電機進行振動加速度頻譜進行采集，采集的頻譜中會出現明顯的轉子條通過頻率。而且在轉子條通過頻率兩邊會出現明顯的電源2倍頻的邊帶，邊帶幅值越大，說明故障越明顯。

3 故障機理

3.1 定子偏心故障機理。

定子偏心分為靜態偏心，動態偏心兩種，混合偏心和軸向變化偏心。主要包括電流狀態監測的偏心檢測，不平衡磁拉力和振動產生3個方面。以下圖說明了偏心故障主要區別在于最小氣隙位置會發生變化。

3.2電機拍振故障機理。

電機拍振主要是兩個頻率接近的激震源產生的振動疊加在一起造成的，由于頻率接近，周期也接近。每過一個周期兩個信號的相對相位就會有一定變化，接近同相時兩個信號疊加，幅值變大;接近反相的時候兩個信號相互抵消，幅值變小，造成波形總幅值的周期性波動。有時可以從聲音上進行辨別，振幅或大或小。從振動速度波形里可以進行分別。而電機出現拍振現象主要是電機轉速二倍頻和電源二倍頻引起。

3.3 轉子條故障機理。

電機轉子條故障在電機中較常見，只是故障嚴重程度而也。單一的轉子條故障可以明顯的看出轉子條通過頻率（轉子條通過頻率=轉子條數*電機轉速頻率）。

如果轉子條出現斷裂時，幅值會異常增大。

4? 處理方法。

4.1 拍振和定子偏心處理方法相同，主要是減小振動源。

1）.對電機四個地腳進行檢測，判斷是否由于四個地腳振動不均引起的。如果是，調整地腳方能減小或消除該故障。

2）.如發現電機軸承有松動或間隙問題時，可更換電機軸承以解決該類問題。如電機磁力中心線出現了偏移，需要在停機時對軸進行劃線，運行時用頻閃儀進行觀察磁力中心線是否跑偏。

3）.通過對中處理，能減小或消除該故障。

4）.確定是電機定心偏心故障，需要對電機進行拆檢進行修理。

4.2 電機轉子條（繞組）處理方法

如果轉子條通過頻率幅值較小，注意觀察即可，如嚴重需要檢查電機轉子條，對電機進行修理。

作者簡介：王斌，（1967.12），男，漢族，湖北宜昌，本科，高級工程師，油氣生產經營，工程技術。