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电动机的振动分析与故障诊断电动机在工业生产中扮演着重要的角色，但长期使用和不良操作可能导致其振动和故障。
本文将探讨电动机振动的原因以及故障的诊断方法，并提供解决这些问题的建议。
一、振动分析1. 振动的原因电动机振动的原因可能包括以下几个方面：a. 不平衡负载：不平衡负载可能是由于旋转部件的不均匀质量分布引起的，导致电动机产生振动。
b. 轴承故障：电动机的轴承在长期使用后可能会磨损、断裂或过度磨损，这会导致振动。
c. 轴偏心：轴偏心可能是由于组装问题或轴的变形引起的，会导致电动机产生振动。
d. 磁场不均匀：电动机的磁场不均匀可能与电磁线圈的设计和制造有关，这也会导致振动。
e. 失衡转子：电动机转子的失衡可能会导致振动，特别是在高速旋转时更容易出现问题。
2. 振动的影响电动机的振动不仅会影响机器的正常运行，还可能导致以下问题：a. 能源浪费：振动会导致电动机能量的损失，从而引起额外的能源消耗。
b. 设备损坏：持续的振动会导致电动机零部件的磨损加剧，甚至可能引起断裂或脱落。
c. 噪音污染：振动使电动机产生噪音，如果超过了正常水平，可能会引起噪音污染。
二、故障诊断1. 振动系统监测为了正确地诊断电动机振动问题，可以使用振动监测系统来采集数据并进行分析。
这些系统通常包括振动传感器、数据采集器和分析软件。
2. 数据分析通过收集到的振动数据进行分析，可以找到故障的迹象和原因。
常见的数据分析方法包括：a. 频谱分析：将振动信号转换成频谱图，通过分析频谱图可以确定故障频率和振动幅值。
b. 轨迹分析：通过绘制轴承振动的运动轨迹图，可以确定轴承的故障类型。
c. 时域分析：对振动信号进行时间域分析，可以了解振动信号的波形和振动特征。
3. 故障诊断根据分析结果，可以判断电动机的故障类型，并采取相应的修复措施。
常见的故障类型包括轴承故障、不平衡、磁场不均匀等。
三、解决方案1. 平衡校正对于因不平衡而引起的振动，可以采用平衡校正的方法来解决问题。
三相电机振动及噪声异常诊断案例，怎么判断？
一、设备简介
二极电机，额定功率 90KW；轴承型号：SKF 6314/C3叠片式挠性联轴器，振动标准（负载）：≤3.5mm/s，负载：单级、单吸、卧式离心泵。
二、问题描述
1、以电机驱动端水平测点为例，振动在（1.5-3.6）mm/s 之间波动，规律性很强；
2、电机本体有低沉的“嗡嗡..”脉动声，变化规律与振动同步增减，声音比较沉闷，人正在附近容易引起感官上的不适。
三、振动分析
1、宽带频谱（图 1）显示有大量转频谐波，且幅值较高，怀疑有机械松动方面的故障；
2、根据声音和振动的变化规律，综合时域波形特点，可初步确认存在拍振或调制现象；
3、分析图 3、图 4 后发现：电机 2X、3X 转频等作为中心频率，两侧存在大约 0.65Hz 左右（分辨率因素，频差有大有小）的边带频率，据此可判断存在幅值调制，可解释声音和振动的不稳定现象；
4、经计算，约 0.65Hz 的边带频率与电机极通过频率高度接近。
所以，据此重点怀疑电机转子条可能存在缺陷，比如断条或松动。
四、质疑点
1、按照常规的振动分析理论，如果怀疑转子条故障，一般 1X 幅值应比较大且同样应该存在极通过频率的边带，而本例中的频谱特征并不完全符合；
2、专门使用普迪美 DMT300-电动机故障诊断仪对供电电源的电流频谱（单相）进行检测，结果显示不存在故障特征。
而如果是电气故障，通常认为这种检测方法准确性更高。
疑问在于：
目前电机的故障点如何定位？两种检测方式得出的结论无法相互支撑，如何解释？或者，通过上面所述的振动分析方法，能否判定电机存在断条之类的电气故障？。
电动机三种典型振动故障诊断电动机三种典型振动故障的诊断1 引言某造纸厂一台电动机先后出现了三种典型的振动故障:(1) 基础刚性差;(2) 电气故障;(3) 滚动轴承损坏。
现将诊断分析及处理过程进行简单的描述和总结:此电动机安装于临时混凝土基础上，基础由四根混凝土支柱支撑于二楼楼板横梁上，基础较为薄弱。
电动机运行时振动较大，基础平台上感觉共振强烈。
没有发现其他异常。
电动机结构型式及技术参数如下:三相绕线型异步电动机型号:yr710-6 额定功率:2000kw额定转速:991r/min 工作频率:50hz额定电压:10kv极数:6滚动轴承:联轴节端nu244c3; 6244c3末端: nu244c3 (fag)针对本电动机的特点,采用entek data pactm 1500数据采集器＋9000a-lbv加速度传感器; enmoniter odyssey软件进行振动数据的采集和分析:2 电动机基础刚性弱的诊断过程2001年8月21日，采用entek data pactm 1500数据采集器对此电动机进行测试。
首先，断开联轴节，进行电动机单试。
测量电动机两端轴承座处水平、垂直、轴向三个方向的振动速度有效值(mm/s rms)、振动尖峰能量(gse)幅值及频谱;测量电动机地脚螺栓、基础、基础邻近台板各点及台板下支撑柱上各点的振动位移峰峰值(μm p-p); 测量电动机两侧轴承座水平、垂直方向的工频(1×n)振动相位角。
将电动机断电，采集断电瞬间前后电动机振动频谱瀑布图。
之后，重新找正对中，带负荷运行进行测试，测试内容同上。
测点位置如图1所示;对电动机基础、地脚螺栓及台板各点振动幅值进行测量的数据如图2、图3所示。
图1图2 振动数据侧视图图3 俯视振动数据图图4 电动机m1-h点振动频谱图(2001年08月21日)电动机振幅径向方向大，轴向方向小。
由图4可见。
电动机单试时m1-h点振动频谱图可以看出工频成分是振动的主要频率成分，高次谐波成分不明显，可排除存在松动碰磨以及对中问题的可能性;50hz、100hz等市电频率的谐波成分峰值较小，而且，在电动机断电瞬间的前后变化不明显，通频幅值也无明显降低，由此可排除电磁激振力存在的可能性; 初步怀疑不平衡是主要的激振力。
从电机振动现象分析其3个常见电气故障，包含识别方法、诊断措施电机在实际运行过程中，很多因素都会导致电机故障，原因也比较复杂，但引起振动的原因不外乎机械和电气两方面的原因，下面就振动现象对其进行原因分析，从识别方式，产生的危害到最终的处理方式做一梳理。
常见的电机电气故障有以下3种：1. 运行绕组线圈的匝间短路a) 原因分析：正常情况下，电机运行绕组产生的电磁力在直径方向上是均衡的，不会引起振动。
出现匝间短路后，部分线圈失去了作用，会产生不均匀的电磁力，其大小取决于失去作用的线圈匝数和电流大小。
不均匀的电磁力随电流的变化而迅速变化。
同时，运行绕组上会出现局部过热点，导致截面上温度不均匀，产生热变形。
因此线圈匝间短路引起的振动既会随电流的增大而迅速增大，也具有一定的滞后性。
匝间短路的电压特征谱线b) 危害：匝间短路后，短路中的一匝或几匝线圈自身组成闭合回路（没有外加电压）。
感应电动势就会在这个电阻很小的闭合回路中产生很大的电流。
这个电流使短路匝的温度比其他线匝高，时间一久，短路匝数的绝缘外皮及附近的绝缘材料就会焦脆或脱落，最后可能导致更严重的短路而烧毁电机。
c) 识别方法：当电动机三相空载电流出现上述明显不平衡的情况时，为了进一步确定是否匝间短路，可使电动机空载几分钟后迅速拆开电动机，抽出转子，用手依次摸每一个线圈的端部（不要摸铁芯）。
如果有一个线圈的端部温度比其他的都烫，就可以肯定这个线圈有匝间短路。
如果没有发现那一个线圈明显发烫，则在设备许可的条件下，把电压升高到额定值的1.3倍，让电动机空转5分钟后再拆开检查。
这样，一般来说就能找到短路线圈，有时还会出现冒烟现象。
电流检测法d) 修理：确定某个线圈有匝间短路后，对单-星形接法的电动机，可将这个线圈全部剪断，再将与它链接的前后两个线圈接通，使整一相的绕组不致因这个线圈剪除而断开。
这种跳接法可暂时在降低负载的情况下使用，若满载运行则很快就会烧坏。
2. 转和定子之间空气间隙不均匀a) 原因分析：电机正常运转时，转子的转动轴线与定子的磁力中心线重合，作用在转子上的电磁力是均匀、对称分布的，如果转子与定子的之间的气隙不均匀，当磁极经过最小空气间隙时，单项磁力吸引力最大，当磁极经过最大空气间隙时，单项磁吸引力最小，这样就会因吸引力不平衡而产生振动。
电动机三种典型振动故障的诊断
1 引言
某造纸厂一台电动机先后出现了三种典型的振动故障:
(1) 基础刚性差;
(2) 电气故障;
(3) 滚动轴承损坏。
现将诊断分析及处理过程进行简单的描述和总结:
此电动机安装于临时混凝土基础上，基础由四根混凝土支柱支撑于二楼楼板横梁上，基础较为薄弱。
电动机运行时振动较大，基础平台上感觉共振强烈。
没有发现其他异常。
电动机结构型式及技术参数如下:
三相绕线型异步电动机
型号:yr710-6 额定功率:2000kw
额定转速:991r/min 工作频率:50hz
额定电压:10kv
极数:6
滚动轴承:联轴节端nu244c3; 6244c3
末端: nu244c3 (fag)
针对本电动机的特点,采用entek data pactm 1500数据采集器＋9000a-lbv加速度传感器; enmoniter odyssey软件进行振动数据的采集和分析:
2 电动机基础刚性弱的诊断过程
2001年8月21日，采用entek data pactm 1500数据采集器对此电动机进行测试。
首先，
断开联轴节，进行电动机单试。
测量电动机两端轴承座处水平、垂直、轴向三个方向的振动速度有效值(mm/s rms)、振动尖峰能量(gse)幅值及频谱;测量电动机地脚螺栓、基础、基础邻近台板各点及台板下支撑柱上各点的振动位移峰峰值(μm p-p); 测量电动机两侧轴承座
水平、垂直方向的工频(1×n)振动相位角。
将电动机断电，采集断电瞬间前后电动机振动频谱瀑布图。
之后，重新找正对中，带负荷运行进行测试，测试内容同上。
测点位置如图1所示;对电动机基础、地脚螺栓及台板各点振动幅值进行测量的数据如图2、图3所示。
图1
图2 振动数据侧视图
图3 俯视振动数据图
图4 电动机m1-h点振动频谱图(2001年08月21日)
电动机振幅径向方向大，轴向方向小。
由图4可见。
电动机单试时m1-h点振动频谱图可以看出工频成分是振动的主要频率成分，高次谐波成分不明显，可排除存在松动碰磨以及对中问题的可能性;50hz、100hz等市电频率的谐波成分峰值较小，而且，在电动机断电瞬间的前后变化不明显，通频幅值也无明显降低，由此可排除电磁激振力存在的可能性; 初步怀疑不平衡是主要的激振力。
为了能够准确的找出引发电动机异常工频振动的故障原因，有必要参考各测点振动相位。
通过表1可以看出，电动机轴承座在水平垂直两方向的振动相位是精确相同的，而不是通常不平衡状态下的相位差90°，这说明电动机的振动是一种定向振动，而不是单纯的不平衡[1]。
经检查，电动机各地脚螺栓均未发现松动迹象，基础台板及支撑柱的振幅与电动机几乎相等，说明基础并未吸收电动机的振动，而是同电动机一同作定向振动，这就反映出支撑基础较为
薄弱，刚性不足(据了解，此电动机为临时增加的设备，基础的设计建造并未依据有关的标准进行)，容易在电动机振动激振力的作用下，发生受迫振动，反过来又加剧电动机的振动。
在这种情况下长期运行容易造成电动机及基础的损坏，所以立即停机进行处理。
厂方增加了混凝土中间支撑柱，以加强基础的刚性。
表2列出了基础加固后电动机各点振动数据，可以看出，经过基础加固后，电动机定向振动的现象消失，振动状况明显改善。
3 电动机电磁故障的诊断过程
此后电动机连续运转三个月后，因内部零件松动脱落而烧损。
经电动机制造厂家检修后开车，振动较大。
2002年1月6日对电动机作振动分析，进行与前次相同的测试，发现振动随负荷的增加而增加，周围楼板共振明显，中间支撑柱振幅较大。
分析采集的振动数据发现:
参考图4(2001年8月21日对电动机测试时采集的m1-h点的振动频谱图)，当时电动机振动工频幅值较高，其他频率幅值较小，无电磁方面的异常。
图5为2002年1月6日采集的m1-h点的振动频谱图，此时通频幅值较前次增大，出现二倍频(33.10hz)并且幅值最高，同时出现了较多的高频成分。
图5 电动机m1-h点振动频谱(2002年01月06日)
50hz、100hz等市电频率及其谐波成分峰值较小，而且，在电动机断电瞬间前后的变化不明显，通频幅值也无明显降低，由此可排除市电频率干扰的可能性。
为了判断二倍频产生的原因，利用entek data pactm 1500数据采集器的停车瀑布图采集功能，作出电动机断电过程振动频谱瀑布图(图略)。
由此可以明显的看出电动机断电前后振动的变化。
在断电瞬间，峰值一直较高的二倍频立即大幅度减小(见图6)，这说明二倍频不是由机械原因产生的，而是由电磁原因产生的，可能的原因有定子绕组不对称、磁极绕组存在匝间断路、气隙不均匀等[2]。
二倍频是此电动机振动的主要振动频率，在楼板上主要的振动频率也是二倍频，楼板是受此频率的激励而发生共振(见图7呈现出典型的拍振波形，明显的看出电动机与楼板的共振)，如果消除或减弱了此振动频率成分，就能避免或减轻基础的共振，所以消除二倍频是减小电动机振动的关键。
图6 电动机m1-h点断电过程33.10hz频率峰值趋势图
图7 电动机周围楼板的振动时域波形图
为了能够准确的找出电动机电气故障，有必要对振动频谱进行细化分析。
图8为m1-h点振动的真细化频谱图，明显看到工频及二倍频的两侧都有边频出现，经计算，边频为电动机转子偏心产生的频率(pp)对各倍频的调制而出现的，这是电动机转子偏心典型的故障图谱。
图
中，pp为电动机转子偏心产生的频率，lf为市电频率50hz，rpm为电动机的工频。
图9为50hz左右频谱的放大显示，由此可以判断出此电动机目前还存在明显的转子偏心缺陷。
图8 电动机m1-h点振动真细化频谱图
图9 电动机m1-h点振动频谱局部放大图
4 电动机轴承故障的诊断过程
与此同时，特别针对此电动机的滚动轴承进行测试和分析，应用entek公司特有的振动尖峰能量(gse)频谱技术及分析软件odyssey附带丰富的滚动轴承库数据，发现了电动机轴承的损坏故障。
图10是对m1-h点所作的振动尖峰能量频谱，其中发现了轴承的故障特征频率峰值:保持架故障特征频率ftf、轴承内圈故障特征频率bpir的存在，图11为m2-h点的峰值振动尖峰能
量频谱，同样发现了轴承的故障特征频率峰值，说明电动机的轴承已经发生了损伤。
对此,建议更换电动机轴承，对电动机进行检查和检修，加强基础支撑的刚性。
图10 m1-h点振动尖峰能量频谱图(gse)
图11 m2-h点振动尖峰能量频谱图(gse)
但由于生产的需要，厂方没有更换轴承，而是继续监护运行。
两天后此电动机联锁停车，经拆检，发现联轴节侧轴承损坏，轴承内圈破裂，断裂的碎块将电动机卡死，造成停车。
5 结束语
在对电动机进行振动故障诊断过程中, 应注意下几点:
(1) 细致认真的日常检测和维护是防止电动机故障的有效手段;
(2) 利用振动相位可以区分表现近似的故障，如不平衡、基础刚性弱和对中不良等;
(3) 分析电动机断电惰走振动频谱瀑布图是一个区分电磁故障与机械故障的重要手段;
(4) 当谱图中出现工频的高次谐波频率成分时，有时与市电频率及其倍频相当的接近，应对50hz、100hz作细化处理，如果电动机有电气方面的故障，就会在此频率两边出现边频，只有通过细化处理才能够清晰的显示出来;
(5) 对于采用滚动轴承的电动机，对轴承作尖峰能量(gse)幅值和频谱分析是判断轴承故障的有力手段;
(6) 应尽量采用多种检测手段对电动机故障进行分析，诸如噪声诊断，电流频谱诊断，温度检测，油液磨屑检测等。
经过多角度的分析，能够全面准确的判断电动机故障的原因。
