摘要：電機是目前國民經(jīng)濟中使用最為廣泛的能量轉(zhuǎn)換電磁機械裝置。由于自身結(jié)構(gòu)特點，其故障不但有旋轉(zhuǎn)機械故障特點，更有其特殊性。本文就異步電動機的故障特點和狀態(tài)監(jiān)測時所表現(xiàn)出的特有的故障圖譜，對電機故障進行綜合分析，以及對電機進行故障診斷時的點滴經(jīng)驗加以論述，希望能為安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保等工作做出貢獻，更希望得到老師作和同仁們的批評指教。促進振動分析技術的進步。 關鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測、電機、振動、故障、診斷。 電機是一種進行機電能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁機械裝置，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各個領域均得到了日益廣泛的應用，據(jù)統(tǒng)計工業(yè)生產(chǎn)中百分之九十六的能量轉(zhuǎn)換，都是利用電機得以實現(xiàn)的。隨著電機技術的不斷進步以及變頻器等節(jié)能裝置的廣泛使用，電機的狀態(tài)監(jiān)測和故障分析技術也有了新的發(fā)展。本文簡述了異步電機常見故障和實際維護過程中所監(jiān)測的電機故障特有的狀態(tài)圖譜，對其進行粗淺的論述，希望為我公司的技術進步貢獻一點微薄的力量，更希望得到同志們的批評指教。 一、 常用三相異步電機結(jié)構(gòu)和常見故障 三相異步電動機主要由靜止部分（簡稱定子）和旋轉(zhuǎn)部份（轉(zhuǎn)子）組成。為了保證轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子與定子之間有一定的間隙，稱為氣隙。另外還有端蓋和風扇等附屬結(jié)構(gòu)。定子包括機座、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，是電機磁路的一部份，氣隙越小，空載電流越小，電機的功率因數(shù)也就越高，但氣隙越小對電機的加工和裝配精度要求也就越高，因此電機的氣隙是經(jīng)過周密的計算并有嚴格規(guī)定的。電機故障中的氣隙振蕩也具有特征圖譜，可以通過狀態(tài)監(jiān)測技術進行診斷分析。 三相異步電機的故障多種多樣，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。 三相異步電動機的常見故障（部分） 二、 狀態(tài)監(jiān)測技術對電機的故障診斷 1、振動分析軟件對電機故障的診斷 電機與其它旋轉(zhuǎn)機械一樣，可能產(chǎn)生不平衡、不對中、機械松動、軸承故障及共振等問題，還有電機的特有故障，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、轉(zhuǎn)子彎曲或偏離磁場中心”等等，下面就振動狀態(tài)監(jiān)測技術的診斷分析進行說明。 轉(zhuǎn)子故障 2、電流法分析軟件對電機故障的診斷 電機的工作電流包含了很多電機本身的以及驅(qū)動工系統(tǒng)的信息。通過分析交流異步電機的電流信號來診斷電機電氣及機械故障的診斷方法叫電流法。 交流感應電機啟動時的電流比額定電流大許多倍，導致轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生極大的熱應力，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，進一步增加鑄條與端環(huán)接頭熱應力的破壞，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，此時電機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。 電機故障特征及分析原因 3、幾點說明 （1）轉(zhuǎn)差率（S）的計算方法： 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——電源磁極對數(shù) （2）線槽通過頻率的計算方法： 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）邊頻帶的計算方法： P*S*F P——電機的磁極對數(shù) S——轉(zhuǎn)差率 F——電機電源頻率 三、狀態(tài)監(jiān)視的實際應用 中國兵器華錦公司循環(huán)水泵電機故障診斷報告 企業(yè)名稱：供水車間 設備名稱：2#循環(huán)水泵電機 設備編號：002 數(shù)據(jù)類型：速度(mm/s) 分析頻率：1000Hz 采樣點數(shù)：1024 采集時間：2007-06-09 10:06:53 診斷結(jié)果： 該電機正常運行時經(jīng)過了變頻調(diào)速，通過實際測量和頻域頻譜分析確定，該電機的實際轉(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，邊頻帶對電機故障反映。 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”。進一步證明了該電機存在著嚴重問題。 根據(jù)LM—8900診斷規(guī)則，在確認一倍頻，二倍頻，三倍頻均存在振動分量，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，電機軸伸端表現(xiàn)出典型的嚴重不對中，“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)測儀在對華錦公司供水車間2#循環(huán)水泵電機診斷時，通過時域、頻域、軸心軌跡以及電機自診斷分析軟件的診斷認為，電機存在轉(zhuǎn)子斷條故障的特征頻率，初步診斷該電機為電氣故障，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，建議立即停止運行，進行修復。 在判斷出故障原因之后，我們對電機進行了檢修，證明了我們對故障判斷的準確性。 結(jié)束語 正如我們前面所說，電機故障的一種表現(xiàn)形式常常是多種原因造成的。當電機故障原因不明確時就對電機進行拆卸檢修，常常會出現(xiàn)檢測手段落后，而造成錯誤的判斷等問題出現(xiàn)。例如：250KW以上的電機，每次解體檢修的費用很高，大約在5萬元以上，而在弄不清電機故障的情況下，倉促進行檢修，常常會出現(xiàn)對電機故障判斷不準和故障原因診斷不全等問題，達到不檢修的效果。所以正確判斷電機的故障進行徹底的維修，將節(jié)約大量的檢修費用，起到事半功倍的效果。 利用狀態(tài)監(jiān)測技術對電機進行診斷，可以在不停機的情況下對電機的運行的狀態(tài)進行客觀的評價，不但能防止電機重大故障的發(fā)生，同時也對電機的運行經(jīng)濟性做到準確的評價。由于電機作為轉(zhuǎn)動設備的特殊性，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)測振動分析技術共同判斷故障的方法等等，這些診斷技術可以根據(jù)個人的經(jīng)驗和習慣進行有利的組合，以達到最佳效果。 參考文獻： a)常用電機與變壓器技術問答------機械工業(yè)出版社 b)設備故障診斷技術及應用--------北京利盟騰飛科技發(fā)展有限公司《內(nèi)部資料》