摘要：振動(dòng)電機(jī)的工作原理、運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)與振動(dòng)電機(jī)的故障診斷技術(shù)密切相關(guān)。電機(jī)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換可以分為三種原理：電鏈接、磁耦合鏈接和機(jī)械鏈接。這三個(gè)環(huán)節(jié)的能量形式不同，應(yīng)用的故障診斷技術(shù)也相應(yīng)不同。

電氣環(huán)節(jié)的故障主要是通過(guò)對(duì)電壓和電流的各種測(cè)量和分析來(lái)診斷的，比如絕緣材料的老化，通過(guò)測(cè)量對(duì)地泄漏電流來(lái)判斷等等。

電機(jī)類型特點(diǎn)與測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)

電機(jī)的主要部件

定子：是輸入電力并產(chǎn)生磁場(chǎng)的固定部件。對(duì)于交流電機(jī)，定子磁場(chǎng)通常是旋轉(zhuǎn)的。對(duì)于DC電機(jī)，定子磁場(chǎng)是靜態(tài)的；

轉(zhuǎn)子：是產(chǎn)生相對(duì)于定子磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，輸出機(jī)械動(dòng)力的重要部件。接收到的電磁力轉(zhuǎn)化為輸出力矩，因此往往受到較大的機(jī)械應(yīng)力；

集電環(huán)和換向器：是滑動(dòng)接觸機(jī)構(gòu)，組成轉(zhuǎn)動(dòng)部分導(dǎo)電，建立相對(duì)運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)；

軸承裝置：是支持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并保持定子和轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

電機(jī)的類型與工作原理的區(qū)別

電機(jī)的兩個(gè)磁場(chǎng)都是DC勵(lì)磁產(chǎn)生的，所以是DC電機(jī)；

電機(jī)的一個(gè)磁場(chǎng)由DC勵(lì)磁產(chǎn)生，另一個(gè)由交流電流產(chǎn)生。為了使這兩個(gè)磁場(chǎng)相對(duì)靜止，DC勵(lì)磁磁場(chǎng)必須與交流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)嚴(yán)格同步，也就是同步電機(jī)。

電機(jī)的兩個(gè)磁場(chǎng)分別由不同頻率的交流電產(chǎn)生，所以是異步電機(jī)。

電機(jī)振動(dòng)的測(cè)量與判定標(biāo)準(zhǔn)

電機(jī)振動(dòng)測(cè)量是指在電機(jī)的出廠試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室振動(dòng)研究試驗(yàn)中，以及維修后的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，對(duì)電機(jī)振動(dòng)水平的準(zhǔn)確測(cè)量。因此規(guī)定了電機(jī)的安裝條件、測(cè)試儀器、測(cè)點(diǎn)裝置和測(cè)量要求。

為了確定電機(jī)在振動(dòng)初始狀態(tài)下的振動(dòng)水平，確定電機(jī)出廠時(shí)或投入運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)值是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；為今后電機(jī)異常振動(dòng)的診斷提供了初步的參考數(shù)據(jù)。因此，電機(jī)振動(dòng)測(cè)量的目的和方法不同于電機(jī)異常振動(dòng)的診斷。

電機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

gbl 0068—88 《旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動(dòng)測(cè)定方法及限值》；

IEC34-14(1986)《中心高為56mm及以上旋轉(zhuǎn)電機(jī)的振動(dòng)——振動(dòng)烈度的測(cè)量、評(píng)定及限值》；

ISO2372(1974) 《轉(zhuǎn)速?gòu)?0r/s機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)——評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)》(由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布)；

iso 3945(1985)《轉(zhuǎn)速10r/s機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)——在運(yùn)行地點(diǎn)對(duì)振動(dòng)烈度的測(cè)量和評(píng)定》；

VDI2056 《機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》 .

電機(jī)振動(dòng)的測(cè)定方法

測(cè)量值的表示方法：不同轉(zhuǎn)速范圍的電機(jī)，測(cè)量值的表達(dá)方式不同。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)速為600 ~ 3600 r/min的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)以穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)速度的有效值表示，單位為mm/s。轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分的電機(jī)，采用位移幅值(峰-峰值)，單位為毫米；

對(duì)測(cè)量?jī)x器的要求：儀器的頻率響應(yīng)范圍應(yīng)為10 ~ 10~1000Hz。該頻率范圍內(nèi)的相對(duì)靈敏度基于80Hz的相對(duì)靈敏度。其他頻率的相對(duì)靈敏度應(yīng)在參考靈敏度的10% ~-20%范圍內(nèi)，測(cè)量誤差不超過(guò)10%。轉(zhuǎn)速低于600r/min的電機(jī)振動(dòng)測(cè)量應(yīng)采用低頻傳感器和低頻測(cè)振儀，測(cè)量誤差不應(yīng)超過(guò)10%。

電機(jī)的安裝要求

彈性安裝：軸中心高度400mm及以下的電機(jī)，振動(dòng)測(cè)量時(shí)應(yīng)彈性安裝；

剛性安裝：軸中心高度超過(guò)400mm的電機(jī)，測(cè)時(shí)應(yīng)剛性安裝；

電機(jī)在測(cè)定時(shí)的狀態(tài)：電機(jī)的振動(dòng)測(cè)量應(yīng)在空載條件下進(jìn)行。

電機(jī)振動(dòng)的限值

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBl0068.2-88 《旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動(dòng)測(cè)定方法及振動(dòng)限值》，按GBl0068.1規(guī)定的方法測(cè)量時(shí)，不同軸心高度和轉(zhuǎn)速的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)速度有效值不得超過(guò)下列規(guī)定。

電機(jī)振動(dòng)速度有效值的限值標(biāo)準(zhǔn)(mm/s)

電磁耦合系統(tǒng)的振動(dòng)原理

基頻磁通的電磁振動(dòng)

電機(jī)氣隙磁通密度沿轉(zhuǎn)子周向空間隨時(shí)間呈正弦波分布的振動(dòng)，在轉(zhuǎn)子受橢圓電磁力的兩極電機(jī)中尤為明顯。

倍頻振動(dòng)是電機(jī)，尤其是大型電機(jī)的主要振動(dòng)成分之一。因?yàn)閚

定子異常引起的電磁振動(dòng)：電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。由于定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用，定子基座會(huì)受到旋轉(zhuǎn)力波的作用，周期性變形并產(chǎn)生振動(dòng)；

因?yàn)槎ㄗ尤嗬@組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以它在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中以同步速度n0旋轉(zhuǎn)。如果電網(wǎng)頻率為f0，則同步轉(zhuǎn)速N0=60f0/p .因此，作用在機(jī)座上的磁拉力不是靜態(tài)的，而是一個(gè)旋轉(zhuǎn)力，它隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，機(jī)座受力部分隨著磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)而不斷改變位置。

電機(jī)的故障特征

定子三相磁場(chǎng)不對(duì)稱。比如電網(wǎng)三相電壓不平衡，接觸不良導(dǎo)致單相運(yùn)行，定子繞組三相不對(duì)稱等原因都會(huì)導(dǎo)致定子磁場(chǎng)不對(duì)稱，產(chǎn)生異常振動(dòng)。

電機(jī)的底座螺絲松動(dòng)相當(dāng)于底座剛度降低，使電機(jī)在接近2f0的頻率范圍內(nèi)共振，從而加大定子的振動(dòng)，產(chǎn)生異常振動(dòng)。

定子電磁振動(dòng)異常的主要原因

振動(dòng)頻率是電源頻率的兩倍；

切斷電源，電磁振動(dòng)立即消失；

振動(dòng)可在定子機(jī)座和軸承上測(cè)量；

振動(dòng)幅度與底座的剛度和電機(jī)的負(fù)載有關(guān)。

定子電磁振動(dòng)的特征

氣隙不均勻(或稱氣隙偏心)有兩種：一種是定子和轉(zhuǎn)子偏心引起的靜態(tài)不均勻，一種是軸彎曲或轉(zhuǎn)子和軸偏心引起的動(dòng)態(tài)不均勻。都是引起電磁振動(dòng)，只是振動(dòng)的特性不完全一樣。

(1)當(dāng)電磁振動(dòng)電機(jī)的定子中心與轉(zhuǎn)子軸線由于氣隙的靜態(tài)不均勻性而不重合時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙會(huì)產(chǎn)生偏心，這種偏心往往固定在某一位置，不隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變位置。

靜態(tài)氣隙偏心引起的電磁振動(dòng)的特點(diǎn)是：電磁振動(dòng)的頻率是電源頻率f0的兩倍，即f=2F0

隨著振動(dòng)偏心的增大，振動(dòng)偏心與電機(jī)負(fù)載的關(guān)系也是如此。很難區(qū)分氣隙偏心引起的電磁振動(dòng)和定子異常引起的電磁振動(dòng)。

(2)氣隙的動(dòng)態(tài)偏心電磁振動(dòng)

電機(jī)氣隙的動(dòng)態(tài)偏心是由轉(zhuǎn)軸的偏斜、轉(zhuǎn)子的非圓鐵心或轉(zhuǎn)子與軸之間的偏心等引起的。偏心位置對(duì)定子來(lái)說(shuō)不是固定的，對(duì)轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)是固定的。因此，偏心位置與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)同步移動(dòng)，氣隙動(dòng)態(tài)偏心引起的電磁振動(dòng)的特點(diǎn)是可能發(fā)生轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速頻率的電磁振動(dòng)。電磁振動(dòng)以1/(2sf0)的周期脈動(dòng)，所以當(dāng)電機(jī)負(fù)載增大，S增大時(shí)，其脈動(dòng)節(jié)拍加快。電機(jī)經(jīng)常產(chǎn)生與脈沖節(jié)拍一致的電磁噪聲。

氣隙不均勻引起的電磁振動(dòng)

籠型異步電動(dòng)機(jī)因籠條斷裂會(huì)產(chǎn)生不平衡電磁力，繞線式異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)子電路電氣不平衡會(huì)產(chǎn)生不平衡電磁力。這種不平衡電磁力F在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，其性質(zhì)與轉(zhuǎn)子動(dòng)偏心相同。

(1)振動(dòng)的機(jī)理；

(2)電磁振動(dòng)波形。

轉(zhuǎn)子導(dǎo)體異常引起的電磁振動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組異常引起的電磁振動(dòng)與電磁力和振動(dòng)波形中轉(zhuǎn)子動(dòng)偏心引起的電磁振動(dòng)相似，現(xiàn)象相似，難以區(qū)分。雖然拍頻是2sf0，但是電磁振動(dòng)的高頻部分是不一樣的。轉(zhuǎn)子動(dòng)偏心高頻為2f0/P，轉(zhuǎn)子繞組異常高頻為2 (1-s) F0/p。

當(dāng)電機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，振動(dòng)增大，特別是當(dāng)負(fù)荷超過(guò)50%時(shí)。