運用時域、頻域、包絡(luò)分析方法診斷電動機振動異常

馬金鵬 王立江

摘 要：電動機的狀態(tài)監(jiān)測是其維護工作的重要部分，對于如何運用狀態(tài)監(jiān)測工作指導(dǎo)電動機的維護檢修是設(shè)備管理人員關(guān)注的重點之一;對于大批量的電動機維護來說，正確運用時域、頻域和包絡(luò)頻譜分析其振動狀態(tài)，顯得尤為必要。

關(guān)鍵詞：頻域;時域;包絡(luò)頻譜

0 引言

某大型煉化企業(yè)大量電動機的運行檢修工作中出現(xiàn)不同的問題，前期多通過聽診和普通的監(jiān)測手段進行分析電機運行情況，往往出現(xiàn)分析偏差較大的情況，有電動機在運行中出現(xiàn)故障的現(xiàn)象。通過采用振動圖譜分析法來降低故障率，圖譜分析一般有時域、頻域、和包絡(luò)頻譜分析。振動時域分析是指控制系統(tǒng)在一定的輸入下，根據(jù)輸出量的時域表達式，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，通過波形的變化來判斷振動信息;振動頻域分析是指在頻域范圍內(nèi)應(yīng)用圖解分析法評價系統(tǒng)性能的方法;包絡(luò)解調(diào)分析是指將采集的振動信號進行解調(diào)后產(chǎn)生包絡(luò)線，并對其進行相應(yīng)變換后做頻譜分析，振動波形和頻譜的變化會在一定程度上反映出電動機振動的異常情況。

1 電動機振動基礎(chǔ)及故障診斷要求

電動機的振動一般有電磁振動、機械振動，電動機的機械振動多表現(xiàn)為動不平衡、對中不良、軸承裝配松動、機械故障引起的振動等。常用的振動分析方法有時域分析、頻域分析、幅值域分析和相域分析等，本文通過幾個案例著重講解電動機振動異常時的時域、頻域和包絡(luò)頻譜特征及振動診斷處理方法避免故障的發(fā)生。

掌握電動機狀態(tài)監(jiān)測分析和診斷技術(shù)，處理必備的專業(yè)技術(shù)知識外，必須要掌握電動機的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這其中包括電動機額定電壓、額定功率、額定轉(zhuǎn)速及監(jiān)測時的轉(zhuǎn)動速度，電動機運行時長，電動機所用潤滑脂特性、潤滑五定執(zhí)行情況、機泵間聯(lián)軸器類型，電動機的安裝方式和支撐形式，電動機是否經(jīng)歷過大修、大修檢修內(nèi)容有哪些、是否處理過電機轉(zhuǎn)子、定子、線圈等故障，再結(jié)合現(xiàn)場運行狀態(tài)監(jiān)測進行比較全面、比較合理的分析和診斷。

2 電機振動異常時的波形特征

時域波形的變化分析多是指振動達到不滿意時的波形分析，對未達到不滿意值，但變化異常的波形也要進行相應(yīng)進行分析，如圖1、2、3示。

某裝置蠟油轉(zhuǎn)輸泵P-16電動機轉(zhuǎn)速2975r/m，額定電壓0.4kV，額定功率160kW，額定電流279A，運行中出現(xiàn)報警情況，進一步分析如下，

下面的案例是在電機運行過程中，振動值未達到報警值，但是電動機軸承出現(xiàn)異常的現(xiàn)場實際情況。

3 電機振動異常時的頻域特征

電機振動異常時的頻域圖譜，不同的故障類型表現(xiàn)出不同的頻域特征，下面介紹電動機運行中出現(xiàn)振動異常時不同的頻譜特征，并進行針對性的分析，來診斷不同的故障類型進行針對性的解決，如圖4、5示：

這里介紹了電機運行過程中出現(xiàn)的機泵不對中、軸承松動的情況及處理方法和結(jié)果，和前節(jié)介紹的電機動不平衡問題，基本涵蓋了電動機運行中可能出現(xiàn)的機械故障，電動機基礎(chǔ)松動和聯(lián)軸器故障造成的振動同樣可以在頻譜圖上反映出來，類似的松動頻譜在檢查處理時脫開聯(lián)軸器空試電機即可以排除故障。

4 電機振動異常時的包絡(luò)特征

電動機在軸承部位出現(xiàn)異常時在包絡(luò)頻譜圖上可以反映出軸承不同的故障類型，從軸承四大部件的不同缺陷頻率對應(yīng)的特征值去觀察相應(yīng)的故障類型是有效的判斷軸承初期故障的手段，軸承內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架固有特征頻率一個或者多個出現(xiàn)和監(jiān)測數(shù)值重合的現(xiàn)象如圖6示：

通過以上幾個案例的時域波形、速度頻譜和包絡(luò)頻譜可以看到，通過監(jiān)測電動機軸承振動運行時表現(xiàn)的時域、頻譜和包絡(luò)頻譜特征，進而有效的分析異常振動產(chǎn)生的原因并有針對性的解決，是為電動機振動分析診斷的基本方法，用以有效避免振動異常造成的電動機故障和異常停機事故。

5 結(jié)束語

對于大型煉化企業(yè)來說大量的電動機檢修維護工作是比較消耗人工和資金的，掌握了電動機狀態(tài)監(jiān)測分析診斷技術(shù)，掌握電動機運行時正常和異常狀態(tài)下的圖譜，就可以完成電動機由計劃檢修甚至故障檢修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)知性檢修，減少人力物力。

參考文獻

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[3]黃一.機械基礎(chǔ).機械工業(yè)出版社，2014.

作者簡介：

馬金鵬，男，1985.5，電氣設(shè)備工程師，研究方向為電氣設(shè)備運維管理;

王立江，男，電氣工程師，研究方向為電氣設(shè)備運維;