心脏的跳动是动物存活的证明，然而对于机械设备而言，它们的心脏——电机是使它们正常且良好工作的保证。如果心脏出现问题必须及时救治，机械设备的心脏也是如此，当电机出现异常时，如何快速准确地诊断出电机可能存在的问题呢？就像人的心脏一样，我们可以从它的振动方面去对它进行诊断。下面请跟随小达达一起来看一看吧。
电机的主要部件与电机类型
01
电机的主要部件
1）定子：是输入电功率，产生磁场的静止部件。对于交流电机，通常定子磁场是旋转的。对于直流电机，定子磁场是静止的。
2）转子：是产生一个与定子磁场相对运动的磁场，并输出机械功率的重要部件。所承受的电磁力转为输出的扭矩，因此往往要承受较大的机械应力。
3）集电环和换向器：是构成旋转部分导电，建立相对运动磁场的滑动接触机构。
4）轴承装置：是支撑转子旋转，保持定子、转子相对位置的机械结构。
电机基本结构图
02
电机的类型
1）电机的两个磁场均由直流励磁产生，则为直流电机；
2）电机的一个磁场由直流励磁产生，另一个由交流电流产生。为使这两个磁场相对静止，直流励磁磁场相对交流电产生的旋转磁场必须严格同步，这就是同步电机；
3）电机的两个磁场分别由不同频率的交流电流产生，则为异步电机。
电机振动类型及处理方法
电机的振动原因主要有两种情况：电磁方面原因和机械方面原因。
01
电磁振动
电机转动是通过定、转子之间的磁场相互作用产生电磁力克服机械反作用力后来实现的，由气隙磁密波作用在定子铁心齿上的磁力分为切向和径向两个分量，这两个分量都会使定子铁心局部受力变形，产生振动。
1）定子异常产生振动
故障特征：
*振动频率为电源频率的2倍，即Hz；
*切断电源，电磁振动立即消失；
*振动可以在定子机座和轴承上测得；
*振动幅值与机座刚度和电机的负载有关。
主要原因：
*定子三相磁场不对称；
*定子铁心和定子线圈松动；
*电机底座螺钉松动。
2）气隙不均匀产生振动
①气隙静态不均匀：
电机定子中心与转子轴心不重合时，定、转子之间气隙将出现偏心现象，这种气隙偏心往往固定在某一位置，它不随转子旋转而改变位置。
其振动特征为：
*电磁振动频率是电源频率的2倍，即Hz；
*振动随偏心值的增大而增加，与电机负荷关系也是如此；
②气隙动态偏心电磁振动：
电机气隙的动态偏心是由转轴挠曲、转子铁心不圆或转子与轴不同心等造成的，偏心的位置对定子是不固定的，对转子是固定的，因此，偏心位置随转子的旋转而同步的移动。
其振动特征为：
*转子旋转频率和旋转磁场同步转速频率的电磁振动都可能出现；
*电磁振动以1/(2sf0)周期在脉动，因此，在电机负载增加，s加大时，其脉动节拍加快；
*电机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。
3）转子导体异常引起的振动
笼型异步电机因笼条断裂，绕线型异步电机由于转子回路电气不平衡，都将产生不平衡电磁力，这不平衡电磁力F在转子旋转时是随转子一起转动的，其性质和转子动态偏心的情况相同，其发生的机理如图所示。
转子绕组不平衡引起的电磁振动
其振动特征为：
*转子绕组异常引起电磁振动与转子动态偏心所产生的电磁振动的电磁力和振动波形相似，现象相似，较难判别；
*电机负载增加时，这种振动随之增加，当负载超过50％以上时较为显著；
*若对电机定子电流波形或振动波形作频谱分析，在频谱图中，基频两边出现±2sf0的边频，根据边频与基频幅值之间的关系，可判断故障的程度。
“02
机械振动
电机的机械振动包括转子机械不平衡产生的振动，轴承产生的振动，受轴承激励而产生的端盖轴向振动等。
1）转子机械不平衡产生的振动
通常刚性转子的机械不平衡可分为静不平衡、动不平衡和混合不平衡。由静不平衡导致的离心力在两个支座上产生大小相等，相位相同的振动。由动不平衡导致的离心力偶在两个支座上产生大小相等、相位相反的振动。在实际中最常碰到的混合不平衡，这是由静不平衡离心力和动不平衡力偶共同作用在两个支座上产生大小不等、相位不同的振动。不平衡的故障振动特征往往表现为振动转频分量偏高。
2）联轴器不对中产生的振动
对于电机与其他旋转机械设备相连的联轴器产生不对中的情况下，振动特征一般为转频分量以及2倍频分量偏高，相对应的谐波分量有时也会偏高。
产生不对中的主要原因如下：
①轴承气隙过大或滚珠有点蚀现象，这种情况一般是由于润滑不足或油质较差引起的，出现这种状况容易引起不对中而产生振动，应视情况更换轴承；
②轴承座长时间振动产生偏移，由于电机系统产生振动是不可避免的，这样就容易造成底座紧固螺栓轻微松动，后果就是引起不对中而振动。
3）轴承引起的振动
轴承是机器中最精密的部件，公差是其余部件的十分之一，由于各种原因，只有10%到20%的轴承能够达到他们的设计寿命。
滚动轴承类型
滑动轴承类型
滚动轴承故障原因及其解决方法：
*过负荷：需要减少负荷或重新设计；
*过热：需要控制机组温度，降低轴承附近温度；
*正常疲劳失效：指滚道和滚动体发生龟裂，并随之产生材料碎片剥落，需要更换轴承；
*污染：是轴承失效的主要原因之一，需要清洁环境，规范操作等；
*润滑油失效：可以通过添加润滑油来解决；
*腐蚀：其征兆是在滚道、滚子、保持架或其他位置出现红棕色区域，原因大多为轴承接触腐蚀性流体和气体，需要除掉腐蚀性流体，尽可能使用整体密封轴承；
*配合松动：导致配合部件的相对运动，容易导致磨损，需要对其进行紧固操作。
”了解了这么多，那么我们到底应该如何去测得振动数据呢？别着急，小达达现在为大家简单介绍电机振动测试的一些方法。
离线监测诊断
运维巡检人员通过定期巡检，使用手持式振动传感器对设备电机进行振动测试，测试结果反馈至诊断系统中，该方法相对简单，成本低，但时效性较差。
在线监测诊断
通过在设备上安装智能传感器，随时随地对设备振动及健康状态进行了解，相比于离线监测，在线监测时效性好，反应快，已成为众多行业企业实现设备数字化管理、提升智能制造水平的重要选择。
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＊本期分享到这就结束了，下期您还想了解有关机械设备哪些方面的知识呢？欢迎在评论区留言。
备注：部分图片来源于网络。
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