為什么測量供水系統電機振動(dòng)
電動(dòng)機和其它機械設備一樣，在運行中存在能量、熱量、磨損、振動(dòng)等物理和化學(xué)參數的變化，這些信息的變化直接或間接反應電動(dòng)機的運行狀況，測量電機的振動(dòng)值能有效的診斷出電機的故障。
振動(dòng)的診斷
電動(dòng)機產(chǎn)生的振動(dòng)原因較復雜，振動(dòng)診斷分兩個(gè)層次進(jìn)行，一次診斷時(shí)簡(jiǎn)易診斷，確定電動(dòng)機總振動(dòng)級是否超過(guò)各種標準規定的限值，決定是否需要進(jìn)行二次診斷；二次診斷時(shí)震動(dòng)的精密診斷，診斷的目的是要確定產(chǎn)生故障的部位和振動(dòng)產(chǎn)生的原因。電動(dòng)機振動(dòng)出現異常時(shí)，通常采用下圖所示的程序來(lái)進(jìn)行分析和診斷。
一、一次診斷
1.診斷的目的：測量運行中電動(dòng)機的振動(dòng)水平及其變化，及早發(fā)現電動(dòng)機異常振動(dòng)的征兆。
2.診斷前準備工作。在診斷前應詳細調查并記錄下列項目：電動(dòng)機的規格，包括容量、電流、電壓、轉速；電動(dòng)機負載機械及復合性質(zhì)；振動(dòng)測試場(chǎng)所和測試方法；測量所使用的傳感器和測振儀的型號及儀器編號；振動(dòng)值判定標準。
3.測量方法。電動(dòng)機振動(dòng)的一次診斷的測量方法有兩種：一是定時(shí)、定點(diǎn)巡回監測，使用儀器通常是手持式測振儀或數據采集器；二是遠距離集中監測，使用固定安裝的傳感器和固定的測振儀，能連續記錄信號，并輸出振動(dòng)超限的報警信號。
4.數據整理和診斷結論。測量得到的數據與振動(dòng)初始值和判定標準進(jìn)行比較，看電動(dòng)機振動(dòng)值是否在允許值之內。如在允許范圍內，一次診斷就算完成，其測量數據可存在數據庫，作為趨勢分析之用；如超出允許范圍或發(fā)現異常振動(dòng)，則需要二次診斷。
風(fēng)機的常見(jiàn)的4個(gè)測點(diǎn)位置
二、二次診斷
1.二次診斷的目的：要查清電動(dòng)機異常振動(dòng)和振動(dòng)值超限的原因，確定故障部位，并作出處理決策。
2.二次診斷調查項目：振動(dòng)發(fā)生情況的調查，如查明電動(dòng)機及負載機械運行條件的變化，振動(dòng)發(fā)生前后電動(dòng)機狀態(tài)變化等；振動(dòng)信號的記錄、測量和各種分析。將記錄的信號經(jīng)過(guò)各種變換和處理，并分析得到的振動(dòng)幅值、頻率成分和變換后的信號，與正常狀態(tài)時(shí)的參數進(jìn)行比較，以分析故障性質(zhì)和產(chǎn)生故障的原因，對振動(dòng)發(fā)生的原因加以診斷。診斷人員對于電動(dòng)機各種故障發(fā)生的振動(dòng)特征必須要有良好的理解，才能得出可靠的診斷結論，并作出正確的處理決策。
3.追加調查：經(jīng)過(guò)二次診斷后，如果對于電動(dòng)機異常振動(dòng)發(fā)生的原因不能作出診斷結論時(shí)，此時(shí)必須進(jìn)行追加調查，追加調查的項目有：增加測量項目；增加振動(dòng)分析項目；改變電動(dòng)機運行條件再作測量，根據追加調查的結果和分析結果，再次進(jìn)行診斷，直至得到肯定的診斷結論。
三、電動(dòng)機振動(dòng)的簡(jiǎn)易診斷
電動(dòng)機的簡(jiǎn)易診斷一般在現場(chǎng)進(jìn)行(公眾號:泵管家)，使用設備通常是便攜式測振儀，定期、定點(diǎn)對電動(dòng)機進(jìn)行單一頻段內的總振級的測量。儀器頻響范圍一般為10～1000Hz，拾振器通常采用手持式或配有探針、磁座的測振傳感器。
四、精密診斷的振動(dòng)測量方法
專(zhuān)用診斷軟件
精密診斷通常包括現場(chǎng)的測量、信號錄取和信號分析和診斷兩部分。
1. 利用數據采集器，計算機和專(zhuān)用診斷軟件；
2. 利用測振和信號分析儀器作精密診斷。
振動(dòng)的測量
1. 測量點(diǎn)配置
圖1 電機的測點(diǎn)配置
圖2 座式軸承電機的測點(diǎn)配置
圖3 端蓋式電機的測點(diǎn)配置
圖4 立式電機的測點(diǎn)配置
2. 電動(dòng)機測試條件
電機空載應帶半鍵；
固定轉速交流電機在符合標準的正弦波、額定電壓下測量；
變頻電機應在全轉速范圍內測量都不超出規定值；
安裝條件---自由懸置和鋼性安裝。
(1) 鋼性安裝：
注1：此項要求確保了試驗安裝的整體在水平方向和垂直方向的固有頻率不會(huì )出現在下范圍：
電機旋轉頻率的±10%；
二倍旋轉頻率的±5%；
一倍和或二倍電網(wǎng)頻率的±5%。
注2：底腳振動(dòng)為軸承振動(dòng)速度25%的比率對每轉發(fā)生一次的振動(dòng)和二倍電網(wǎng)頻率的振動(dòng)都是正確的（如欲評價(jià)后者）。
(2) 臥式安裝的電機
試驗時(shí)電機應滿(mǎn)足以下要求：
直接安裝在堅硬的基礎上。
通過(guò)安裝平板安裝在堅硬的基礎上。
安裝在滿(mǎn)足上述要求的剛性板上。
(3) 立式安裝的電機
立式電機應安置在堅固的長(cháng)方形或圓形鋼板上，該鋼板對應于電機軸承中心鉆孔，帶有經(jīng)加工的平面與被試電機法蘭想配合并攻螺紋孔以鏈接法蘭螺栓。鋼板的厚度應至少為法蘭厚度的3倍，5倍更合適。鋼板相對直徑方向的邊長(cháng)應至少與頂部軸承離鋼板的高度L相等。
振動(dòng)值標準
1. GB10068-2008電機的機械振動(dòng)的測量、評定及限值
注1：制造廠(chǎng)和用戶(hù)應考慮到檢測儀器可能有±10%的測量容差。
注2：以相同機座帶底腳臥式電機的軸中心高作為機座無(wú)底腳電機、底腳朝上安裝式電機或立式電機的軸中心高。
注3：一臺電機(公眾號:泵管家)，自身平衡較好且振動(dòng)強度等級符合表1的要求，但安裝在現場(chǎng)中因受各種因素，如地基不平、負載機械的反作用以及電源中紋波電流的影響等等，也會(huì )顯示較大的振動(dòng)。另外，由于所驅動(dòng)的諸單元的固有頻率與電機旋轉體微小殘余不平衡的激勵頻率極為接近也會(huì )引起振動(dòng)，在這些情形下，不僅只是對電機，而且對裝置中的每一單元都要檢驗，見(jiàn)ISO10816-3。
2. ISO-10816《機械振動(dòng)——通過(guò)測量機械的非旋轉部件來(lái)對機械振動(dòng)進(jìn)行評價(jià)》
電機軸高＞315mm、功率300kW～50MW的大型旋轉機械振動(dòng)烈度
A：新投入使用的機器
B：長(cháng)期連續運行的機器
C：非連續長(cháng)期運行，應采取維修措施
D：可導致機械損壞
電機軸高H：160mm＜H＜315mm、功率中等的機械振動(dòng)烈度
3. GB50170-2006 電氣裝置安裝工程 旋轉電機施工及驗收規范
電機振動(dòng)值標準
振動(dòng)故障的識別與診斷
1. 電磁振動(dòng)
(1) 定子異常產(chǎn)生的電磁振動(dòng)
三相交流電機在正常運轉時(shí)，機座上受到一個(gè)頻率為電網(wǎng)頻率2倍的旋轉力波的作用，而可能產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)大小與旋轉力波的大小和機座的剛度直接有關(guān)。
定子電磁振動(dòng)異常的原因：
定子三相磁場(chǎng)不對稱(chēng)，如電網(wǎng)三相電壓不平衡。因接觸不良和斷線(xiàn)造成單相運行，定子繞組三相不對稱(chēng)等原因，都會(huì )造成定子磁場(chǎng)不對稱(chēng)，而產(chǎn)生異常振動(dòng)；
定子鐵心和定子線(xiàn)圈松動(dòng)將使定子電磁振動(dòng)和電磁噪聲加大。
定子電磁振動(dòng)的特征：
振動(dòng)頻率為電源頻率的2倍，F=2f；
切斷電源，電磁振動(dòng)立即消失；
振動(dòng)可以在定子機座上和軸承上測得；
振動(dòng)強度與機座剛度的負載有關(guān)。
(2) 氣隙靜態(tài)偏心引起的電磁振動(dòng)
電機定子中心與轉子軸心不重合時(shí)，定、轉子之間氣隙將會(huì )出現偏心現象，偏心固定在一個(gè)位置上，在一般情況下，氣隙偏心誤差不超過(guò)氣隙平均值的上下10%是允許的，過(guò)大的偏心值產(chǎn)生很大的單邊磁拉力。
氣隙靜態(tài)偏心產(chǎn)生特征：
電磁振動(dòng)頻率是電源頻率的2倍 F=2f；
振動(dòng)隨偏心值的增大在增加，隨負載增大而增加；
斷電后電磁振動(dòng)消失；
靜態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動(dòng)與定子異常產(chǎn)生的電磁振動(dòng)非常相似，難以區別。
(3) 氣隙動(dòng)態(tài)偏心引起電磁振動(dòng)
偏心的位置對定子是不固定的，對轉子是固定的，因此偏心的位置隨轉子而轉動(dòng)。
氣隙動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生的原因：
轉子的轉軸彎曲；
轉子鐵心與轉軸或軸承不同心；
轉子鐵心不圓。
氣隙動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生電磁振動(dòng)的特征：
轉子旋轉頻率和定子磁場(chǎng)旋轉頻率的電磁振動(dòng)都可能出現；
電磁振動(dòng)的振幅隨時(shí)間變化而脈動(dòng)（振），脈動(dòng)的頻率為2sf,周期為1/2sf 當電動(dòng)機負載增加，s加大，其脈動(dòng)節拍加快；
電動(dòng)機往往發(fā)生與脈動(dòng)節拍相一致的電磁噪聲；
斷電后，電磁振動(dòng)消失，電磁噪聲消失。
(4) 轉子繞組故障引起的電磁振動(dòng)
籠形電機籠條斷裂，繞組異步電機由于轉子回路電氣不平衡都將產(chǎn)生不平衡電磁力。轉子繞組故障產(chǎn)生的原因：
籠條鑄造質(zhì)量不良，產(chǎn)生斷條和高阻；
籠形轉子因頻繁起動(dòng)，電機負載大產(chǎn)生斷條或高阻；
饒式異步電動(dòng)機的轉子繞組回路電氣不平衡，產(chǎn)生不平衡電磁力；
同步電動(dòng)機磁繞組匝間短路。
轉子繞組故障引起電磁振動(dòng)的特征：
轉子繞組故障引起電磁振動(dòng)與轉子動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動(dòng)，波形相似，現象相似，較難區別，振動(dòng)頻率為f/p ，振幅以2sf的頻率在脈動(dòng)、電動(dòng)機發(fā)生與脈動(dòng)節拍一致的電磁噪聲；
在空載或輕載時(shí)，振動(dòng)與節拍噪聲不明顯，當負載增大時(shí)，這種振動(dòng)和噪聲隨之增加，當負載超過(guò)50%時(shí)，現象較為明顯；
在定子的一次電流中，也產(chǎn)生脈動(dòng)變化其脈動(dòng)節拍頻率為2sf；
在定子電流波形作頻譜分析，在頻圖圖中，基頻兩邊出現 的邊頻；
同步電動(dòng)機勵磁繞組但匝間短路，能引起f/p頻率（轉頻）的電磁振動(dòng)和噪聲，無(wú)節拍脈動(dòng)振動(dòng)現象與轉子不平衡產(chǎn)生的機械振動(dòng)相似；
斷電后，電磁振動(dòng)和電磁噪聲消失。
2. 機械振動(dòng)
(1) 轉子不平衡產(chǎn)生的機械振動(dòng)
轉子不平衡的原因：
電機轉子質(zhì)量分布不均勻，產(chǎn)生重心位移，與轉子中心不同心；
轉子零部件脫落和移位，絕緣收縮造成繞組移位、松動(dòng)；
聯(lián)軸器不平衡，冷卻風(fēng)扇不平衡，皮帶輪不平衡；
冷卻風(fēng)扇與轉子表面不均勻積垢。
轉子不平衡產(chǎn)生的機械振動(dòng)特征：
振動(dòng)頻率與轉頻相等；
振動(dòng)值隨轉速增高而加大，與電機負載無(wú)關(guān)；
振動(dòng)值以經(jīng)向為最大，軸向很小。
(2) 加工和裝配不良產(chǎn)生振動(dòng)
產(chǎn)生的原因： 與軸承內孔配合的軸頸和軸肩加工不良或由于軸彎曲等原因，使軸承內圈裝配后，其中心線(xiàn)與軸中心線(xiàn)不重合，軸承每轉一周，軸承受一次交變的軸向力作用，使軸承產(chǎn)生振動(dòng)。
振動(dòng)的特征：
振動(dòng)幅值以軸向為最大；
振動(dòng)頻率與轉頻相同。
(3) 安裝時(shí)，軸線(xiàn)不對中引起振動(dòng)
機組安裝后，電機和負載機械的軸心線(xiàn)應該一致相重合，當軸心線(xiàn)不重合時(shí)，電動(dòng)機在運行時(shí)就會(huì )受到來(lái)自聯(lián)軸器的作用力而產(chǎn)生振動(dòng).不對中分為3種情況：
軸心線(xiàn)平行不對中（偏心不對中），就是電動(dòng)機與負載機械軸心線(xiàn)雖然平行，但不重合，存在一個(gè)偏心距，隨電機轉動(dòng)，其軸伸上就受到一個(gè)來(lái)自聯(lián)軸器的一個(gè)徑向旋轉力的作用，使電機產(chǎn)生徑向振動(dòng)，振幅與偏心距大和轉速高低有關(guān)，頻率是轉頻的2倍；
軸心線(xiàn)相交不對中，當電動(dòng)機與負載機械軸心相交時(shí)，聯(lián)軸器的結合面往往出現“張口”現象。電動(dòng)機轉動(dòng)時(shí)，就會(huì )受到聯(lián)軸器的一個(gè)交變的軸向力作用，產(chǎn)生了軸向振動(dòng)，產(chǎn)生了軸向振動(dòng)，頻率與轉頻相同；
軸心線(xiàn)既相交又偏心的不對中。
在實(shí)際安裝中，以上兩種不對中情況往往同時(shí)存在，特征如下：
徑向振動(dòng)出現1倍頻，2倍頻振動(dòng)，2倍頻成份大；
軸向振動(dòng)出現1倍頻，2倍頻，3倍頻，轉子軸向振動(dòng)幅值為徑向振動(dòng)的50%以上；
軸心線(xiàn)不重合的偏差越大，振動(dòng)也越大；
電動(dòng)機單獨運行時(shí)，振動(dòng)消失。
(4) 機械松動(dòng)引起的振動(dòng)
機械松動(dòng)分為結構件松動(dòng)和轉動(dòng)部件松動(dòng)。造成松動(dòng)的原因：
由于安裝不良和長(cháng)期磨損，軸承與軸或端蓋孔具有較大間隙或過(guò)量不足。風(fēng)扇和轉軸配合松動(dòng)，轉子鐵心與軸（或支架）配合松動(dòng)
電機的機座或軸承安裝不良，底座不平，地腳螺絲不緊等。
基礎和機座損壞。
機械松動(dòng)故障引起振動(dòng)的特征：
徑向振動(dòng)較大，尤其垂直方向振動(dòng)大。
有時(shí)含有1/2倍，3/2倍等分數頻分量。
時(shí)域波形雜亂，有明顯的不穩定的非周期信號。
軸向振動(dòng)很小或正常。
