為什么測量供水系統(tǒng)電機(jī)振動(dòng)
電動(dòng)機(jī)和其它機(jī)械設(shè)備一樣，在運(yùn)行中存在能量、熱量、磨損、振動(dòng)等物理和化學(xué)參數(shù)的變化，這些信息的變化直接或間接反應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，測量電機(jī)的振動(dòng)值能有效的診斷出電機(jī)的故障。
振動(dòng)的診斷
電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)原因較復(fù)雜，振動(dòng)診斷分兩個(gè)層次進(jìn)行，一次診斷時(shí)簡易診斷，確定電動(dòng)機(jī)總振動(dòng)級(jí)是否超過各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(jī)振動(dòng)出現(xiàn)異常時(shí)，通常采用下圖所示的程序來進(jìn)行分析和診斷。
一、一次診斷
1.診斷的目的：測量運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)水平及其變化，及早發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)異常振動(dòng)的征兆。
2.診斷前準(zhǔn)備工作。在診斷前應(yīng)詳細(xì)調(diào)查并記錄下列項(xiàng)目：電動(dòng)機(jī)的規(guī)格，包括容量、電流、電壓、轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)負(fù)載機(jī)械及復(fù)合性質(zhì)；振動(dòng)測試場所和測試方法；測量所使用的傳感器和測振儀的型號(hào)及儀器編號(hào)；振動(dòng)值判定標(biāo)準(zhǔn)。
3.測量方法。電動(dòng)機(jī)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(jiān)測，使用儀器通常是手持式測振儀或數(shù)據(jù)采集器；二是遠(yuǎn)距離集中監(jiān)測，使用固定安裝的傳感器和固定的測振儀，能連續(xù)記錄信號(hào)，并輸出振動(dòng)超限的報(bào)警信號(hào)。
4.數(shù)據(jù)整理和診斷結(jié)論。測量得到的數(shù)據(jù)與振動(dòng)初始值和判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，看電動(dòng)機(jī)振動(dòng)值是否在允許值之內(nèi)。如在允許范圍內(nèi)，一次診斷就算完成，其測量數(shù)據(jù)可存在數(shù)據(jù)庫，作為趨勢(shì)分析之用；如超出允許范圍或發(fā)現(xiàn)異常振動(dòng)，則需要二次診斷。
風(fēng)機(jī)的常見的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(jī)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(diào)查項(xiàng)目：振動(dòng)發(fā)生情況的調(diào)查，如查明電動(dòng)機(jī)及負(fù)載機(jī)械運(yùn)行條件的變化，振動(dòng)發(fā)生前后電動(dòng)機(jī)狀態(tài)變化等；振動(dòng)信號(hào)的記錄、測量和各種分析。將記錄的信號(hào)經(jīng)過各種變換和處理，并分析得到的振動(dòng)幅值、頻率成分和變換后的信號(hào)，與正常狀態(tài)時(shí)的參數(shù)進(jìn)行比較，以分析故障性質(zhì)和產(chǎn)生故障的原因，對(duì)振動(dòng)發(fā)生的原因加以診斷。診斷人員對(duì)于電動(dòng)機(jī)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(jié)論，并作出正確的處理決策。
3.追加調(diào)查：經(jīng)過二次診斷后，如果對(duì)于電動(dòng)機(jī)異常振動(dòng)發(fā)生的原因不能作出診斷結(jié)論時(shí)，此時(shí)必須進(jìn)行追加調(diào)查，追加調(diào)查的項(xiàng)目有：增加測量項(xiàng)目；增加振動(dòng)分析項(xiàng)目；改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件再作測量，根據(jù)追加調(diào)查的結(jié)果和分析結(jié)果，再次進(jìn)行診斷，直至得到肯定的診斷結(jié)論。
三、電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的簡易診斷
電動(dòng)機(jī)的簡易診斷一般在現(xiàn)場進(jìn)行(公眾號(hào):泵管家)，使用設(shè)備通常是便攜式測振儀，定期、定點(diǎn)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單一頻段內(nèi)的總振級(jí)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
專用診斷軟件
精密診斷通常包括現(xiàn)場的測量、信號(hào)錄取和信號(hào)分析和診斷兩部分。
1. 利用數(shù)據(jù)采集器，計(jì)算機(jī)和專用診斷軟件；
2. 利用測振和信號(hào)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(jī)的測點(diǎn)配置
圖2 座式軸承電機(jī)的測點(diǎn)配置
圖3 端蓋式電機(jī)的測點(diǎn)配置
圖4 立式電機(jī)的測點(diǎn)配置
2. 電動(dòng)機(jī)測試條件
電機(jī)空載應(yīng)帶半鍵；
固定轉(zhuǎn)速交流電機(jī)在符合標(biāo)準(zhǔn)的正弦波、額定電壓下測量；
變頻電機(jī)應(yīng)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)測量都不超出規(guī)定值；
安裝條件---自由懸置和鋼性安裝。
(1) 鋼性安裝：
注1：此項(xiàng)要求確保了試驗(yàn)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(xiàn)在下范圍：
電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率的±10%；
二倍旋轉(zhuǎn)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(duì)每轉(zhuǎn)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(píng)價(jià)后者）。
(2) 臥式安裝的電機(jī)
試驗(yàn)時(shí)電機(jī)應(yīng)滿足以下要求：
直接安裝在堅(jiān)硬的基礎(chǔ)上。
通過安裝平板安裝在堅(jiān)硬的基礎(chǔ)上。
安裝在滿足上述要求的剛性板上。
(3) 立式安裝的電機(jī)
立式電機(jī)應(yīng)安置在堅(jiān)固的長方形或圓形鋼板上，該鋼板對(duì)應(yīng)于電機(jī)軸承中心鉆孔，帶有經(jīng)加工的平面與被試電機(jī)法蘭想配合并攻螺紋孔以鏈接法蘭螺栓。鋼板的厚度應(yīng)至少為法蘭厚度的3倍，5倍更合適。鋼板相對(duì)直徑方向的邊長應(yīng)至少與頂部軸承離鋼板的高度L相等。
振動(dòng)值標(biāo)準(zhǔn)
1. GB10068-2008電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)的測量、評(píng)定及限值
注1：制造廠和用戶應(yīng)考慮到檢測儀器可能有±10%的測量容差。
注2：以相同機(jī)座帶底腳臥式電機(jī)的軸中心高作為機(jī)座無底腳電機(jī)、底腳朝上安裝式電機(jī)或立式電機(jī)的軸中心高。
注3：一臺(tái)電機(jī)(公眾號(hào):泵管家)，自身平衡較好且振動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)符合表1的要求，但安裝在現(xiàn)場中因受各種因素，如地基不平、負(fù)載機(jī)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(qū)動(dòng)的諸單元的固有頻率與電機(jī)旋轉(zhuǎn)體微小殘余不平衡的激勵(lì)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(duì)電機(jī)，而且對(duì)裝置中的每一單元都要檢驗(yàn)，見ISO10816-3。
2. ISO-10816《機(jī)械振動(dòng)——通過測量機(jī)械的非旋轉(zhuǎn)部件來對(duì)機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)》
電機(jī)軸高＞315mm、功率300kW～50MW的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)烈度
A：新投入使用的機(jī)器
B：長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)器
C：非連續(xù)長期運(yùn)行，應(yīng)采取維修措施
D：可導(dǎo)致機(jī)械損壞
電機(jī)軸高H：160mm＜H＜315mm、功率中等的機(jī)械振動(dòng)烈度
3. GB50170-2006 電氣裝置安裝工程 旋轉(zhuǎn)電機(jī)施工及驗(yàn)收規(guī)范
電機(jī)振動(dòng)值標(biāo)準(zhǔn)
振動(dòng)故障的識(shí)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(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)座上受到一個(gè)頻率為電網(wǎng)頻率2倍的旋轉(zhuǎn)力波的作用，而可能產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)大小與旋轉(zhuǎn)力波的大小和機(jī)座的剛度直接有關(guān)。
定子電磁振動(dòng)異常的原因：
定子三相磁場不對(duì)稱，如電網(wǎng)三相電壓不平衡。因接觸不良和斷線造成單相運(yùn)行，定子繞組三相不對(duì)稱等原因，都會(huì)造成定子磁場不對(duì)稱，而產(chǎn)生異常振動(dòng)；
定子鐵心和定子線圈松動(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(xiàn)=2f；
切斷電源，電磁振動(dòng)立即消失；
振動(dòng)可以在定子機(jī)座上和軸承上測得；
振動(dòng)強(qiáng)度與機(jī)座剛度的負(fù)載有關(guān)。
(2) 氣隙靜態(tài)偏心引起的電磁振動(dòng)
電機(jī)定子中心與轉(zhuǎn)子軸心不重合時(shí)，定、轉(zhuǎn)子之間氣隙將會(huì)出現(xiàn)偏心現(xiàn)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氣隙平均值的上下10%是允許的，過大的偏心值產(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(fù)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(qū)別。
(3) 氣隙動(dòng)態(tài)偏心引起電磁振動(dòng)
偏心的位置對(duì)定子是不固定的，對(duì)轉(zhuǎn)子是固定的，因此偏心的位置隨轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)動(dòng)。
氣隙動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生的原因：
轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸彎曲；
轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸或軸承不同心；
轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率和定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率的電磁振動(dòng)都可能出現(xiàn)；
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(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載增加，s加大，其脈動(dòng)節(jié)拍加快；
電動(dòng)機(jī)往往發(fā)生與脈動(dòng)節(jié)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(zhuǎn)子繞組故障引起的電磁振動(dòng)
籠形電機(jī)籠條斷裂，繞組異步電機(jī)由于轉(zhuǎn)子回路電氣不平衡都將產(chǎn)生不平衡電磁力。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子因頻繁起動(dòng)，電機(jī)負(fù)載大產(chǎn)生斷條或高阻；
饒式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)磁繞組匝間短路。
轉(zhuǎn)子繞組故障引起電磁振動(dòng)的特征：
轉(zhuǎn)子繞組故障引起電磁振動(dòng)與轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動(dòng)，波形相似，現(xiàn)象相似，較難區(qū)別，振動(dòng)頻率為f/p ，振幅以2sf的頻率在脈動(dòng)、電動(dòng)機(jī)發(fā)生與脈動(dòng)節(jié)拍一致的電磁噪聲；
在空載或輕載時(shí)，振動(dòng)與節(jié)拍噪聲不明顯，當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，這種振動(dòng)和噪聲隨之增加，當(dāng)負(fù)載超過50%時(shí)，現(xiàn)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(jié)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(xiàn) 的邊頻；
同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組但匝間短路，能引起f/p頻率（轉(zhuǎn)頻）的電磁振動(dòng)和噪聲，無節(jié)拍脈動(dòng)振動(dòng)現(xiàn)象與轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)相似；
斷電后，電磁振動(dòng)和電磁噪聲消失。
2. 機(jī)械振動(dòng)
(1) 轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)
轉(zhuǎn)子不平衡的原因：
電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻，產(chǎn)生重心位移，與轉(zhuǎn)子中心不同心；
轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子表面不均勻積垢。
轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)特征：
振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)頻相等；
振動(dòng)值隨轉(zhuǎn)速增高而加大，與電機(jī)負(fù)載無關(guān)；
振動(dòng)值以經(jīng)向?yàn)樽畲?，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(nèi)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(nèi)圈裝配后，其中心線與軸中心線不重合，軸承每轉(zhuǎn)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?yàn)樽畲螅?br/>
振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)頻相同。
(3) 安裝時(shí)，軸線不對(duì)中引起振動(dòng)
機(jī)組安裝后，電機(jī)和負(fù)載機(jī)械的軸心線應(yīng)該一致相重合，當(dāng)軸心線不重合時(shí)，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)就會(huì)受到來自聯(lián)軸器的作用力而產(chǎn)生振動(dòng).不對(duì)中分為3種情況：
軸心線平行不對(duì)中（偏心不對(duì)中），就是電動(dòng)機(jī)與負(fù)載機(jī)械軸心線雖然平行，但不重合，存在一個(gè)偏心距，隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其軸伸上就受到一個(gè)來自聯(lián)軸器的一個(gè)徑向旋轉(zhuǎn)力的作用，使電機(jī)產(chǎn)生徑向振動(dòng)，振幅與偏心距大和轉(zhuǎn)速高低有關(guān)，頻率是轉(zhuǎn)頻的2倍；
軸心線相交不對(duì)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)與負(fù)載機(jī)械軸心相交時(shí)，聯(lián)軸器的結(jié)合面往往出現(xiàn)“張口”現(xiàn)象。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)頻相同；
軸心線既相交又偏心的不對(duì)中。
在實(shí)際安裝中，以上兩種不對(duì)中情況往往同時(shí)存在，特征如下：
徑向振動(dòng)出現(xiàn)1倍頻，2倍頻振動(dòng)，2倍頻成份大；
軸向振動(dòng)出現(xiàn)1倍頻，2倍頻，3倍頻，轉(zhuǎn)子軸向振動(dòng)幅值為徑向振動(dòng)的50%以上；
軸心線不重合的偏差越大，振動(dòng)也越大；
電動(dòng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)消失。
(4) 機(jī)械松動(dòng)引起的振動(dòng)
機(jī)械松動(dòng)分為結(jié)構(gòu)件松動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部件松動(dòng)。造成松動(dòng)的原因：
由于安裝不良和長期磨損，軸承與軸或端蓋孔具有較大間隙或過量不足。風(fēng)扇和轉(zhuǎn)軸配合松動(dòng)，轉(zhuǎn)子鐵心與軸（或支架）配合松動(dòng)
電機(jī)的機(jī)座或軸承安裝不良，底座不平，地腳螺絲不緊等。
基礎(chǔ)和機(jī)座損壞。
機(jī)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?jǐn)?shù)頻分量。
時(shí)域波形雜亂，有明顯的不穩(wěn)定的非周期信號(hào)。
軸向振動(dòng)很小或正常。
