運用時域、頻域、包絡分析方法診斷電動機振動異常

馬金鵬 王立江

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

關鍵詞：頻域;時域;包絡頻譜

0 引言

某大型煉化企業大量電動機的運行檢修工作中出現不同的問題，前期多通過聽診和普通的監測手段進行分析電機運行情況，往往出現分析偏差較大的情況，有電動機在運行中出現故障的現象。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、和包絡頻譜分析。振動時域分析是指控制系統在一定的輸入下，根據輸出量的時域表達式，分析系統的穩定性、瞬態和穩態性能，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應用圖解分析法評價系統性能的方法;包絡解調分析是指將采集的振動信號進行解調后產生包絡線，并對其進行相應變換后做頻譜分析，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、頻域和包絡頻譜特征及振動診斷處理方法避免故障的發生。

掌握電動機狀態監測分析和診斷技術，處理必備的專業技術知識外，必須要掌握電動機的基礎數據，這其中包括電動機額定電壓、額定功率、額定轉速及監測時的轉動速度，電動機運行時長，電動機所用潤滑脂特性、潤滑五定執行情況、機泵間聯軸器類型，電動機的安裝方式和支撐形式，電動機是否經歷過大修、大修檢修內容有哪些、是否處理過電機轉子、定子、線圈等故障，再結合現場運行狀態監測進行比較全面、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進行分析，如圖1、2、3示。

某裝置蠟油轉輸泵P-16電動機轉速2975r/m，額定電壓0.4kV，額定功率160kW，額定電流279A，運行中出現報警情況，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異常的現場實際情況。

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出不同的頻域特征，下面介紹電動機運行中出現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的機泵不對中、軸承松動的情況及處理方法和結果，和前節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的機械故障，電動機基礎松動和聯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軸器空試電機即可以排除故障。

4 電機振動異常時的包絡特征

電動機在軸承部位出現異常時在包絡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的特征值去觀察相應的故障類型是有效的判斷軸承初期故障的手段，軸承內圈、外圈、滾動體、保持架固有特征頻率一個或者多個出現和監測數值重合的現象如圖6示：

通過以上幾個案例的時域波形、速度頻譜和包絡頻譜可以看到，通過監測電動機軸承振動運行時表現的時域、頻譜和包絡頻譜特征，進而有效的分析異常振動產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 結束語

對于大型煉化企業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，掌握了電動機狀態監測分析診斷技術，掌握電動機運行時正常和異常狀態下的圖譜，就可以完成電動機由計劃檢修甚至故障檢修轉變為預知性檢修，減少人力物力。

參考文獻

[1]ISO-10816，設備振動烈度國際標準[S].

[2]黃志堅.機械設備振動故障監測與診斷[M].化學工業出版社，2010.

[3]黃一.機械基礎.機械工業出版社，2014.

作者簡介：

馬金鵬，男，1985.5，電氣設備工程師，研究方向為電氣設備運維管理;

王立江，男，電氣工程師，研究方向為電氣設備運維;