工業異步電機軸振動故障的診斷與分析

陳 軼

（河鋼股份有限公司承德分公司、河北省釩鈦工程技術研究中心，河北 承德 067002）

在現代工業中，電動機是使用最廣泛的機電產品。一旦電動機發生故障，生產線將癱瘓，甚至可能造成人身傷害。隨著現代工業的發展，異步電機的故障診斷技術得到了技術人員的廣泛關注，其中電機軸振動故障是異步電機的常見故障之一，也是原因比較復雜的故障。因此，非常有必要分析和研究電動機軸的振動。以下分析以現場使用的電動機為例。

1 故障異步電動機簡介

本文提到的故障異步電動機由上海電機廠生產，型號：YKOs2200-2，額定功率：2200 kW，額定轉速：2989r / min。馬達和增速箱，增速箱和離心增壓器均通過膜片聯軸器連接。軸系示意圖如圖l 所示。

圖1 軸系示意圖

2 修理前的軸振動和軸承溫度測量數據

2.1 維修前的軸振動測量數據

在此故障排除中，我們使用了手持式振動計來測量電機軸的振動。至于測量點，根據GB / 6075.3—200l 的要求：選擇電機驅動端和非驅動端的垂直、水平和軸向三個測量點（如圖2 所示）。

圖2 振動測點示意圖

維修前電機軸振動數據如表1 所示。

表1 維修前振動速度值

從表1 可以看出，1＃、2＃測量點的振動值已超過7.1H Ⅱ。根據GB 6075.3-2001，振動值超過7.1H Ⅱ足可以造成電動機損壞，需要緊急送到修理廠修理。

2.2 維修前的軸程溫度值

異步電機的軸承溫度測量，通常是使用鉑熱電阻作為溫度傳感器，在主機上進行實時反饋和溫度顯示。啟動后，需要技術人員定時檢查電機的驅動端和非驅動端，以精確記錄軸承溫度。維修前的軸程溫度值見表2。

表2 檢修前電機軸承溫度數據（單位：℃）

縱觀表2 可以得出，異步電機運行在40 分鐘左右時，非驅動端的軸承溫度已接近系統中設置的報警溫度，因此需要技術人員查看溫度升高的原因。

3 故障排除

本文主要通過使用分步法來查找異步電動機的軸振動故障癥因。

3.1 檢查軸是否對準

電機軸與變速箱的輸入軸是否對準直接影響著電機的針對性，因此首先檢查電機軸與變速箱的軸是否對準，這時可以使用激光對中儀進行測量，測量是否為同軸度。數據見表3。

表3 電機驅動端與增速器大齒輪軸的同軸度數據

表3 的數據中得出，實測值在設計值中間，表示在同一個同軸度區間，因此電機驅動軸與變速箱軸為同軸度。但是，當徹底斷開聯軸器后獨立運行電動機時，經測量振動比較大。這足以說明電動機振動不是由于電機軸與變速箱軸不對中造成的。

表4 脫開聯軸器后振動速度值

3.2 檢查電機氣隙

接著上個步驟，在電機與增速器之間的聯軸器斷開下，繼續查找造成振動大的原因。在電機高速運行的條件下非驅動端軸承溫度較高，因此將問題點鎖定在了軸承間隙或電機氣隙上。于是，開始測量電動機的驅動端和非驅動端之間的氣隙。測量值見圖3。

圖3 電機氣隙

從圖3 測量值中得出，電動機的氣隙是均勻的，因此這個原因被摒棄。

3.3 檢查電機軸承間隙

繼續查找問題點，對電機兩端軸承的頂間隙進行測量。測量值見于表5。

表5 刮瓦前電機軸承頂間隙（單位：mm）

從表5 的數據來看，實測值的電動機非驅動端軸承的頂間隙與實際值相比過小，這可能是電機振動大和非驅動端軸承溫度高的誘因。于是，拆掉了非驅動軸承上的軸瓦，再用測量工具測量電機兩端軸承的頂間隙。測量值見表6。

表6 刮瓦后電機軸承頂間隙（單位：mm）

從表6 中可以看出，非驅動端軸承的頂間隙已恢復到正常范圍。測試繼續，非驅動端軸承的工作溫度已恢復正常，溫度異常消失，但是振動仍然很大。測量值見表7 和表8 所示。

表7 刮瓦后軸承溫度數據（單位：℃）

表8 刮瓦后振動速度值

3.4 檢查電機轉子的動平衡

通過以上故障方法的排除，將電機軸振動的問題點基本鎖定在了轉子質量不平衡的原因上。方向鎖定后，通過運用在線動態平衡器對電機轉子進行動平衡測試，結果顯示轉子存在質量不平衡問題。平衡塊數據見圖9 所示：

表9 平衡塊數據

根據在線動態平衡器獲得的平衡重數據，通過在電動機的兩端添加平衡塊，以測試電機的振動情況，又通過專業工具進行了振動測量。測量數據示見表10。

表10 動平衡后振動速度值

從表10 的測量數值中得出，電動機兩端的軸振動均小于2.3mm / s。根據GB / 6075.3-2001，新交付的機器的振動通常在此范圍內，因此電動機軸的振動已經處于良好水平，于是很多的解決了電機軸振動的問題。

4 結語

本文通過用故障逐一排除的方法，有效的鎖定了一種大型異步電機軸振動故障的癥結，也通過故障的排除方法總結出了電機軸故障的常見原因。作為鋼鐵企業的一名技術人員，需要不斷提高專業技能，才能從容的應對電機各種故障，并精準消除故障，提升電機設備的穩定性。