电机振动的危害、原因及判断和排除故障的方法

张锐锋++于红伟

摘 要：电动机产生振动，会使绕组绝缘和轴承寿命缩短，影响滑动轴承的正常润滑，振动力促使绝缘缝隙扩大，使外界粉尘和水分入侵其中，造成绝缘电阻降低和泄露电流增大，甚至形成绝缘击穿等事故。因此了解电动机震动产生的危害，分析其产生的原因，并有针对性的进行维修十分必要。

关键词：电机 振动危害 故障

1、电动机振动的危害

电动机产生振动，会使绕组绝缘和轴承寿命缩短，影响滑动轴承的正常润滑，振动力促使绝缘缝隙扩大，使外界粉尘和水分入侵其中，造成绝缘电阻降低和泄露电流增大，甚至形成绝缘击穿等事故。另外，电动机产生振动，又容易使冷却器水管振裂，焊接点振开，同时会造成负载机械的损伤，降低工件精度，会造成所有遭到振动的机械部分的疲劳，会使地脚螺丝松动或断掉，电动机又会造成碳刷和滑环的异常磨损，甚至会出现严重刷火而烧毁集电环绝缘，电动机将产生很大噪音，这种情况一般在直流电机中也时有发生。

2、电动机振动的原因分析

振动原因主要有三种情况：电磁方面原因；机械方面原因；机电混合方面原因。

2.1电磁方面的原因

（1）电源方面：三相电压不平衡，三相电动机缺相运行。

（2）定子方面：定子铁心变椭圆、偏心、松动；定子绕组发生断线、接地击穿、匝间短路、接线错误，定子三相电流不平衡。

（3）转子故障：转子铁心变椭圆、偏心、松动。转子笼条与端环开焊，转子笼条断裂，绕线错误，电刷接触不良等。

2.2机械原因

（1）电机本身方面：

转子不平衡，转轴弯曲，滑环变形，定、转子气隙不均，定、转子磁力中心不一致，轴承故障，基础安装不良，机械机构强度不够、共振，地脚螺丝松动，电机风扇损坏。

（2）与联轴器配合方面：联轴器损坏，联轴器连接不良，联轴器找中心不准，负载机械不平衡，系统共振等。

联动部分轴系不对中，中心线不重合，定心不正确。这种故障产生的原因主要是安装过程中，对中不良、安装不当造成的。还有一种情况，就是有的联动部分中心线在冷态时是重合一致的，但运行一段时间后由于转子支点，基础等变形，中心线又被破坏，因而产生振动。

2.3电机混合原因

（1）电机振动往往是气隙不匀，引起单边电磁拉力，而单边电磁拉力又使气隙进一步增大，这种机电混合作用表现为电机振动。

（2）电机轴向串动，由于转子本身重力或安装水平以及磁力中心不对，引起的电磁拉力，造成电机轴向串动，引起电机振动加大，严重情况下发生轴磨瓦根，使轴瓦温度迅速升高。

（3）与电机相联的齿轮、联轴器有毛病。这种故障主要表现为齿轮咬合不良，轮齿磨损严重，对轮润滑不良，联轴器歪斜、错位，齿式联轴器齿形、齿距不对、间隙过大或磨损严重，都会造成一定的振动。

（4）电机本身结构的缺陷和安装的问题。这种故障主要表现为轴颈椭圆，转轴弯曲，轴与轴瓦间间隙过大或过小，轴承座、基础板、地基的某部分乃至整个电机安装基础的刚度不够，电机与基础板之间固定不牢，底脚螺栓松动，轴承座与基础板之间松动等。而轴与轴瓦间间隙过大或过小不仅可以造成振动还可使轴瓦的润滑和温度产生异常。

（5）电机拖动的负载传导振动。

3、振动原因的初步判别方法

在解决电机振动问题时，首先要判别电机的振动由哪方面原因引起的，即机械、电气和安装上三者之间的原因判定。

（1）区分振动是电动机还是负载机械引起的。方法是断开电动机与负载机械的连接，若振动变化较大，则与负载机械或安装有关；若振动变化很小，则是电动机本身产生的。

（2）区分振动是电气原因还是机械原因产生的。方法是将电机运转至最高转速，突然切断电源，若振动随之突然减小，振动则是电气原因引起的；若振动变化不大，则主要是机械原因引起的。

（3）电机安装方面的原因。由于电机与负载机械之间的连接安装不良，也必然造成电机运行时的干扰力，使机组产生与转速相同角频率的振动。采用联轴器、联轴节连接时，应保证同轴度要求；采用三角带传动连接时，应保证带槽的平行要求，减少皮带的振动；采用齿轮传动连接时，应保证两轴之间的平行度要求，使齿轮能正确啮合。

4、检查及消除电动机的振动

电动机振动较平时大时，应采用振动表沿水平和垂直方向测量各部分振动值，并做相应记录。倾听电动机定子腔内部声音和轴承转动声音，检查地脚，如无明显异常现象，则采用脱开所拖动机械，单独空转电动机，以判定是电动机本身振动还是拖动机械引起的振动。在生产中会发现电动机修理后因种种原因致三相绕组磁势不对称，电动机在空载或低负荷时，表现出来的振动并不十分明显，而一旦接带的负荷加重，电动机振动也就逐渐加剧。

针对机械方面造成的振动，若是由于轴承磨损，则应立即更换同型号轴承；若是由于转轴变形弯曲，则必须进行校轴或更换转轴；若因地角紧固不牢，则重新紧牢即可。基础强度不够，台板高低不平看似小问题，但往往是导致振动的最直接原因。我厂一台高压电动机振动较大，多次进行中心找正，但未能消除振动，吊开电动机后，发现基础台板由两块钢板拼接而成，一侧钢板稍高，另一侧较低，拼接焊缝又未打磨平，且恰好处在电动机一侧脚板下，电动机虽经找正，但实际上有许多地方形成了点接触面，电动机中心与机械中心已找正只不过是一假象，电动机一运行必将不可避免产生振动。采取用气焊割开拼接处，重新焊接并打磨平整，电动机再次重新找正后，试转振动反而加大，经分析并查找原因后，才发现钢板经气割，又经电焊，造成一定的热损伤，强度已严重下降，电动机转动后与钢板形成共振，所以振动反而加大，重新做基础台面后，才得以消除。另外转子动平衡不良也是造成振动的根本原因，电动机在出厂时，转子已经过动平衡校验合格的，但在修理电动机过程中（非凡是对高压电动机的修理中），往往不注重做好記号刻度这一环节，擅自拆除经动平衡校验整体中的某一部件，重新装上后，必将造成动平衡不良，致使电动机振动，消除方法只有重新校验动平衡。

针对电磁方面造成的振动，应从电源入手开始检查。检查三相电压是否平衡，用钳形电流表测量三相电流是否平衡，有没有存在单相运行，生产中发现电动机接线盒内端头接线因紧固不牢，经常烧断，造成单相运行，应加强此处检查并进行消除。若在用钳形电流表测量时，发现三相电流不平衡，且表针摆动时高时低，说明转子有笼条断裂现象。此时应立即停止电动机运行，切断电源，抽出转子进行检查，修复。另外，还应测量三相定子绕组的电阻值，检查绕组是否对称，若电阻值不平衡，则说明有开焊部位，也应抽出转子后进行检查，重新焊接。电机的结构同时包含电气和机械两部分，也可以说是电气和机械的结合点。所以说，它的故障要一分为二的分析。对电机的振动故障原因也要分成两部分。

转子在物理结构上不是完全的的中心对称、轴对称。在转动时转动惯量的不平衡导致振动。振动情况根据转速而变化。比如低速情况下振动很小，高速时振动大的情况；反过来也有低转速下振动大，高转速时振动变小的情况。另外，转轴轴承同心度同轴度差也会引起振动，从设计上改用空气轴承可以改善。

参考文献：

[1] 李文.《变频器驱动异步电机振动频谱特征分析》.电机与控制学报，2012.

[2]吴桂封.《基于小波-神经网络的电机振动故障诊断》.控制工程，2004.