异步电动机振动故障中的拍频现象

张 钰，管爱辉，钱 强，赖远波，李 军

（独山子石化供水供电公司，新疆 克拉玛依 833699）

引言

拍振是两个频率接近的力（激励源）产生的振动叠加在一起造成的，由于频率接近，周期也接近，每过一个周期两个信号的相对相位就会有一点变化，接近同相的时候两个信号叠加，幅值变大，接近反相的时候两个信号相互抵消，幅值变小，造成波形总幅值的周期性波动。

1 拍频现象简介

在现场任意两个振动力频率接近，且两个振动会传递到一起产生叠加，就会发生拍频，又叫拍振。拍频是两个频率接近的力（激励源）产生的振动叠加在一起造成的，由于频率接近，周期也接近，每过一个周期两个信号的相对相位就会有一点变化，接近同相的时候两个信号叠加，幅值变大，接近反相的时候两个信号相互抵消，幅值变小，造成波形总幅值的周期性波动。

电机运行时，转子在定子内腔旋转，因电磁振动在空间位置上和旋转磁场是同步的，定子电磁振动频率应为旋转磁场频率（f0/P）和电磁力极数（2P）之乘积2f0，也就是2倍的电源频率。由此可知，电机在正常工作时，机座上受到一个频率为电网频率2倍的旋转力波的作用，而可能产生振动，振动大小则和旋转力波大小和机座刚度直接有关[1]。例如：定子三相磁场不对称；定子铁心和定子线圈松动；电动机座底脚螺钉松动。振动频率为电源频率的2倍，会出现2倍电网频率即100 Hz的振动。

2极异步电动机转子的不平衡、不对中、弯曲引起转子旋转频率的二倍频成分振动增大。最常见是2极电机转子与定子间气隙不均匀、磁场中心偏移、定子绕组松动、转子断条等造成磁不平衡，引起电磁力矩加大；和转子的不平衡、不对中、弯曲引起转子旋转频率的二倍频成分振动增大的故障同时存在。由于故障产生的两倍电源频率振动和两倍转频振动有微小区别，产生拍振，在电机附近可以听到明显有节拍的嗡嗡声，振动总幅值周期性波动。

下面以一个电动机异常振动实例，对拍频现场进行阐述。

事件经过：2018年2月28日，电气维护人员在对某装置一台电动机状态监测时发现该电动机振动轴向、径向的振动超标，且径向的振动幅值在3～7 mm/s有规律地波动周期性变化，随后用状态检测仪BH550进行进一步分析。

2 机组运行情况简介

电动机参数：油泵功率为55 kW，额定电流为102.6 A，额定转速为2 970 r/min。前后轴承型号为SKF，6314；滚动轴承最近一次检修时间为2013年5月；最近一次润滑时间为2017-10-09。联轴节为刚性连接。

3 测试分析

3.1 通过速度频谱分析

用BH550去对该电动机测试分析，分析频率、分析线数都是厂家默认值2 000 Hz，1 600线。进行速度频谱分析，径向2倍频较大，尤其轴向2倍频大，初步判断为电机泵的对中问题，但是无法解释振动幅值有规律的变化。为了进一步分析，将分析频率改为400 Hz，分析线数改为3 200线，提高分辨率[2]。

3.2 提高分辨率后速度频谱图

如下页图1所示，提高分辨率后再次采集振动数据分析，从风扇侧1 HV速度频谱分析看，在100 Hz左右有两个频率成分，99.75 Hz为转频2倍频，100.2 Hz为电网频率的2倍频。

图1 水平侧水平频谱

3.3 提高分辨率后速度时域波形图

如图2所示，从风扇侧水平时域波形图看，有明显的拍频周期T=4.307-1.139=3.16 s。

图2 水平侧水平时域波形图

4 综合诊断

从图2频谱分析看，电动机即存在转频的2倍频，有存在2倍电网频谱的2倍频。由于两个频谱比较接近，所以出现拍频现场，即幅值有规律的变化。联轴节不对中和电机基础不良是问题根本所在，需要钳工重新对中。

5 结语

拍振的根源是两个力产生的振动传递到一起，产生了叠加。如果要处理，可以分别诊断消除这两个振动源，或者切断振动传递路径。比如，通过基础或管道传递振动的，增加隔振措施，但电机本身产生拍振的，就只能通过对中或处理偏心降低两个振动了。