运用时域、频域、包络分析方法诊断电动机振动异常

2019-09-10马金鹏王立江

E动时尚·科学工程技术 2019年5期

马金鹏王立江

摘要：电动机的状态监测是其维护工作的重要部分，对于如何运用状态监测工作指导电动机的维护检修是设备管理人员关注的重点之一;对于大批量的电动机维护来说，正确运用时域、频域和包络频谱分析其振动状态，显得尤为必要。

关键词：频域;时域;包络频谱

0 引言

某大型炼化企业大量电动机的运行检修工作中出现不同的问题，前期多通过听诊和普通的监测手段进行分析电机运行情况，往往出现分析偏差较大的情况，有电动机在运行中出现故障的现象。通过采用振动图谱分析法来降低故障率，图谱分析一般有时域、频域、和包络频谱分析。振动时域分析是指控制系统在一定的输入下，根据输出量的时域表达式，分析系统的稳定性、瞬态和稳态性能，通过波形的变化来判断振动信息;振动频域分析是指在频域范围内应用图解分析法评价系统性能的方法;包络解调分析是指将采集的振动信号进行解调后产生包络线，并对其进行相应变换后做频谱分析，振动波形和频谱的变化会在一定程度上反映出电动机振动的异常情况。

1 电动机振动基础及故障诊断要求

電动机的振动一般有电磁振动、机械振动，电动机的机械振动多表现为动不平衡、对中不良、轴承装配松动、机械故障引起的振动等。常用的振动分析方法有时域分析、频域分析、幅值域分析和相域分析等，本文通过几个案例着重讲解电动机振动异常时的时域、频域和包络频谱特征及振动诊断处理方法避免故障的发生。

掌握电动机状态监测分析和诊断技术，处理必备的专业技术知识外，必须要掌握电动机的基础数据，这其中包括电动机额定电压、额定功率、额定转速及监测时的转动速度，电动机运行时长，电动机所用润滑脂特性、润滑五定执行情况、机泵间联轴器类型，电动机的安装方式和支撑形式，电动机是否经历过大修、大修检修内容有哪些、是否处理过电机转子、定子、线圈等故障，再结合现场运行状态监测进行比较全面、比较合理的分析和诊断。

2 电机振动异常时的波形特征

时域波形的变化分析多是指振动达到不满意时的波形分析，对未达到不满意值，但变化异常的波形也要进行相应进行分析，如图1、2、3示。

某装置蜡油转输泵P-16电动机转速2975r/m，额定电压0.4kV，额定功率160kW，额定电流279A，运行中出现报警情况，进一步分析如下，

下面的案例是在电机运行过程中，振动值未达到报警值，但是电动机轴承出现异常的现场实际情况。

3 电机振动异常时的频域特征

电机振动异常时的频域图谱，不同的故障类型表现出不同的频域特征，下面介绍电动机运行中出现振动异常时不同的频谱特征，并进行针对性的分析，来诊断不同的故障类型进行针对性的解决，如图4、5示：

这里介绍了电机运行过程中出现的机泵不对中、轴承松动的情况及处理方法和结果，和前节介绍的电机动不平衡问题，基本涵盖了电动机运行中可能出现的机械故障，电动机基础松动和联轴器故障造成的振动同样可以在频谱图上反映出来，类似的松动频谱在检查处理时脱开联轴器空试电机即可以排除故障。

4 电机振动异常时的包络特征

电动机在轴承部位出现异常时在包络频谱图上可以反映出轴承不同的故障类型，从轴承四大部件的不同缺陷频率对应的特征值去观察相应的故障类型是有效的判断轴承初期故障的手段，轴承内圈、外圈、滚动体、保持架固有特征频率一个或者多个出现和监测数值重合的现象如图6示：

通过以上几个案例的时域波形、速度频谱和包络频谱可以看到，通过监测电动机轴承振动运行时表现的时域、频谱和包络频谱特征，进而有效的分析异常振动产生的原因并有针对性的解决，是为电动机振动分析诊断的基本方法，用以有效避免振动异常造成的电动机故障和异常停机事故。

5 结束语

对于大型炼化企业来说大量的电动机检修维护工作是比较消耗人工和资金的，掌握了电动机状态监测分析诊断技术，掌握电动机运行时正常和异常状态下的图谱，就可以完成电动机由计划检修甚至故障检修转变为预知性检修，减少人力物力。