某造纸企业电机异常振动的故障分析与研究

赵 翔 邵 寅 蔡 舸

(无锡市计量测试院 江苏无锡 214101)

某造纸企业电机在应用过程中出现电机振动大，对现场应用电机做运行测试并进行典型性现场数据及分析。通过电机驱动端水平、垂直及电机非驱动端的加速度波形图分析出故障原因并通过其他检查验证查明故障，针对该故障给出对应故障处理办法[1]。

一、电机及泵体结构

电机及泵体结构如图1所示：

图1 电机及泵体结构图

（一）电机技术参数

额定转速：745r/min

润滑方式：脂润滑

连接方式：联轴器

应用负载：单级离心泵（卧式）

控制系统：0.4KV供电，西门子变频器驱动控制电机

（二）轴承故障频率

内圈特征频率：60.47Hz

外圈特征频率：38.86Hz

滚动体特征频率：54.63Hz

保持架特征频率：4.84H

二、故障诊断

（一）第一阶段

采用振动测量分析系统对该电机进行现场检测，记录电机驱动端垂直方向、轴向、水平方向及电机非驱动端垂直方向、水平方向的加速度波形。

图2 电机驱动端垂直方向加速度波形

图3 电机驱动端轴向加速度波形

图4 电机驱动端水平方向加速度波形

图5 电机非驱动端垂直方向加速度波形

图6 电机非驱动端水平方向加速度波形

从现场测试所得加速度波形图可见，当电机运行时，加速度谱中呈现规律性的明显冲击，加速度幅值异常高。

（二）第二阶段

图7 电机驱动端水平方向包络波形

图8 电机驱动端水平方向包络频谱

图10 电机驱动端垂直方向包络频谱

该电机额定转速为745r/min，换算得出转频为12.42Hz，在轴承包络谱中，判读到转频为10.63Hz，电机实际转速约为638r/min，包络谱中存在33.75Hz及其倍频，结合实际转速，电机振动主要频率为轴承外圈故障频率。该电机为变频电机，从故障频率及现场听诊分析，怀疑轴承轴电流电蚀损伤。

（三）第三阶段

1.电机轴电压检查

图11 电机轴电压测试图

变频电机出厂前厂家已对轴系做绝缘处理，现场测试轴电压同出厂数据不符，交直流有效值约为3V。

2.绝缘端盖检查

图12 绝缘端盖检查图

绝缘端盖污渍明显，表面存在大量油污，被污染的油导电。

图13 测试绝缘端盖绝缘电阻图

电机绝缘端盖绝缘内嵌套使用螺栓紧固（外层螺栓），该螺栓做绝缘隔离处理，检查发现现场电机被拆解过，外层固定绝缘内套的螺栓绝缘垫片缺失，对绝缘内套同电机端盖做电气测试，发现绝缘内套已失去绝缘作用。

三、故障诊断及处理

故障诊断：电机变频应用，绝缘端盖的拆装导致关键附件缺少，致使电机整机轴系绝缘失效，具有较高的轴电压，高频轴电压击穿轴承油膜后形成轴承电蚀，导致轴承内外圈出现损伤。

故障处理办法：修复绝缘端盖绝缘状态，清洗NDE端端盖，对绝缘内套同端盖接缝做固态封堵处理，更换DE端轴承，对轴安装接地碳刷并可靠接地。

四、结束语

电机故障诊断得按照三步走：

1.查明电机技术参数。

2.结合现场测量的电机驱动端、非驱动端加速度波形及频谱图与电机额定技术参数对比分析判断出大致故障原因。

3.结合该故障原因，进行下一步测量分析以验证第二步故障分析判断是否正确，得出最终的故障诊断结论。