电机振动噪声故障诊断手册

,1/8/2022,#,Johnson,Controls,电机振,动、噪声故障诊断手,册,一、振动篇,联轴器两端的平键应周向相隔,180,度安装。,如果单独测试电机空载振动情况，务必确保电机驱动端和联轴器已经脱开，并且 确认电机驱动端轴上安装有全键和背靠轮。,故障诊,断,测试条件,如果电机进行带载测试，建议电机在满负荷,（100%）,下进行测试,。,建议电机振动测试数据的频率范围是,10,H,z,2000,H,z,，振动速度取,RM,S值；当需要,分辨出电磁振动和机械振动时，需要细化频率（谱线间隔小于,0.25Hz）,。,幅值：,在波动或振动中，距离平衡位置或静止位置的最大位移。,相位：,周期变化信号或波动的相对位置。,1,X,：,电机转轴的运转频率，单位为,H,z,，数值为：转速,/,6,0,。,倍频,/,谐波：,1X,的倍数频率,。,名词解释,虚脚,故障现,象,：,电机轴承处振动偏大侧的底脚振动,也,存在偏 大现象，有时振动数值存在忽大忽,小,的波动 现象；,松开振动偏大,底,脚,的螺,栓,运行,振,动,降,低,。主要表现为,1X,轴频振动较大。,可能潜,在原因,：,个别底脚下表面平面度超差,个别底脚垫片未垫实,个别底脚本身倾斜，导致与支撑上,表,面之,间,的 缝隙呈楔形，垫片不能有效填充缝,隙,。,底脚垫片尺寸过小,支撑上表面因焊接收缩明显变形,支撑上表面平面度差,推荐解,决办法,：,现场改工，采用厚度,50,毫米的,规,则钢,垫,块 先与电机底脚通过螺栓固定在一起,，,垫块与 支撑之间的间隙用平垫片或楔形垫,片,填实， 然后将垫块与支撑通过焊缝固定,垫片至少覆盖底脚面积的,80%,变形明显的支撑需要重新制作、更换,不平衡,故障现,象,：,电机轴承,1,阶径,向,振动大，并且,随,着转速,的 增加振动值也变大。,当偶不平衡时,1,阶轴向振动也会,过,大。,可能潜,在的原因,：,由于制,造,质量,原,因（轴,弯,曲，,铸,件问题,）,， 质量分布轴线与旋转轴线发生偏离。,联轴器缺陷（不平衡）,键安装不符合,180,度的要求,在使用,过,程中,发,生机械,损,伤，,污,染物堆,积,， 热膨胀等因素引起。,动平衡不合格,推荐解,决办法,：,返厂维修,检查联轴器状态,，2,个键应平行180度安,装,。,如果是使用一段时间后出现，可进,行,污染物 清理。,进行现场动平衡,角度不对中,故障现,象,：,角度不对中产,生,大的轴向方向,振,动，尤其,是,1X,和,2X,。,假定,存,在,大,的,振,动前,提,下,，,轴,向,2,X,或,3,X,幅,值,约是,1,X,转数,频率,幅值,的,3,0,到,5,0,时,，,说明,是 角向不对中。,联轴器两侧的,轴,向相位差为,18,0,度，是最好,的 检测角向不对中的指示。,潜在的,原因,：,安装不符合对中要求。,联轴器本身质量问题不合格或机械,损,伤,轴或相关部件冷态和热态变化太大,推荐解,决办法,：,按照,I,O,M,要求进行对中。,更换联轴器。,平行不对中,故障现,象,：,平行不对中主要影响径向振动。,平行不对中使联轴器两侧径向,(,水平的或,垂,直,),的相位差接近,180,度。,振动频谱,中,2,X,幅,值超过,1,X,幅,值约,5,0,时,，,常常说明是径向不对中，但是,2,X,值相对,于,1,X,幅值的高度常取决于联轴器的类型和,结,构,。,2,X,幅,值接近,1,X,幅值,是,常,见,的,，,尤,其,是 平行不对中严重时。,可能的潜在,原,因,安装不符合对中要求。,联轴器不合格,轴或相关部件冷态和热态变化太大,推荐解,决办法,：,按照,I,O,M,手册进行对中。,更换联轴器。,轴承不对中,故障现,象,：,卡,住,的,轴,承,通常,产,生,明,显,的,轴向,振动,， 不仅影响,1X,振动，也影响,2X,振动。,在彼此间隔,9,0,度的,4,个点上，测量轴向,方,向,相,位，如果上下,或,左右的,相,位,差,约为,1,8,0,度，则说明是轴承卡死在轴上。,推荐解,决方法,：,通过找对中无法消除振动，只有卸下 轴承重新安装,更换或重加工配合部件。,对于发生损坏的轴承，需要更换。,可能的,潜在原因,：,轴和轴承安装不到位,配合尺寸存在问题。,电磁振动,故障现,象,：,存在电源工频及其谐波（倍频）振,动,能量。,有,时会与,轴,频或,其,谐波形,成,拍振,现,象，,产生,周期性嗡嗡声。,切,断电源,，,电磁,振,动立即,消,失，,这,是区,别电,磁振动和其他振动的方法。,细化,频,谱,分析,振动,，,推,荐谱,线间,隔,小,于,0.25Hz，,在机组带载,100%情,况下,测,试。,可能的,潜在原因,：,定子异常（如：绕组三相不平衡等）,转子故障,气隙不均匀,发电机不对称负载,磁路过饱和,转子和定子的磁力中心不重合,推荐解,决方法,：,返厂维修或更换电机,机械松动,故障现,象,：,振动幅值过大；,一般径向方向,2X,幅值超过,1X,幅值的50；,振动幅值稍不稳定,如果松动故障是轴承在轴承座中松,动,或者固 定在轴上的零部件松动，振动将始,终,保,持,1,X,和,2X,频率，直到磨损导致产生冲击为,止,。,可能的,潜在原因,：,结构裂纹或轴承座裂纹；,固定螺栓松动,推荐解,决方法,：,更换开裂部件。,查找松动部位进行紧固,采用双螺母、螺纹紧固胶等方式进,行,防 松,轴承在轴承,座内,松,动或,部,件配,合,松,动,故障现,象,：,在振动频谱中存在有时高达,10X,甚,至20X,谐波分量,相位通常是不稳定的，这一次测量,与,下一,次测量可能变化很大。,这种机械松动可能产生转速的二分,之,一倍,间隔亚谐波频率，即,0.50X,1.50X,2.50X,等,可能的,潜在原因,：,轴承在轴承座中松动；,结构磨损，轴承内部间隙过大；,轴承保持架在其盖内松动。,推荐解,决方法,：,调整间隙,或,更换轴承,返厂维修,结构刚度差,故障现,象,：,主要体现在运转频率的一阶振动大。,依次测试电机的轴承、底脚和支撑座,的同一方向，振动有依次变大的趋,势,。,可能的,潜在原因,：,支撑本身的刚度不足,焊接质量差导致的接触刚度 差,推荐解,决方法,：,更换鞍座形式，增强支撑,重新进行焊接，提高焊接质量,共振,故障现,象,：,主要体现在运转频率的一阶或倍频,上,振动 过大。,当转速发生偏离时，振动幅值会变,小,。,在通过共振点前后，相位会发生,1,8,0,度的 偏转。,推荐解,决方法,：,现场排除或电机返厂修复,/,更换。 如下改进方法供参考：,改变结构刚性（通过模态测试确认）,增加或减小结构重量,采取隔振措施,可能的,潜在原因,：,轴系的固有频率,支承框架的固有频率,基础的固有频率,与压缩机、电机或其他动,力,源的,激,励频 率相同或接近,润滑不足,故障现,象,：,振动幅值大，并且伴随有摩擦声,有时轴承温度明显升高,可能的,潜在原因,：,油脂分布不均,缺油,推荐解,决方法,：,改善注油方式,加油,按照要求定期盘车或维护,轴承故障,故障现,象,：,会出现和轴承部件的故障特征频率相 关的峰值；,可能存在轴承异响；,可以通过轴承供应商的网站查取该轴 承的故障特征频率进行比对。,可能的,潜在原因,：,缺油,轴承缺陷,轴承磨损,安装导致的轴承异常,推荐解,决方法,：,加油,更换轴承,二、噪声篇,部件碰擦,故障现,象,：,有明显的碰擦声，通常表现为,1,X,轴,频,或风 扇叶频振动较大，有时会伴随出现,电,磁成 份的振动能量。,可能潜,在原因,：,机座、端盖、转子三者不同轴心引,起,定 转子相碰擦。,机轴弯曲引起定转子相碰擦。,转子刚度不足引起定转子相碰擦。,冷却风扇风叶碰擦风扇罩或有杂物,其它零部件松动引起的碰擦,推荐解,决办法,：,现场排除或返厂维修。如下方法供,参,考：,更换轴承，更换端盖或刷镀处理,矫直或换上新轴,提高转子刚度,校正风叶，重新找好平衡，清除风叶,周围的杂物,对松动零部件进行紧固或采取防松措 施，等等。,润滑不足,故障现,象,：,轴承运转时，发出忽高忽低的,“吱吱” 声、“咝咝”声或“唧哩”声，这,是,金属 结构磨擦声，有时会伴随较高的振,动,。能 量主要集中在高频,（2000,H,z,以上,）,的某一 段区域。有时轴承温度会明显升高。,可能潜,在原因,：,润滑脂干涸或缺油引起,轴承润滑油脂内有砂粒等异物,润滑脂分布不均,推荐解,决办法,：,补加适量润滑脂,按照规定定期盘车或维护,改善油脂加注方式,清洗轴承,更换轴承,轴承故障,故障现,象,：,轴承运转时，出现“喀喀”声或“,嘎,吱” 声，通常轴承部位振动偏大，频谱,会,出现 和轴承部件故障特征频率相关的峰,值,。,可能潜,在原因,：,轴承内滚珠、内外圈滚道出现磨损、,裂纹或其它缺陷,轴承装配不当,轴承磨损,安装导致的轴承异常,推荐解,决办法,：,更换轴承,按照要求定期加油、维护,重新安装轴承,注：可以通过轴承供应商的网站查,取,该轴 承的故障特征频率进行比对。,笛鸣声,故障现,象,：,笛鸣声,，,类似,汽,笛声或,哨,声，,频,率较高， 而且成分比较单一。,可能潜,在原因,：,气流通道内存在窄缝,通风沟设计不合理,推荐解,决办法,：,现场排,查,或返,厂,维修。,如,下方,法,供参考：,检查气流通道,采用密封的隔声罩，增大转动部件,与,固 定部件之间的间隙，改进导风罩形,状,， 采用不均匀分布和长度不等距的风,叶,。,电磁噪声,嗡嗡,声,故障现,象,：,存在电源工频及其谐波（倍频）噪,声,能量,有时会与轴频或其谐波形成拍振现,象,，产 生周期性嗡嗡声。,切断电源，电磁噪声立即消失，这,是,区别 电磁噪声和其他噪声的方法。,细化频谱分析噪声，推荐谱线间隔,小,于,0.25Hz，,在机组带载,100%情,况下,测,试。,可能的,潜在原因,：,定子异常（如：绕组三相不平衡等）,转子故障,气隙不均匀,发电机不对称负载,转子和定子的磁力中心不重合,推荐解,决方法,：,返厂维修或更换电机,结构共振,故障现,象,：,主要体现在运转频率的一阶或倍频,上,噪声明 显。,当转速发生偏离时，噪声幅值会变,小,。,可能的,潜在原因,：,轴系的固有频率,支承框架的固有频率,基础的固有频率,与压缩机、电机或其他动力,源,的激,励,频 率相同或接近,推荐解,决方法,：,现场排除或电机返厂维修,/,更换。 如下改进方法供参考：,改变结构刚性（通过模态测试确认）,增加或减小结构重量,采取隔振措施,故障现,象,：,明显的周期性嗡嗡声；,频谱特,征,为风,扇,的叶频,存,在伴,随,的旁瓣,频,率。,风扇嗡嗡声,可能的,潜在原因,：,叶片与气流之间形成耦合,激,励,冷却风道内部结构表面存在机械缺陷,叶片根部存在明显的涡流,叶片刚度差,推荐解,决方法,：,现场排除或电机返厂维修,/,更换。 如下排查供参考：,VSD,逐渐升频，查看异常声与转速,的,关系,风道内部结构表面质量检查,C,F,D,分析，优化叶片根部流场或选,用,更好 的叶型，如后倾式叶片,叶片刚度,FEA,分析及优化,