电机拍振，定子偏心故障以及转子条故障的分析与处理

王斌　张建　王威

摘要：通过现场对电机进行振动检测分析，发现一些设备故障源于电机拍振，定子偏心故障以及电机转子条故障。进而通过振动测试分析，综合诊断研究如何处理该类设备故障。

1 2倍电源频率定义。

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上是同步的。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，机座上受到一个頻率为电网频率2倍的旋转力的作用下，从而产生振动，振动的大小直接与基座刚度的大小有关。该振动常常和四极电机转速的二倍频率较为接近。

2 通过速度频谱细化分析方法对电动机进行测试分析。

使用BH550，Emerson等仪器对该电动机进行测试分析，分析频率和分析线数均是在建立数据库时直接设定的，分析频率为2000HZ，分析线数1600线（或者3200线）进行速度频谱分析，采集设备时，径向2倍频较大，尤其轴向2倍频大，初步可能判断为电机和泵（其它设备）的不对中问题，这时候就需要进一步进行分析，将分析频率修改为400HZ，分析线数改为6400线，提高分辨率，以便能够更加确定是什么频率。

2.1 提高分辨率后拍振案例图谱。

如图1所示：提高分辨率后再次采集到的振动数据分析。从泵端3HV（泵水平方向振动速度）处进行频谱分析，在99.75HZ和100HZ处分别有两个明显的波峰，其中99.75HZ是电机转频2倍频（电机转速2990RPM），100HZ是电源频率的2倍频;时域波形中可以看到100HZ和99.75HZ同相时两个信号叠加，幅值增大;反相时两个信号相互抵消，幅值变小。因此可以判断该设备出现了明显的拍振现象。

2.2 单一定子偏心故障。

如图2所示：当振动采集设备出现2倍频较高时，这时需要对该设备进行细化分析，不要简单的判定为设备对中方面故障，应提高分辨率后再次采集到的振动数据分析。如下图从电机驱动端2HV（泵水平方向振动速度）处进行频谱分析，只是在100HZ处有一个明显的波峰。波形周期为100HZ，这是单一的电机定子偏心故障，它可能传递到泵端，还有可能泵端振动比电机端振动大。

2.3 电机转子条（绕组）有异常。

如图3所示：电机出现绕组有异常时，常常会在振动速度频谱中出现电机转子条通过频率，并且严重时幅值较大。再对电机进行振动加速度频谱进行采集，采集的频谱中会出现明显的转子条通过频率。而且在转子条通过频率两边会出现明显的电源2倍频的边带，边带幅值越大，说明故障越明显。

3 故障机理

3.1 定子偏心故障机理。

定子偏心分为静态偏心，动态偏心两种，混合偏心和轴向变化偏心。主要包括电流状态监测的偏心检测，不平衡磁拉力和振动产生3个方面。以下图说明了偏心故障主要区别在于最小气隙位置会发生变化。

3.2电机拍振故障机理。

电机拍振主要是两个频率接近的激震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定变化，接近同相时两个信号叠加，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。有时可以从声音上进行辨别，振幅或大或小。从振动速度波形里可以进行分别。而电机出现拍振现象主要是电机转速二倍频和电源二倍频引起。

3.3 转子条故障机理。

电机转子条故障在电机中较常见，只是故障严重程度而也。单一的转子条故障可以明显的看出转子条通过频率（转子条通过频率=转子条数*电机转速频率）。

如果转子条出现断裂时，幅值会异常增大。

4  处理方法。

4.1 拍振和定子偏心处理方法相同，主要是减小振动源。

1）.对电机四个地脚进行检测，判断是否由于四个地脚振动不均引起的。如果是，调整地脚方能减小或消除该故障。

2）.如发现电机轴承有松动或间隙问题时，可更换电机轴承以解决该类问题。如电机磁力中心线出现了偏移，需要在停机时对轴进行划线，运行时用频闪仪进行观察磁力中心线是否跑偏。

3）.通过对中处理，能减小或消除该故障。

4）.确定是电机定心偏心故障，需要对电机进行拆检进行修理。

4.2 电机转子条（绕组）处理方法

如果转子条通过频率幅值较小，注意观察即可，如严重需要检查电机转子条，对电机进行修理。

作者简介：王斌，（1967.12），男，汉族，湖北宜昌，本科，高级工程师，油气生产经营，工程技术。