電機(jī)振動(dòng)的危害、原因及判斷和排除故障的方法

張銳鋒　于紅偉

摘要：電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)使繞組絕緣和軸承壽命縮短，影響滑動(dòng)軸承的正常潤滑，振動(dòng)力促使絕緣縫隙擴(kuò)大，使外界粉塵和水分入侵其中，造成絕緣電阻降低和泄露電流增大，甚至形成絕緣擊穿等事故。因此了解電動(dòng)機(jī)震動(dòng)產(chǎn)生的危害，分析其產(chǎn)生的原因，并有針對性的進(jìn)行維修十分必要。

1電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的危害

電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)使繞組絕緣和軸承壽命縮短，影響滑動(dòng)軸承的正常潤滑，振動(dòng)力促使絕緣縫隙擴(kuò)大，使外界粉塵和水分入侵其中，造成絕緣電阻降低和泄露電流增大，甚至形成絕緣擊穿等事故。另外，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，又容易使冷卻器水管振裂，焊接點(diǎn)振開，同時(shí)會(huì)造成負(fù)載機(jī)械的損傷，降低工件精度，會(huì)造成所有遭到振動(dòng)的機(jī)械部分的疲勞，會(huì)使地腳螺絲松動(dòng)或斷掉，電動(dòng)機(jī)又會(huì)造成碳刷和滑環(huán)的異常磨損，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重刷火而燒毀集電環(huán)絕緣，電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生很大噪音，這種情況一般在直流電機(jī)中也時(shí)有發(fā)生。

2電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的原因分析

振動(dòng)原因主要有三種情況：電磁方面原因；機(jī)械方面原因；機(jī)電混合方面原因。

2.1電磁方面的原因

（1）電源方面：三相電壓不平衡，三相電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行。

（2）定子方面：定子鐵心變橢圓、偏心、松動(dòng)；定子繞組發(fā)生斷線、接地?fù)舸⒃验g短路、接線錯(cuò)誤，定子三相電流不平衡。

（3）轉(zhuǎn)子故障：轉(zhuǎn)子鐵心變橢圓、偏心、松動(dòng)。轉(zhuǎn)子籠條與端環(huán)開焊，轉(zhuǎn)子籠條斷裂，繞線錯(cuò)誤，電刷接觸不良等。

2.2機(jī)械原因

（1）電機(jī)本身方面：

轉(zhuǎn)子不平衡，轉(zhuǎn)軸彎曲，滑環(huán)變形，定、轉(zhuǎn)子氣隙不均，定、轉(zhuǎn)子磁力中心不一致，軸承故障，基礎(chǔ)安裝不良，機(jī)械機(jī)構(gòu)強(qiáng)度不夠、共振，地腳螺絲松動(dòng)，電機(jī)風(fēng)扇損壞。

（2）與聯(lián)軸器配合方面：聯(lián)軸器損壞，聯(lián)軸器連接不良，聯(lián)軸器找中心不準(zhǔn)，負(fù)載機(jī)械不平衡，系統(tǒng)共振等。

聯(lián)動(dòng)部分軸系不對中，中心線不重合，定心不正確。這種故障產(chǎn)生的原因主要是安裝過程中，對中不良、安裝不當(dāng)造成的。還有一種情況，就是有的聯(lián)動(dòng)部分中心線在冷態(tài)時(shí)是重合一致的，但運(yùn)行一段時(shí)間后由于轉(zhuǎn)子支點(diǎn)，基礎(chǔ)等變形，中心線又被破壞，因而產(chǎn)生振動(dòng)。

2.3電機(jī)混合原因

（1）電機(jī)振動(dòng)往往是氣隙不勻，引起單邊電磁拉力，而單邊電磁拉力又使氣隙進(jìn)一步增大，這種機(jī)電混合作用表現(xiàn)為電機(jī)振動(dòng)。

（2）電機(jī)軸向串動(dòng)，由于轉(zhuǎn)子本身重力或安裝水平以及磁力中心不對，引起的電磁拉力，造成電機(jī)軸向串動(dòng)，引起電機(jī)振動(dòng)加大，嚴(yán)重情況下發(fā)生軸磨瓦根，使軸瓦溫度迅速升高。

（3）與電機(jī)相聯(lián)的齒輪、聯(lián)軸器有毛病。這種故障主要表現(xiàn)為齒輪咬合不良，輪齒磨損嚴(yán)重，對輪潤滑不良，聯(lián)軸器歪斜、錯(cuò)位，齒式聯(lián)軸器齒形、齒距不對、間隙過大或磨損嚴(yán)重，都會(huì)造成一定的振動(dòng)。

（4）電機(jī)本身結(jié)構(gòu)的缺陷和安裝的問題。這種故障主要表現(xiàn)為軸頸橢圓，轉(zhuǎn)軸彎曲，軸與軸瓦間間隙過大或過小，軸承座、基礎(chǔ)板、地基的某部分乃至整個(gè)電機(jī)安裝基礎(chǔ)的剛度不夠，電機(jī)與基礎(chǔ)板之間固定不牢，底腳螺栓松動(dòng)，軸承座與基礎(chǔ)板之間松動(dòng)等。而軸與軸瓦間隙過大或過小不僅可以造成振動(dòng)還可使軸瓦的潤滑和溫度產(chǎn)生異常。

（5）電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載傳導(dǎo)振動(dòng)。

3振動(dòng)原因的初步判別方法

在解決電機(jī)振動(dòng)問題時(shí)，首先要判別電機(jī)的振動(dòng)由哪方面原因引起的，即機(jī)械、電氣和安裝上三者之間的原因判定。

（1）區(qū)分振動(dòng)是電動(dòng)機(jī)還是負(fù)載機(jī)械引起的。方法是斷開電動(dòng)機(jī)與負(fù)載機(jī)械的連接，若振動(dòng)變化較大，則與負(fù)載機(jī)械或安裝有關(guān)；若振動(dòng)變化很小，則是電動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生的。

（2）區(qū)分振動(dòng)是電氣原因還是機(jī)械原因產(chǎn)生的。方法是將電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至最高轉(zhuǎn)速，突然切斷電源，若振動(dòng)隨之突然減小，振動(dòng)則是電氣原因引起的；若振動(dòng)變化不大，則主要是機(jī)械原因引起的。

（3）電機(jī)安裝方面的原因。由于電機(jī)與負(fù)載機(jī)械之間的連接安裝不良，也必然造成電機(jī)運(yùn)行時(shí)的干擾力，使機(jī)組產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速相同角頻率的振動(dòng)。采用聯(lián)軸器、聯(lián)軸節(jié)連接時(shí)，應(yīng)保證同軸度要求；采用三角帶傳動(dòng)連接時(shí)，應(yīng)保證帶槽的平行要求，減少皮帶的振動(dòng)；采用齒輪傳動(dòng)連接時(shí)，應(yīng)保證兩軸之間的平行度要求，使齒輪能正確嚙合。

4檢查及消除電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)

電動(dòng)機(jī)振動(dòng)較平時(shí)大時(shí)，應(yīng)采用振動(dòng)表沿水平和垂直方向測量各部分振動(dòng)值，并做相應(yīng)記錄。傾聽電動(dòng)機(jī)定子腔內(nèi)部聲音和軸承轉(zhuǎn)動(dòng)聲音，檢查地腳，如無明顯異常現(xiàn)象，則采用脫開所拖動(dòng)機(jī)械，單獨(dú)空轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，以判定是電動(dòng)機(jī)本身振動(dòng)還是拖動(dòng)機(jī)械引起的振動(dòng)。在生產(chǎn)中會(huì)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)修理后因種種原因致三相繞組磁勢不對稱，電動(dòng)機(jī)在空載或低負(fù)荷時(shí)，表現(xiàn)出來的振動(dòng)并不十分明顯，而一旦接帶的負(fù)荷加重，電動(dòng)機(jī)振動(dòng)也就逐漸加劇。

針對機(jī)械方面造成的振動(dòng)，若是由于軸承磨損，則應(yīng)立即更換同型號(hào)軸承；若是由于轉(zhuǎn)軸變形彎曲，則必須進(jìn)行校軸或更換轉(zhuǎn)軸；若因地角緊固不牢，則重新緊牢即可。基礎(chǔ)強(qiáng)度不夠，臺(tái)板高低不平看似小問題，但往往是導(dǎo)致振動(dòng)的最直接原因。我廠一臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)振動(dòng)較大，多次進(jìn)行中心找正，但未能消除振動(dòng)，吊開電動(dòng)機(jī)后，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)臺(tái)板由兩塊鋼板拼接而成，一側(cè)鋼板稍高，另一側(cè)較低，拼接焊縫又未打磨平，且恰好處在電動(dòng)機(jī)一側(cè)腳板下，電動(dòng)機(jī)雖經(jīng)找正，但實(shí)際上有許多地方形成了點(diǎn)接觸面，電動(dòng)機(jī)中心與機(jī)械中心已找正只不過是一假象，電動(dòng)機(jī)一運(yùn)行必將不可避免產(chǎn)生振動(dòng)。采取用氣焊割開拼接處，重新焊接并打磨平整，電動(dòng)機(jī)再次重新找正后，試轉(zhuǎn)振動(dòng)反而加大，經(jīng)分析并查找原因后，才發(fā)現(xiàn)鋼板經(jīng)氣割，又經(jīng)電焊，造成一定的熱損傷，強(qiáng)度已嚴(yán)重下降，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后與鋼板形成共振，所以振動(dòng)反而加大，重新做基礎(chǔ)臺(tái)面后，才得以消除。另外轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不良也是造成振動(dòng)的根本原因，電動(dòng)機(jī)在出廠時(shí)，轉(zhuǎn)子已經(jīng)過動(dòng)平衡校驗(yàn)合格的，但在修理電動(dòng)機(jī)過程中（非凡是對高壓電動(dòng)機(jī)的修理中），往往不注重做好記號(hào)刻度這一環(huán)節(jié)，擅自拆除經(jīng)動(dòng)平衡校驗(yàn)整體中的某一部件，重新裝上后，必將造成動(dòng)平衡不良，致使電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，消除方法只有重新校驗(yàn)動(dòng)平衡。

針對電磁方面造成的振動(dòng)，應(yīng)從電源入手開始檢查。檢查三相電壓是否平衡，用鉗形電流表測量三相電流是否平衡，有沒有存在單相運(yùn)行，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)端頭接線因緊固不牢，經(jīng)常燒斷，造成單相運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)此處檢查并進(jìn)行消除。若在用鉗形電流表測量時(shí)，發(fā)現(xiàn)三相電流不平衡，且表針擺動(dòng)時(shí)高時(shí)低，說明轉(zhuǎn)子有籠條斷裂現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)立即停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，切斷電源，抽出轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查，修復(fù)。另外，還應(yīng)測量三相定子繞組的電阻值，檢查繞組是否對稱，若電阻值不平衡，則說明有開焊部位，也應(yīng)抽出轉(zhuǎn)子后進(jìn)行檢查，重新焊接。電機(jī)的結(jié)構(gòu)同時(shí)包含電氣和機(jī)械兩部分，也可以說是電氣和機(jī)械的結(jié)合點(diǎn)。所以說，它的故障要一分為二的分析。對電機(jī)的振動(dòng)故障原因也要分成兩部分。

轉(zhuǎn)子在物理結(jié)構(gòu)上不是完全的的中心對稱、軸對稱。在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的不平衡導(dǎo)致振動(dòng)。振動(dòng)情況根據(jù)轉(zhuǎn)速而變化。比如低速情況下振動(dòng)很小，高速時(shí)振動(dòng)大的情況；反過來也有低轉(zhuǎn)速下振動(dòng)大，高轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)變小的情況。

另外，轉(zhuǎn)軸軸承同心度同軸度差也會(huì)引起振動(dòng)，從設(shè)計(jì)上改用空氣軸承可以改善。