振動信號在電動機電氣故障診斷的應用

張宇東

摘 要：本人主要是對某工廠的油漿泵電動機的軸承異動情況進行相應的診斷，由于電動機有著電氣機械的雙重性特征，因此必須要使用頻譜細化和包絡解調技術來對電流譜特征和振動譜的特征進行研究。經(jīng)過研究，對軸承的故障形式進行判定，這一故障主要是電蝕。必須要對電動機的運行進行嚴格的監(jiān)測，對電動機電氣故障進行診斷，根據(jù)診斷的結果提出相應的方案，使電動機能夠穩(wěn)定的運行。

關鍵詞：振動信號；電動機；電氣故障；診斷

中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A

油漿泵機組在化工生產(chǎn)的過程中是非常重要的，而油漿泵機組要想順利地運行，就必須要保證電動機不會發(fā)生故障，否則就會造成難以估計的損失。電動機的故障有多種形式，軸承的故障率占電動機總故障率的40%，這與振動信號有著極大的關系，因此可以使用振動信號技術來對信號進行處理，這已經(jīng)成為電氣故障診斷的關鍵。本文就是對振動信號在電動機電氣故障診斷中的應用進行分析，為相關的研究提供借鑒。

一、包絡解調技術

包絡解調技術主要利用的是故障特征明顯的優(yōu)勢來進行故障的診斷的，在軸承的早期故障診斷中被廣泛地應用，這一技術主要是利用軸承故障振動信號來對包絡檢波和濾波進行相應的處理之后進行信息的調解、分離和載波，并且根據(jù)相關的包絡譜中的特征頻率來對軸承是否發(fā)生了故障進行相應的診斷，并且對發(fā)生故障的部位進行確定。實際的流程如圖1所示，從圖1可以看出，根據(jù)振動信號的不同特征，利用加速度包絡值來對軸承的故障進行相應的診斷，主要是利用高頻信號的參數(shù)來制定出加速度包絡值gE標準，并且根據(jù)觀察，就能夠判定出軸承的實際狀態(tài)。

二、電蝕和微震磨損

軸承的故障主要是表現(xiàn)在軸承元件的表面出現(xiàn)損傷。如果軸承的周邊存在著異常振動的情況，或者是加速度包絡gE值較高，那么就必須要立刻的對動機進行拆機檢查，如果出現(xiàn)了電石和微震磨損，那么就必須要及時地檢查誘因，產(chǎn)生這兩大問題的誘因也存在著差異。

（一）電蝕

在磁場或者是電廠的工作環(huán)境下，所滾動的軸承會受到磁場或者是電場的影響產(chǎn)生微電流，在微電流的作用下，就會導致滾動軸承出現(xiàn)失效形式，失效形式包括電蝕和波紋狀的損傷。軸承的內(nèi)圈和外圈存在著電位差就會導致電蝕，而產(chǎn)生電壓的主要原因包括脈動電壓導致繞組和電動機的機殼之間發(fā)生漏電流或者是由于電動機的磁路發(fā)生了不平衡的現(xiàn)象所導致的，這時電流就會流過電動機的軸承，除此之外，還有可能是由于接地回路不良所導致的。

（二）微振磨損

微震磨損主要是由于相互接觸面之間發(fā)生較小的滑動所產(chǎn)生的一種磨損，這種磨損主要是發(fā)生在滾動體和滾動面之間的接觸面上，發(fā)生微震磨損軸承的滾動體和滾動面的接觸部位就會出現(xiàn)黑色或者是紅褐色的粉末，出現(xiàn)這一故障的主要原因是由于過油量不足、小振幅搖擺運動或者是潤滑不良等相應的原因所導致的。

從上述的分析可以得知，電蝕與微震磨損很難進行區(qū)分，但是通過振動信號分析就能夠找到產(chǎn)生這兩大故障的原因，根據(jù)本質原因才能夠進行有效的改造。

三、頻譜分析

電動機自身有著電氣和機械組合的特征，在這樣的情況下，電動機的軸承發(fā)生故障的振源就可能是由于軸承的電源自身結構所導致的，針對軸承故障經(jīng)常使用的故障監(jiān)測和診斷方法，主要有兩種，一種是定子電流信號分析法，另外一種是振動信號分析法。

振動信號分析法主要是對軸承的振動信號進行采集，并且對振動信號的頻率進行變更，這樣就能夠與軸承原本的頻率振動特征進行相應的比較，從而對軸承是否出現(xiàn)了故障進行判定。從電動機自身的情況來看，發(fā)生電氣故障的情況下，頻率主要是反映在二倍頻上，在這一過程中，也會出現(xiàn)邊頻帶，這一現(xiàn)象也是電動機電氣故障的一種典型性的特征。如果邊頻的幅值比較小，那么就不容易對電氣故障進行區(qū)分，經(jīng)常會利用頻譜細化技術來對故障原因進行診斷。

定子電流信號分析法主要是對定子電流信號進行采集，并且對電流信號進行相應的處理，這種方法比較簡單，而且使用的過程中，十分的便捷，是未來電動機電氣故障診斷的主要方法，也是振動信號分析技術發(fā)展的一大趨勢。相關的學者對振動諧波和定子電流諧波之間的線性關系進行了論證，可以得知定子電流的頻率的計算公式如下：

根據(jù)公示可以得知軸承的故障特征頻率與電動機的轉速、軸承的幾何結構和電流的基波頻率都有著緊密的聯(lián)系。

結論

電動機有著電氣機械組合的雙重性特征，正是由于這一特征，才能夠對故障進行準確的診斷。但是電動機的機械振動和電器振動在發(fā)生故障的時候，頻率圖像是很難進行區(qū)分的，因此必須要對店員進行缺斷，才能夠對其故障進行有效的區(qū)分，但是由于工廠作業(yè)是不能夠停機的，因此必須要通過其他的方法故障進行診斷。在本次研究的過程中，通過對某廠的現(xiàn)場勘查可以得知軸承出現(xiàn)條紋狀，內(nèi)圈和外圈出現(xiàn)了十分明顯的刻痕，電蝕和微振磨損都會出現(xiàn)這一故障，初步診斷軸承故障形式是兩者中的某種形式，考慮到短時間內(nèi)出現(xiàn)此類故障，微振磨損故障的可能性很小，這一故障為電蝕。通過上述的研究可以得知，軸承在發(fā)生故障的過程中可以使用振動信號的方法，可以快速進行故障診斷。

參考文獻

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