油田電動機振動分析及檢修應用探析

梁顯俊

（大慶采油一廠電力維修大隊，黑龍江 大慶 163001）

當電動機處于運作狀態下時，其自身會產生一定范圍內的振動。所以，無論電動機是處于故障狀態還是正常狀態時，“振動”都是存在的。在對電動機的檢修過程中，“振動”信息的搜集與分析是相關工作開展的重要依據，就這些振動信息進行采集與分析，無疑也是當下電動機故障診斷中最為有效的方式。電動機的振動試驗數據一方面能夠為電動機的運行狀態提供依據，另一方面，也能為電動機的檢修質量提供支持。故加強對電動機振動規律的研究與總結，是今后電動機保障工作開展的重要基礎。

1 振動機理

作為設備運動狀態下一種十分普遍的現象，振動的存在并不足為奇。當電動機在運轉的過程中，由于轉子不平衡以及電磁力和機械摩擦等因素的影響，會使得其內部的轉子與定子出現振動現象，這種不正常的振動現象一方面會影響電動機的正常性能，另一方面，對電動機自身的使用壽命也會帶來不利的影響。圍繞電動機的振動現象進行測試的基本原理在與傳感器本身能夠將電動機的振動信號（振動量）轉化為電信號。這些信號在經過處理后，可以在數據終端進行顯示以供分析與總結。

1.1 振動種類

通常來講，電動機的振動因素十分廣泛。常見的由氣隙偏心而導致的電磁力振動、定子異常而引發的電磁振動、轉子繞組故障而引發的電磁振動以及轉軸裂紋振動和油膜軸承振動等因素。也正因為影響振動的因素復雜且煩瑣，也為后續的電動機維護與檢修工作帶來了較大的困擾。

1.2 振動原因及特征

通常因供電電源原因進行區分，可以將電動機的振動原因分為機械振動與電磁振動兩種。對于一些較為復雜的振動現象而言，這兩種振動因素也可能同時存在。

（1）電磁振動。電子振動常見的主要影響因素分為三種，分別為定子三相磁場不對稱、定子異常以及轉子繞組故障。其中三項磁場不對稱的組成略為復雜。首先以定子異常而導致的電磁振動為例，這種原因所導致的電動機振動主要由電動機自身的負載有關。這樣的振動類型可以通過軸承以及基座進行測量。區分其他振動方式與電磁振動方式的常見的辦法為切斷電源。當電源切斷后振動隨即消失，則可以基本判定為定子異常所導致的電磁振動。由轉子繞組故障所引發的電磁振動也具有較強的特征，例如，在輕載或是空載的情況下，電動機的振動并不明顯，而在負載超過50%時，電動機開始呈現出較為明顯的振動。導致振動的主要原因有轉子高阻或是斷條、籠條鑄造工藝不完善等。

（2）機械振動。導致電動機出現機械振動的原因同樣十分復雜，常見的有定子基座螺栓松動、轉子加工以及裝配質量、轉子不平衡等。其中因轉子轉彎而導致的振動，最為明顯的特點在與停機重新開啟后會出現較大的振動，這是因為在停機的過程中，轉子在重力的影響下出現了彎曲。因轉子不平衡而出現的振動主要是因為轉子本身的部件質量或是缺陷所導致的。就相關統計數據顯示，因轉子不平衡而導致的旋轉機械故障約占據了所有機械故障影響因素的一半以上。值得一提的是，因轉子不平衡而導致的機械振動會出現振動徑向振動值大、軸向振動值小的情況。不平衡的振動現象也可以主要分為三個種類，分別為原始性、突發性以及漸發性。而這三種振動類型的區別也可以通過振幅的變化規律來進行判斷。其中原始性的振動會在電動機的運行之處出現較大的振動現象。而漸發性的振動則主要呈現出振幅隨電動機運行而增大的趨勢。導致漸發性振動的主要原因有轉子本身被工作介質所腐蝕、介質對轉子葉片產生不均勻的磨損。突發性的振動最為主要的表現是電動機的振幅會突然地增加，其主要原因通常為轉子氣道內含有異物、轉子上的零部件脫落以及維修工藝不當等。當電動機聯軸器兩側出現較大的振動現象，且振動的幅度隨著負載的變化而變化明顯，則導致電動機不正常振動的主要原因多為對中數據的錯誤以及基礎沉降的不均。

2 故障診斷實例分析

振動故障診斷最早是由美國人索赫總結出的，根據對電動機的振動測試，就其運行參數與振動之間的關聯進行分析。同時排除不切實際的因素，繼而縮小真正導致振動原因的范圍區間。這種方式也是目前較為普及與認可的檢測電動機振動現象的方法。

2.1 案例一

1 臺三相異步電動機的銘牌參數如下：額定電壓380/660V，額定電流為69.9/40.3A，型號為YB200L2-2,3kW，通過繪制電動機負荷端振動曲線圖，可讀取電動機徑向負荷端振動值為48.6μm，軸向負荷端振動值為15.1μm，水平振動值為566μm（詳見表1）。由此可以得出，該電動機的軸向振動值低于徑向以及水平振動值，這在軸向的判定方面屬于正常。同時該電動機的振動主要體現在軸承與軸之上，所以導致該電動機振動的主要因素當是轉子變形。

表1 不同軸中心高位移表示的震動強度

2.2 實例二

某高壓電動機銘牌參數如下：額定電壓5000V，額定電流160A，型號AMB 560L6A。該電動機具體故障現象為通電后出現不規律的振動。且這振動值在停機值和報警值之間游移不定。盡管系統的檢測發現，電動機的多個位置均存在振動現象，且振動方向主要以徑向和水平為主。打開電動機軸承室檢測后發現，該電動機軸承內套與軸之間的配合存在間隙，而這也是導致軸承室內的油膜出現振動的主要原因。在選用更換了符合實際需求的軸承后，該電動機的振動現象也有效地得到了解決。該電動機的異常振動原因歸屬于油膜軸承振動。

2.3 實例三

某防爆伺服永磁電動機的銘牌參數為WD3380G3056,額定電壓為380V，額定電流為125A。額定轉速為3000R/MIN。該電動機在經過定子繞組更換的大修作業后，在出廠檢測的過程中發現電動機出現異常振動。經檢測發現振動現象重要存在于電動機剛剛通電運行之際，而在切斷電動機電源后，電動機的異常振動也消失不見。因此，可判斷異常振動的主要原因在于電動機的電磁振動。后續維修人員分解電動機，發現定子端部的綁扎略有松動，在緊固后組裝電動機，通電后未發現異常振動現象。該電動機的異常振動原因歸屬于定子異常。

3 振動限制

在電動機檢修過程中，所依照的振動標準均是以《軸中心高為56mm 及以上電動機測量（GB-10068-2008）》中的要求為判定和標準，檢測設備在自由懸置安裝后，以位移測試的方式進行檢測。通過對振動因素的總結與歸納，進一步就振動的原因進行分析。這種電動機故障振動現象之間的有序聯系，也為后續電動機的保障工作以及作業人員的工作開展提供了便利。

4 結語

電動機作為當下油田建設工作中不可或缺的設備，加強對電動機的維護與保養探析在一定程度上也是對油田穩定生產建設的有力保障。本文以此為基礎，圍繞電動機的振動現象展開論述，并就電動機運行過程中所產生的不正常振動極其原因進行分析和總結，在文章的最后，結合三個案例，就引發電動機的異常振動因素予以進一步的分析，旨在通過對電動機振動現象的進一步研究，為今后的電動機故障檢修以及油田的有序生產與建設提供積極的參考。