图1 电机轴伸端水平方向和垂直方向的振动时域波形和频谱图

　　从振动时域波形和频谱图看出，时域波形基本为标准的正弦波，其最大振动频率均为25Hz。该电机转速为1480r/min，振动1倍频＝1480r · (min)^-1/60s＝24.67Hz≈25Hz。造成转动机械设备振动1倍频的主要原因有：转子质量不平衡、转子弯曲、转子热态不平衡、转子轴向不对中、转子两轴承座不同心、转子部件脱落或存在缠绕物、转子部件结垢、联轴器不平衡、基础松动、安装质量和公差配合不当等。逐一进行分析：①由于电机空转振动良好，因而可排除电机转子质量不平衡、转子弯曲和安装质量和公差配合不当的可能性；②经检测确认电机冷态下和热态下的振动数值没有变化，故可排除电机转子热态不平衡的可能性；③检查检修记录，发现该水泵定期维修时间不长，因此水泵结垢的可能性不大；④检查电机运行电流正常，且水泵运行声音无异常，因此排除了水泵叶片断裂，或者存在缠绕物的可能性；⑤振动频率中2倍频很小，因而电机转子两轴承座不同心可能性不大；⑥检查电机垂直方向的振动不到10μm，最大振动位置在水平方向，因此不应该是基础松动的问题；⑦测量电机端和水泵端的振动数值基本一样，且检查发现该电机使用靠背轮（连轴器）已经运行多年，据检修人员反映上次对靠背轮中心时较困难，结合以上的分析，电机与水泵联接的靠背轮存在不平衡的可能性很大^［1］。停机检查发现该靠背轮已为椭圆形，更换靠背轮后，其轴伸端振动明显较少，数值为：水平0.011mm，垂直0.008mm，轴向0.006mm。



2 设备不对中故障



　　2005年4月4日， 1号机A真空泵电机大修后不久，振动不断增长，运行仅10几天的时间，振幅从0.08mm上升到0.12mm，振动最大部位为轴伸端轴向，且振动数值周期性变化。由于当时没有诊断仪器，只好更换备品电机，更换电机后机务重新调整中心，振动降到合格水平。6月6日，发现1号机A真空泵电机振动再次出现增长，振动最大部位仍然是轴伸端轴向，且振动数值同样周期性变化。该电机额定转速为592r/min，因此其双幅振动标准为不大于0.12mm，由于其振动幅值尚未达到设备振动限值，而且该设备多次出现振动故障，原因不明，因而不宜盲目进行检修，于是对其进行密切跟踪^［2］， 1号机A真空泵电机轴伸端振动数据列于表1。

表1 1号机A真空泵电机轴伸端振动数据表　　　mm

图2 1号机A真空泵电机轴伸端轴向振动时域波形和频谱图

　　分析振动幅值数据以及频谱图中特征频率振动的速度有效值，发现其振动在不断加剧，而且增长很快，已经接近该转速电机的振动限值0.12mm。同时，由于该电机转速为592r/min，其振动1倍频约为10Hz，从频谱图中可以看出其最大振动频率为20Hz，为2倍频。而2倍频振动主要表现为连轴器不对中、轴承座不同心、安装公差配合不当、温度变化热变形、基础松动或沉降不均匀等。逐一进行分析：①经检查检修记录，2次振动增长之前，2台电机空转振动良好，数值均小于0.03mm，因此可排除电机因安装质量造成轴承不同心的可能性；②检查检修记录，2次电机检修后的中心胀口间隙均小于0.05mm，因此连轴器中心不正的可能性不大；③从1号机A真空泵电机轴伸端振动数据表中，发现电机垂直方向的振动也很大，从振动时域图中又发现其波形有明显抖动，因此电机存在基础松动的可能性，进一步对该设备的基础和台板进行检查，发现该电机侧轴伸端地脚台板的刚度明显较弱，2块连接钢板振动偏差竟然达到0.03mm。因此电机基础台板的松动造成电机在运转过程中中心出现变化，并逐渐恶化，从而造成振动不断加剧^［3］。及时申请停电检查，确认该设备的中心已经明显超标，胀口间隙已经从原来的0.05mm升到0.15mm，而且连轴器的部分销子已经出现磨损。通过重新校正中心，并对松动台板进行强度加固，通电后测试该设备轴伸端振动值下降到：水平为0.031mm，垂直为0.030mm，轴向为0.030mm。



3 结束语



　　通过振动频谱分析，可以准确地掌握旋转机械设备的运行状况，逐渐摸索出某些易损件的劣化趋势，使运行与修理周期更符合设备的实际需要，实现了及时消除设备缺陷、缩短维修时间、降低检修费用，从而最大可能地杜绝事故停机损失，提高了企业的经济效益。

    


4 参考文献

［1］ 黄文虎，夏松波，刘瑞岩.设备故障诊断原理、技术及应用. 北京：北京科学出版社，1997.

［2］ 盛兆顺,尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用. 北京：化学工业出版社，2003.

［3］ 朱泉.滚动轴承故障诊断的实用技巧. 设备管理与维修，2000(11)：25～27.