交流感應異步電機振動故障診斷是通過對電機軸承振動、定子線圈電流、定子軸向磁通、轉(zhuǎn)子軸電壓及電流等數(shù)據(jù)的收集，應用對這些數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，掌握電機的狀態(tài)，為檢修決策提供可靠依據(jù)。 

　　一.感應電機的振動故障診斷 

　　1.振動故障診斷技術(shù) 

　　電機軸承處的振動信息可以判定電機的定子或轉(zhuǎn)子偏心、定子或轉(zhuǎn)子的鐵芯短路及松動、轉(zhuǎn)子條或端環(huán)缺陷、轉(zhuǎn)子熱彎曲、電源接頭松動或斷開等故障。 

　�。�1）定子。電機定子故障包括定于偏心、定子鐵芯短路或松動。這些故障均產(chǎn)生2ƒL（ƒL為電源頻率）下的大振動，若切斷電機電源，2ƒL頻率下的振動立即消失。 
　�。�2）轉(zhuǎn)子偏心。偏心的轉(zhuǎn)子可在轉(zhuǎn)子與定子間產(chǎn)生可變氣隙，從而引起脈沖振動（通常振動在聽與轉(zhuǎn)速的諧波頻率之間人 常需用細化譜分離出所與轉(zhuǎn)速的諧波頻率。偏心的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生2ƒL及其兩側(cè)的ƒP（極通過頻率邊帶）。極通過頻率本身也出現(xiàn)在低頻處。ƒP常見值的范圍在20-120r/min（0.3-2Hz）內(nèi)，軟地腳或不對中故障造成的殼體變形常會引起氣隙變化。 
　�。�3）轉(zhuǎn)子。斷裂的轉(zhuǎn)子條或短路環(huán)，轉(zhuǎn)子條與短路環(huán)間接觸不良，或者短路的轉(zhuǎn)子鐵芯均產(chǎn)生1X轉(zhuǎn)速頻率的大振動及其兩側(cè)極通過頻率邊帶。此外，還可產(chǎn)生二、三、四、五倍轉(zhuǎn)速諧波頻率兩側(cè)的極通過頻率邊帶。轉(zhuǎn)子條通過頻率（即RBPF，等于轉(zhuǎn)子條數(shù)×轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動頻率）及其諧波頻率兩側(cè)的2ƒL邊帶說明轉(zhuǎn)子條存在松動或脫開情況。轉(zhuǎn)子條松動和端環(huán)間的電弧常顯示出很高幅值的 2RBPF且伴隨2ƒL邊帶，但是 1RBPF頻率的振動幅值不增大。 
　�。�4）電氣相位故障診斷。由于松動或斷裂接頭的相位問題可產(chǎn)生2ƒL頻率下的較大振動，且兩側(cè)伴有1／3 ƒL的邊帶。2ƒL處的振動幅值隨時間延續(xù)將變得更大。偶爾接觸的故障接頭問題尤為嚴重，必須及時處理。 
　�。�5）轉(zhuǎn)子熱彎曲故障診斷。電機轉(zhuǎn)子的熱彎曲主要由電機斷裂轉(zhuǎn)子條、短路的鐵芯等故障引起，它們在局部產(chǎn)生大量的熱，導致轉(zhuǎn)子彎曲變形，嚴重者可使轉(zhuǎn)子與定子碰摩。轉(zhuǎn)子彎曲將會產(chǎn)生很大的電磁力和不平衡力，生成更多的熱量，使轉(zhuǎn)子彎曲更為嚴重。 

　　轉(zhuǎn)于熱彎曲時，1X轉(zhuǎn)速頻率的振動幅值隨時間延長而增大，振幅值受定子電流的影響，振動特征類似于轉(zhuǎn)子不平衡。熱彎曲故障明顯時，同一轉(zhuǎn)子的兩側(cè)軸承軸向1X相位差以及同側(cè)軸承軸向的上與下、左與右的相位差均為180°。 

　　2.感應電機電氣故障診斷 

　　通過對電機定子電流頻譜、磁通頻譜、軸電壓與電流分析可以診斷定子或轉(zhuǎn)子故障。 

　　（1）電流故障診斷 

　�、俎D(zhuǎn)子條。當轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)故障時，在定子電流頻譜圖上，電源頻率兩側(cè)將出現(xiàn)一個邊頻帶（±ƒP），轉(zhuǎn)速的波動使電流以電源頻率為中心，在±ƒP上。下限之間變化。由于電機定子中三次諧波磁通的調(diào)制作用，使得轉(zhuǎn)速和電流波動更加明顯。由基頻與邊頻電流幅值的比值可以推斷斷裂的轉(zhuǎn)子條數(shù)目。 

　　轉(zhuǎn)子條故障的嚴重程度與檢修策略可參考夏洛特聯(lián)合技術(shù)公司的“電動機電流分析嚴重程度和推薦的修正措施表”。 

　�、跉庀镀�心。氣隙偏心往往會造成振動值超限、定于與轉(zhuǎn)子碰擦等故障。氣隙偏心分為靜態(tài)偏心和動態(tài)偏心兩種。靜態(tài)偏心是由定子鐵芯的橢圓度或裝配不正確造成的；動態(tài)偏心是由轉(zhuǎn)軸彎曲、軸頸橢圓、臨界轉(zhuǎn)速時的機械共振及軸承磨損等造成。 

　　氣隙偏心在定子電流中以諧波形式反映出來，因此其特征頻譜成分可以通過檢測電流頻譜獲得。 

　　氣隙偏心特征頻率可依照下列公式計算 

　　式中：為任意整數(shù)，靜偏心時， =0；動偏心時，=1、2、3……。為任一整數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率，s=1-（n·P）（60·ƒ1），n為電機轉(zhuǎn)速（r／min），P為電機磁極對數(shù)；為奇整數(shù)，取1，3，5…。 

　　根據(jù)特征頻率分量大小和變化情況，就可以確定轉(zhuǎn)子在氣隙中的動態(tài)位移值。 

　�。�2）磁通故障診斷 

　　電機電氣參數(shù)的改變將導致轉(zhuǎn)子或定子線圈磁場的不對稱，并反映在軸向電磁頻譜中。轉(zhuǎn)子條的狀態(tài)可通過分析電源頻率兩側(cè)的極通過頻率邊帶得到。從磁通頻譜的低頻可發(fā)現(xiàn)電源電壓不平衡、匝間短路等故障。電源電壓不平衡分析是對比其特征頻率的變化情況；匝間短路是通過對比電源頻率兩側(cè)轉(zhuǎn)速頻率邊帶的振幅變化確定的。磁通頻譜的高頻分析可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子條或定子槽問題，具體而言是分析其通過頻率的邊帶族變化情況。 

　�。�3）軸電壓及電流故障診斷   

　　轉(zhuǎn)軸兩端對地的電位差為軸電壓，軸電壓較高往往與電機設計、制造缺陷，各種故障及非正常的電源條件有關(guān)。因此，對軸電壓的檢測和分析能發(fā)現(xiàn)電機存在的缺陷，并可監(jiān)視電機鐵芯和繞組的劣化過程，避免軸電壓擊穿軸承油膜，在電機軸頸和軸瓦表面電弧放電而產(chǎn)生蝕點，破壞軸頸和軸瓦的配合。 

　　二.實例分析 

　　1.電機轉(zhuǎn)子條斷裂和端環(huán)裂紋故障診斷 

　　某立式凝結(jié)泵是將凝汽器集水井內(nèi)凝結(jié)水輸送至國熱系統(tǒng)的關(guān)鍵設備，其 500kw鼠籠式電機的頂部軸承處最大振幅為170μm，額定負荷時線圈溫度高達 115℃，比同負荷下的其它電機線圈溫升高許多。 

　�。�1）電流分析。電機轉(zhuǎn)速n=1493r/min，磁極數(shù)為4，極通過頻率為0.466Hz和50.40Hz。依據(jù)夏洛特聯(lián)合技術(shù)公司的“電機電流分析嚴重程度和推薦的修正措施表”，ƒLƒP=3.11<<32，可以判斷該電機端環(huán)存在裂紋或轉(zhuǎn)子條斷裂情況。