电动机常见故障分析及处理方法

电动机常见故障分析及处理方法

摘要：现针对电机出现故障各种现象和相应对策做一分析和研究。

关键词：电动机；故障；维护；检修

0 引言

运作中的电动机要严格按照国家相关质量标准进行检查以确保电动机的正常使用，运作的电动机与被拖动的设备位置要恰当，保证运行的稳定性，不能有晃动，保证通风性能良好。有些电动机因为各种原因需要经常的挪动，搬运等，对于这种电动机要加强日常的维护和检查，保证电动机运转的稳定性。

1 电动机电气常见故障的分析和处理

1.1 电动机接通电源起动，电动机不转但有嗡嗡声音 可能原因：①由于电源的接通问题，造成单相运转；②电动机的运载量超载；③被拖动机械卡住；④绕线式电动机转子回路开路成断线；⑤定子内部首端位置接错，或有断线、短路。处理方法：第一种情况需检查电源线，主要检查电动机的接线与熔断器，是否有线路损坏现象；第二种情况将电机卸载后空载或半载起动；第三种情况估计是由于被拖动器械的故障，卸载被拖动器械，从被拖动器械上找故障；第四种情况检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接合情况；第五种情况需重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有断线和短路。

1.2 电动机启动后发热超过温升标准或冒烟 可能原因：①电源电压达不到标准，电动机在额定负载下升温过快；②电动机运转环境的影响，如湿度高等原因；③电动机过载或单相运行；④电动机启动故障，正反转过多。处理方法：第一种情况调整电动机电网电压；第二种情况检查风扇运行情况，加强对环境的检查，保证环境的适宜；第三种情况检查电动机启动电流，发现问题及时处理；第四种情况减少电动机正反转的次数，及时更换适应正反转的电动机。

1.3 绝缘电阻低 可能原因：①电动机内部进水，受潮；②绕组上有杂物，粉尘影响；③电动机内部绕组老化。处理方法：第一种情况电动机内部烘干处理；第二种情况处理电动机内部杂物；第三种情况需检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板；第四种情况及时检查绕组老化情况，及时更换绕组。

1.4 电动机外壳带电 可能原因：①电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板；②绕组端盖接触电动机机壳；③电动机接地问题。处理方法：第一种情况恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板；第二种情况如卸下端盖后接地现象即消失，可在绕组端部加绝缘后再装端盖；第四种情况按规定重新接地。

1.5 电动机运行时声音不正常 可能原因：①电动机内部连接错误，造成接地或短路，电流不稳引起噪音；②电动机内部抽成年久失修，或内部有杂物。处理方法：第一种情况需打开进行全面检查；第二种情况可以处理抽成杂物或更换为轴承室的1/2-1/3。

1.6 电动机振动 可能原因：①电动机安装的地面不平；②电动机内部转子不稳定；③皮带轮或联轴器不平衡；④内部转头的弯曲；⑤电动机风扇问题。处理方法：第一种需将电动机安装平稳底座，保证平衡性；第二种情况需校对转子平衡；第三种情况需进行皮带轮或联轴器校平衡；第四种情况需校直转轴，将皮带轮找正后镶套重车；第五种情况对风扇校静。 2 电动机机械常见故障的分析和处理

2.1 定、转子铁芯故障检修 定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成，是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的故障原因主要有以下几点。①轴承使用时间久，过度的磨损，造成定、转子相擦，使铁芯表面损伤，进而造成硅钢片间短路，电动机铁损增加，使电动机温升过高，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。②

拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。③因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。④因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净，涂上绝缘溱烘干。⑤铁芯与机座之间的固定松动，可重新固定。如果定位螺钉不能再用，就重新进行定位，旋紧定位螺钉。

2.2 电机轴承故障检修 转轴通过轴承支撑转动，是负载最重的部分，又是容易磨损的部件。

2.2.1 故障检查 运行中检查：滚动轴承少油时，可根据经验判断声音是否正常，如果声音不正常可能是轴承断裂的原因。如果轴承中存在了沙子等杂物，就会出现杂音的现象。拆卸后检查：检查轴承是否有磨损的痕迹，然后用手捏住轴承内圈，并使轴承摆平，另一只手用力推外钢圈，如果轴承良好，外钢圈应转动平稳，转动中无振动和明显的卡滞现象，在轴承停转后没有倒退的现象，表明轴承已经报废了，需要及时的更换。左手卡住外圈，右手捏住内钢圈，然后推动轴承，如果很轻松就能转动，就是磨损严重。

2.2.2 故障修理 轴承表面的锈斑用砂布进行处理，然后可以用汽油涂抹；或轴承出现裂痕或者出现过度的磨损的时候，要及时更换新的轴承。更换新轴承时，要确保新的轴承型号符合要求。

2.3 转轴故障检修

2.3.1 轴弯曲 如果弯曲的程度不大，可以采用打磨的办法进行修整；若弯曲超过0.2mm ，可以借用压力机进行修整，修正后将表面磨光，恢复原样即可；如果弯曲度过大，无法修整时，要及时更换。

2.3.2 轴颈磨损 轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀一层铬，然后打磨到需要尺寸；磨损较严重时，可以先采用堆焊，然后再用车窗修整到标准尺寸；当轴颈磨损达到无法修整的地步，则要考虑更换。

2.3.3 轴裂纹或断裂 轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%~15%，纵向裂纹不超过轴长的10%时，可以先进行堆焊，再进行修整，达到标准。如果断裂和裂纹过于严重，就考虑更换。

2.4 机壳和端盖的检修 机壳和端盖间的缝隙过大可通过堆焊然后修整的方法，如轴承端盖配合过松，可以使用冲子进行修整，然后将轴承打入端盖，针对大功率的电动机，可以使用电镀等方式进行修整。日常维护对减少和避免电机在运行中发生故障是相当重要的，其中最重要的环节是加强巡回检查和及时排除任何不正常现象的引发根源。出现事故后认真进行事故分析，采取对策，则是减少事故次数降低检修工作量，提高电机运行效率必不可少的技术工作。

近年来，电动机在工矿企业中被广泛的应用，各企业领导和技术人员也开始认识到电动机的维护和保养的重要性，只有加强电动机的日常维修和保养才能够经济，安全地为企业创造更多的财富。

参考文献：

[1]电动机常见故障检修出版社：机械工业出版社,2003.01.ISBN ：7111118936.

[2]电动机维修实训出版社:高等教育出版社,2003,5,ISBN:704011785.

电机轴承故障的分析及设备改造 根据我们对电机故障的统计发现，轴承损坏或因为轴承损坏而造成电机的故障，占了电机全部故障的60%以上，所以解决电机轴承的损坏也是解决电机故障的重要问题。据分析，中型电动机大多是“端盖滑动轴承式”结构和“端盖滚动轴承式”结构。经过我们对各种中型电动机检修经验的总结和分析，认为存在着以下几个问题：

1、端盖滑动轴承式：此类电动机大部分存在着轴瓦发热和漏油的现象，造成了对电机定子线圈的腐蚀，并且使电机内部的油污和积灰过多，导致了通风不良，使电机温度过高而损坏。

2、箱式高压电机：该电机是近年来我国生产的新型电动机，其性能、外形均优越于“JS系列”电动机。但是某些制造厂所生产的此类电动机，因在轴承的设计上存在着某些不足，造成电动机在运行中的轴承故障发生的较多。这些电动机的结构是在轴承的外侧装有一个距轴承间隙很小的挡油盘，这样看可使轴承内部的润滑脂保持充足，但是此结构存在着以下几个缺点：

（1）、不利于轴承的散热和润滑脂的循环，使轴承在运行中温度升高，润滑脂的性能降低，继而造成温度再升高的恶性循环，使轴承损坏。

（2）、因轴承挡油盘的存在，使得电机在小修时，打开轴承盖也无法检查，而在电机大修时，不拆下挡油盘也无法清洗检查轴承，只有更换，造成了不必要的浪费。

（3）、因多次的检修时需拆卸挡油盘和轴承的更换，造成了挡油盘内孔与轴的配合松动，使挡油盘在运行中从轴上脱出，造成故障。

3、双轴承式电机：我国现在所生产的部分中型电动机，负荷侧采用了双轴承结构。这虽然增加了负荷侧的径向承载能力，但是也给检修带来了难度。在电机的大修时，轴承无法清洗和检查而必须进行更换，否则不能保证检修质量，造成了检修费用的增加。另外，此种结构的电机，大部分轴承在运行中的温度都比较高，使轴承的使用寿命降低而损坏。

4、轴承附件结构问题：目前我国电机大部分轴承附件是采用的内、外油盖式结构。此种结构的缺点是密封效果较差，电机内、外部的灰尘容易被吸入到轴承内部，加速轴承的磨损而损坏；再是其轴承附件的结构对轴承的散热、冷却以及润滑脂的循环基本不起作用，所以轴承的运行温度较高、寿命降低，造成电机达不到一个检修周期轴承即损坏。据我们分析进口的中型电机结构发现，一是在轴承的两侧全部安装有密封装置，确保了轴承内部的清洁；二是在轴承的外侧装有定位、冷却装置，并且轴承的油室空间较大，这样大大降低了轴承运行中的温度，并且得到良好的润滑，延长了轴承的使用寿命。

5、轴承选用问题：根据我们对电机轴承的分析和计算认为，轴承的故障与轴承的选用有着很大的关系。从我国的电机与进口的电机比较来看，国产中型电动机的负荷侧轴承，一般是选用“中型滚子轴承”。该轴承的径向承载能力是大大超过了计算值，但是允许转速则与电机实际的转速相差很少，造成了轴承达不

到额定的使用寿命。但是进口中型电动机负荷侧的轴承一般是选用较大的“轻型滚珠轴承”，而空载侧则是选用比负荷侧小的“轻型滚子轴承”，这样不但保证了轴承的承载能力，而且轴承的允许转速大大超过了电机的实际转速，所以能达到或超过轴承的使用寿命。

改造过程及方法：

经过我们对以上各种电机的分析，多年来在我厂进行了电机轴承的改造并收到了良好的效果。我厂是1958年建成投产的老厂，七十年代初我们就针对了“端盖滑动轴承式”电机的问题进行了轴承的改造，并积累了很多的经验。八十年代，本厂引进投产了进口锅炉及全部的附属设备。在经过了多年的运行和几次的检修后，我们找出了进口中型电动机结构设计上的优点，并结合本厂国产电机的实际结构，进一步进行了改造。

在电机轴承的改造中，首先对轴承的选用进行论证，发现存在以上的问题，即对轴承进行重新计算、设计和选用。其改造方案则是根据电机的实际结构尺寸，尽量采用进口电机轴承及附件的结构进行设计。经过对改造后电机运行的统计，其轴承的使用寿命大部分都提高了一倍以上，解决了大部分中型电动机轴承频繁损坏的问题，为机组的安全运行提供了可靠的保证。

减少电动机轴承故障的五个环节 一、控制货源质且搞好轴承选型

对于重要负荷电机轴承，常选用著名品牌轴承。购买轴承时，采购部门从供货源头抓起，在质量、价格两方面开展货比三家，选用信誉好、有资质、成规模的供货商，一旦选定，不轻易更换代理，从源头上杜绝劣质、仿冒轴承的进入。

选型很重要，曾发生过许多选型问题。一些电机刚安装投运，驱动侧轴承出现过热，检查发现并非油脂、安装、负荷及轴承质量问题，而是轴承径向游隙选得太小。如一台 Y200L2-2型，37kW 电机，轴承SKF 6312轴承。原轴承径向游隙C2，间隙小于普通型，电机负荷侧轴承温度高达96℃，轴承间隙改选C3，电机投运后，负荷侧轴承温度降坚58℃。该电机额定转速2890r/min,轴承内圈温度上升迅速，内圈膨胀，滚珠摩擦力增加，引起轴承过热。轴承间隙代号有CN 、C2、C3、C4、C5，需结合机械负荷特性选择适当间隙，不能忽视被驱动机械的特性。

就某一电动机而言，轴承型号选择时已根据负荷特性作了考虑。但在实际应用中，还应考虑保持架、轴承的滚体类型等因素，并注意轴承的保持架选择。对于轻负荷、要求噪声低、运行温度低（＜120℃）的可选用增强型尼龙66保持架。但尼龙保持架存在易老化、脆裂，不耐温弱点，现场电机已基本不使用尼龙保持架。对于重型冲击性、高温负荷，可选用钢性保持架。对于温差大、振动大的负荷，可选用铜保持架。普通电机轴承的滚动体根据负荷情况，选择滚柱型或是滚珠型。如315M4、运行中轴承温度达到76℃，132kW 、232A 电机，

电机常出现缺油异响问题。检查该电机负荷侧轴承，发现设计为滚柱型轴承（NU318C3），电机所带机械负荷不均衡，将其改成滚珠型(6318C3)轴承后，电机温度降至56℃。

二、加强油脂管理

润滑脂基本指标有：针入度、滴点、氧化安定性和低温性能。选择润滑脂，需考虑环境、温度、转速、负荷因素。环境温度高，应选耐水性强脂，速度高，选针入度大的油脂，负荷大应选针入度小的油脂。电厂电动机深沟球轴承较多，一般采用2号、3号锂基脂较多。对于一些高转速（＞1500r/min），重负荷的轴承，仍选用二硫化钼锂基脂，一般不选用钙基脂。在多年的实践中，发现定期补油人员易将不同的润滑油脂加错，为避免这种情况，将固体润滑油脂全改同一制造厂的优质3号铿基脂润滑脂。对于少量高速使用二硫化钼(MoS2)铿基脂的电机轴承作记录。在轴承安装时，一般规定轴承内径＜80mm 的轴承，可采用冷压装入。内径＞80mm 的轴承，采用先加热再安装。但有双面密封的轴承，安装时若需加热，温度不应超过70℃，防止润滑脂热溶流出，而影响轴承的润滑效果。

三、按照安装工艺标准安装轴承

1．使用轴承安装拆卸专用工具

先进的安装工具，能够避免安装时由于工具及操作不当带来的轴承损伤。例如，安装轴承时，工作人员曾采用铜棒敲入法，易造成轴承轴向受力不均，引起保持架变形，滚动体受损，游隙变大，且铜棒在敲击过程中，铜末飞人轴承保持架内，易造成轴承故障。 2．安装前做好轴承的检查工作

对于旧轴承，需检查滚珠（柱）表面是否存在毛刺、划痕、裂纹。旧轴承的径向间隙、轴向游隙是否合格，一般只测量径向间隙。对于新轴承，首先要检查轴承型号是否正确。滚动轴承的径向间隙标准参照表1。例如：型号6318深沟球轴承，轴承内径90mm ，其径向间隙范围为0.016～0.046mm ，也可查到轴承最大磨损量为0.25mm 。

3．检查轴承与转子轴的配合尺寸

电机组装时，还需仔细检查轴承安装时轴承与转子轴的配合尺寸（表2），轴承外圈与端盖孔的配合尺寸（表3）。

4．控制好轴承及轴承室内油的数量

轴承及箱内油量过多，会引起轴承滚动体打滑，造成滚体由滚动摩擦变滑动摩擦，损坏轴承滚动体，由于轴承油量过多，轴承箱内自由空间小，轴承的运行温度会上升，润滑脂赫度降低，滚动体润滑油膜变薄，润滑条件差，易造成轴承异音，表面失滑，缩短轴承的寿命。一般电机端盖侧设有轴承油室（设计成双密封轴承的电机例外），按电机的转速，轴承室可注油量可参照以下标准执行：电机转速＜1500r/min时，加油量为轴承室容积的2/3。转速在1500～3000r/min之间时为轴承室容积的1/2。转速＞3000r/min时，应小于或等于轴承容积的1/3。在实际工作过程中，对于高温高转速运行的轴承，应尽量少用带密封面的轴承，增加电机油盖存油量，并装设加油嘴，可提高电机轴承运行寿命。

5．注意保证绝缘完好

对于外圈有绝缘设计的轴承，需注意保证绝缘完好。安装时若破坏了轴承绝缘，很薄的轴承油膜将被轴电压击穿，油膜击穿后，不仅使滚动体润滑条件恶劣，同时产生的电火花会对轴承滚动体形成电蚀，引起滚动体表面不光，加速轴承的磨损。

四、加强轴承运行状态监视与跟踪管理

正常情况，轴承的使用寿命遵循典型的浴盆曲线规律，但运行中，仍应按照正常的监测周期进行跟踪监测。跟踪监测有两种：

(1)运行人员的每班次巡检，确定电机及其轴承是否存在过热、振动、异响现象。运行人员对于温度的判断采用点温仪对电机定点测温，振动通过手摸、耳听方式。点检用点温仪、振动仪、听棒等工具每周精密点检。

(2)专业测试人员，用轴承诊断仪对重要电机设备的轴承作诊断性精密点检。无论是运行人员的巡检结果或是测试人员的诊断报告，结果均通过网络软件汇总于点检处，点检处再作劣化趋势分析，并确定电机轴承的检修时间。

五、改善轴承的运行条件

(1)控制轴承温度。对一些直接影响到机组负荷及安全的重要电机轴承，如送风机电机、一次风机电机、引风机电机等，修改轴承温度定值，将温度报警值由90℃下调至70℃，以便在出现温度异常升高时，有足够的时间采取措施，确保机组安全。在天气炎热时，投运临时风扇，降低轴承温度，保证润滑油有足够的a 度，改善轴承的润滑条件。

(2)严格工艺，排除中心不对正、电机底脚不平、基础不实、转子不平衡、负荷异常等故障，这些故障的作用结果多体现在电机的异常振动上。理想工况下的电机轴承，理论上可运行100000h 以上，但实际寿命运行10000h 就不错了。

利港电厂仅使用一年时间的8台负压气泵，其基础为钢性基础，无预埋件，直接通过膨胀螺丝将基础固定在楼板上。运行中常出现振动大、轴承过温问题。将基础重新处理，降低振幅后，电机轴承寿命维持了3年。

(3)电机安装后，做好电机试运转状态的鉴定工作。根据电机的重要程度，试运转30～60min ，试转时应监测电机的振动。电机振幅与电机中心高有关，根据经验，对于中心高＞200mm 的电机，空转振动值≤30μm，带载运行≤60μm。例如：LS-315-MP4电机，132kW 、250A ，空转振动值7.8 μm，带载运行轴承使用寿命仅1年，后经反复诊断检查，发现振动因电机与泵体共用钢性基础固定件疲劳松动造成，重新加固基础后，电机的轴承更换周期＞3年。

用综合诊断技术对高速电机轴承进行状态监测

来源：[http://www.jdzj.com]机电之家·机电行业电子商务平台！

摘 要： 当前对旋转设备进行状态监测的手段，使用比较普遍的方法主要有振动分析和油液分析。但许多情况下，使用单一的分析手段很难确诊故障发生的部位和故障的严重程度，这时候最有效的手段就是综合利用多种分析技术来对其进行监测。文章通过振动和磨损分析的综合诊断，准确预报了高炉脱硅除尘风机的电机轴承存在的故障，进一步说明综合诊断的必要性。

关键词： 振动分析 光谱分析 铁谱技术 滚动轴承 状态监测

冶金工业中，大量使用各种设备装置，其生产能力在很大程度上依赖于设备能力。如果能够减少设备故障，将设备开工率提高10％，就等于在不进行设备投资的情况下提高了10％的生产能力，因此，提高各种设备的可靠性对实现设备的连续运转已经变得不可缺少了。此外，通过提高和稳定质量以及延长设备的使用寿命，以实现减少维修成本的要求越来越高。

设备维修体制经历了事后维修、以时间为基准的维修（Time Based Maintenance 简称TBM ）和以状态为基准的维修（Condition Based Maintenance简称CBM ）三个阶段。TBM 由于是无条件的定期维修，因而存在过度维修的问题，会造成不必要的浪费。而CBM 是通过诊断设备状态，根据诊断结果实施设备维修，是最佳的维修方法。CBM 能够有效实施的前提条件就是对设备状态的诊断结果要准确可靠。当前进行状态监测的手段，使用比较普遍的方法主要有振动分析和油液分析。振动分析是通过对振动信号的处理来判断设备的磨损状态，它能诊断出故障的类型和部位，但受工况条件的影响比较大。油液分析则是利用光谱和铁谱分析技术对润滑剂中磨损颗粒进行定量和定性分析，从而诊断出故障的类型和部位，它的分析结果受工况条件的影响较小，主要适用于低速、重载且故障发展比较缓慢的设备。但多数情况下，使用单一的分析手段很难确诊故障发生的部位和故障的严重程度，这时候最有效的手段就在于综合利用多种分析技术来对其进行监测。

脱硅除尘风机是高速旋转设备，属炼钢生产线上的重要设备，倘若发生故障，将直接影响到高炉的正常运行，并将造成巨大的经济损失，因此把握电机轴承的工作状态有着重要的意义。自2001年1月该设备纳入受控监测以来，该机组的振动值一直处于比较稳定状态。2002年10月22日，振动测试分析表明电机两侧轴承的振动值有增大现象，怀疑轴承有异常磨损出现。由于机组中风机、联轴节和电机之间的异常振动有传递性，三者之间有可能相互影响，因此，为进一步确认发生故障的部位及轴承的磨损程度，还对电机两侧轴承的润滑脂取样进行光谱和铁谱分析。关于润滑脂的光谱和铁谱分析方法，可以参考有关文献[1～5]，在此不再赘述。

1 基本参数

轴承型号：电机负荷侧：SKF NU234 EcMa/C3；电机自由侧：SKF NU23OEC3。

轴承材质：轴承内、外圈：轴承钢，其合金元素以铬（Cr ）和锰（Mn ）为主。滚动体：高铬合金钢，硬度HRC60-64。保持架：黄铜。

润滑方式：电机两侧轴承的润滑均采用2＃极压锂基脂进行润滑。

试验仪器：振动测试所用仪器为：日本生产的MCV －021测振仪，SONY PC208AX 磁带机，CF －920频谱分析仪。磨损测试采用仪器为：美国Standard Oil 公司生产的双联分析式铁谱仪、Predict 公司生产的RPD 旋转式铁谱仪和日本Olympus BX60铁谱显微镜。

取样状态说明：脱硅除尘风机示意图如图1所示。图中1、2为滚动轴承，3、4为滑动轴承。在对电机轴承润滑脂取样前，先将出油孔外部已被污染了的润滑脂去除，再通过添加新润滑脂将轴承内润滑脂挤出的方式采集油样，取样量约100克左右。

图1 脱硅除尘风机示意图

轴承故障频率：以下是电机负荷侧轴承的故障频率计算公式：

外圈：7.66667×f 电机

内圈：10.3333×f 电机

滚柱：3.30093×f 电机

保持架：0.425926×f 电机

其中f 电机为电机转速频率。

2 结果与讨论

2.1 振动分析

该设备自纳入受控监测以来，其振动值一直处于比较稳定的状态，电机两侧轴承座上振动速度平均值一般在0.5 mm·s-1左右，振动加速度一般在1.0 m·s-2以下。2002年10月22日，振动测试分析表明电机负荷侧轴承的振动值有增大现象（见表1），尤其是垂直和水平方向的振动加速度和轴承冲击值增加明显，怀疑轴承有异常磨损出现。于是在11月5日再次对其进行了跟踪监测。

2.1.1 振动值分析

将设备正常状态（2002年8月8日）下与异常状态（2002年11月5日）下振动值进行比较，可以发现：

振动速度值：电机负荷侧轴承座上除了轴间振动增加外，其水平和垂直方向的振动值基本相当。

振动加速度值：电机负荷侧轴承座上各测点方向上的振动加速度值都有不同程度的增大，其中垂直方向振动加速度值平均值从0.40 m·s-2增大到5.19 m·s-2，为原来的13.0倍，峰值则由1.9提高到34.6，增加了17.2倍，而水平方向上的加速度平均值和峰值则分别增加了7.7倍和8.2倍，轴向的加速度平均值和峰值则分别增加了1.9倍和1.8倍。

表1 电机负荷侧轴承的振动测试数据

注：A －代表轴向；V －代表垂直方向；H －代表水平方向

轴承冲击值：也出现与振动加速度相类似的情况，其中垂直方向上的平均值从0.29增大到

4.98，为原来的17.2倍，峰值则由0.9提高到16.3，增加了17.1倍，而水平方向上的平均值和峰值分别增加了13.8倍和15.8倍，轴向的平均值和峰值则分别增加了13.3倍和15.5倍。

再将10月22日的分析数据与11月5日的数据进行比较可以发现，垂直方向的振动加速度值由2.80 m·s-2提高到5.19 m·s-2，而轴承冲击值则由1.89增大到4.98，分别增加了0.9倍和1.6倍，而水平方向上的振动加速度值和轴承冲击值则分别增加了0.4倍和2.1倍，说明异常磨损的发展相当快。

以上分析表明，虽然从振动速度值上较难发现故障的存在，但从轴承冲击值和振动加速度的变化可以清楚地发现该轴承有异常磨损出现。

2.1.2振动信号分析

下面就电机负荷侧轴承座的轴向振动速度的频谱信号进行分析。由图2可知：

在时域上，存在较明显的周期冲击，间隔为Δt ＝133.5 ms 和Δt ＝60.5 ms, 即为Δf=7.5Hz和Δf=16.53Hz，其中f=7.5Hz是轴承保持架的故障频率，而f=16.53Hz则是电机的转速频率。

在频域上，由f=7.5Hz及谐频，f=128.75Hz为主频，边频Δf=7.5Hz所组成。其中f=128.75Hz为轴承外圈故障频率。频谱上还存在f=158.75Hz，它是f=128.75Hz与4×7.5Hz 边频之和。

以上分析表明，轴承保持架存在较明显的异常磨损，轴承外圈也有异常磨损迹象。

2.2 磨损分析

首先通过往润滑脂中添加特殊溶剂的方式将其预处理成液体状溶液，然后就可以借鉴润滑油的光谱和铁谱分析方法对其进行定量和定性分析了。

2.2.1 光谱分析

由轴承的材质可知润滑脂中的磨损金属成分主要为铁和铜元素，故在此主要考虑这两种元素在润滑脂中的含量。由表2可知，负荷侧轴承的润滑脂中主要含有铜元素，其含量是自由侧轴承润滑脂的14.0倍，它来源于轴承保持架的磨损；铁元素浓度是自由侧的3.1倍。由此可以判断异常磨损来源于电机的负荷侧轴承。

图2 电机负荷侧轴承轴向振动速度频谱信号

表2 光谱分析数据 单位：μg/g

样点 Fe Cu

负荷侧轴承 656 2281

自由侧轴承 212 163

2.2.2 铁谱分析

负荷侧轴承的铁谱分析显示润滑脂中存在大量大尺寸的铜合金磨粒，最大尺寸在200微米以上，其它大尺寸有140×80、100×60、80×60微米等，其种类有片状、块状、严重滑动磨粒（见图3）。此外还存在较多铁磁性磨粒，种类有正常滑动磨粒、片状、切削状、球状磨粒等，其中片状磨粒的尺寸有100×60、80×30、60×40微米等；切削状磨粒的最大尺寸有120×3微米（见图4）。

图3 铜合金磨粒 图4 切削状钢磨粒

自由侧轴承的铁谱分析发现润滑脂中虽然同样出现了铜合金和钢质磨粒，但其数量少，且尺寸也小。

据此得出诊断结果：负荷侧轴承存在较严重异常磨损，故障的主要来源在于轴承保持架的磨损。

2.3 诊断结论及建议

综合以上振动和磨损的分析结果，可以得出如下结论：电机负荷侧轴承存在明显异常磨损，其中保持架的磨损相当严重，且异常磨损发展快。据此建议生产厂立即停机检修轴承。

2.4 检修结果

11月7日，生产厂对其进行拆检，发现电机负荷侧轴承的保持架则沿轴向两端面均被磨掉2-4 mm 的深度，留下一明显的台阶，而轴承的内圈和外圈上均存在明显的条状压痕，滚柱上的磨痕也非常明显。

更换电机两侧轴承后，再次对电机单体运行时的情况进行了测试，与前面所测数据相比，其振动值明显下降。其后的几次分析同样表明，该机组的振动已经恢复到正常水平。

3 结束语

通过振动、磨损等多种分析方法的综合应用，我们及时预报了高炉脱硅除尘风机的电机轴承存在的故障，尤其在对轴承故障的准确定位方面，对检修起到了十分重要的指导作用，为尽快排除故障并迅速恢复生产起了至关重要的作用，诊断的意义就此体现出来。

总之，多种分析方法的综合应用对提高故障诊断的准确率并最终确保机械设备的正常运行是非常必要的，这将是今后故障诊断的发展方向。

参 考文 献

1 D.P.安德森编, 金元生、杨其明译. 磨粒图谱. 北京:机械工业出版社, 1987: 79-81 2 萧汉梁. 铁谱技术及其在机械监测诊断中的应用. 北京:人民交通出版社,1993,202-206 3 陈兵奎等. 润滑脂铁谱分析. 润滑与密封.1998（4）:33

4 刘仁德等. 润滑脂铁谱分析的研究与应用. 润滑与密封. 2002（5）:65-66

5 刘仁德等. 铁谱技术在脂润滑滚动轴承的状态监测中的应用. 中国机械工程学会摩擦学分会润滑技术专业委员会第八届学术年会（厦门）论文集. 2002: 142-145

6 陶德华等. 利用光谱和铁谱分析技术对脂润滑滚动轴承进行状态监测. 第十一届全国设备监测与诊断学术会议论文集. 2002年10月, 无锡, 327~329

来源：[http://www.jdzj.com]机电之家·机电行业电子商务平台！

来源：[http://www.jdzj.com]机电之家·机电行业电子商务平台！