浅析电机机械故障与检测

浅析电机机械故障与检测

杨坤

（中车永济电机有限公司山西永济044500）

摘要：电机故障原因的多样性与电机设备运行的情况和运行条件等等原因不可分割，运行条件对故障的产生、故障特征等等均有非常大的影响。基于此，文章就电机机械故障与电机电流关系进行简要分析。

关键词：电机；机械；故障；检测方式

1电机故障概述

电机在工业生产中应用广泛，为各种工艺设备提供原动力，是电气控制系统中的重要环节。制氧机组的各重要工艺设备都采用电机作为驱动设备。电机运行状况的好坏，对制氧机组的正常运行起着重要作用。

电机的常见故障主要分为电气故障和机械故障两大类。根据多年接触到的电机突发性故障，电气故障主要有：电机接线错误、跑单相、绕组匝间短路和断路、过载等，对于绕线式电机，还有电刷压力弹簧、集电环表面凹凸不平等方面的故障。电气故障产生后，会引起控制回路的保护动作，如果保护装置拒动，则电机将在运行一段时间后烧毁。为了更好地完成对电机的维护和保养，在多年的实践工作中不断学习和总结，摸索出一套电机故障分析和排除的经验和方法。

2电机故障的检测方式

2.1振动信号检测法

振动信号检测法是目前理论基础最雄厚、应用技术最成熟、应用领域最广泛的技术方法，从理论上讲可以检测出绝大部分的故障情况。其具体手段是将振动传感器安装在待测电机上，通过传感器将待测电机的振动信号（速度、加速度等）传回计算机，再利用信号检测和判断待测电机的状况，及时发现异常现象。

2.2油液检测法

油液检测法是利用电机滚动轴承中的润滑油成分进行检测，从而发现电机机械故障的技术手段。基于油液的检测内容可以分为两种。第一种是对润滑油本身特征进行分析，第二种是对润滑油当中含有的不溶物质，如金属颗粒等的特征进行分析。通过对这些特征的分析，可以得到具体故障的零件是哪个，甚至是零件的故障位置。油液检测法对轴承故障的早期诊断和预判有比较好的效果。然而油液检测法具有一定的弊端和缺点，比如只适用于油润滑的轴承的故障，但是很难检验脂润滑轴承故障情况，油液取样、分析需要一定时间导致实时性下降，因此影响了油液检测法的应用。

2.3温度检测法

温度检测法是通过测量轴承座或箱体处温度判断电机是否故障的方法。滚动轴承的工作温度主要由其轴承的转速、涧滑、载荷及其摩擦系数有关，因此这种方法对于润滑不良引起的轴承过热和烧伤现象检测效果比较好。但是与油液检测法正好相反，温度检测法对于故障的检测具有一定的滞后性，即故障程度较深时才会在温度检测中体现出来。而且对于轴承常见故障如点蚀与剥落、轻微磨损，其早期温度检测法几乎无效。

2.4定子电流检测法

基于定子电流对电机故障的特征分析方法是在80年代中后期被提出的，通过检测电机定子电流进行处理，获得电流信号中包含的带有故障特征的信息，进一步对电机故障的原因、位置等问题进行诊断。相对于电机其他信号，电流信号的获得对电机影响非常小，因而具有很大的可行性，成为当今电机故障诊断领域应用最为广泛研究最为热烈的诊断技术之一。基于定子电流的分析方法诊断异步电机大多数非绝缘类故障是具有理论上的可行性的。定子电流检测法是一种在线检测方法，具有极佳的实时性，信号易于测试，系统安装易于实现。

3电机故障实例分析

3.1故障现象

VARCO顶驱变频主电机机械故障主要表现为电机轴承处有异常噪声；电机异常振动、温升增加、转子轴下沉、刹车盘下移；电机转矩可能会增大，甚至会磨损轴承室及轴承压盖，严重的情况下会导致转子轴损坏、扫堂，甚至烧毁电机。

3.2预防措施

3.2.1必须严格按照维护保养要求进行维护保养

（1）VARCO顶驱变频主电机的保养周期是电机运转750h，但对轴承室有OUTLET排污丝堵和无OUTLET排污丝堵的电机，加注润滑脂的量有不同要求。轴承室有OUTLET排污丝堵的电机，加注润滑脂时需要用新润滑脂完全挤出轴承室内的旧润滑脂；无OUTLET排污丝堵的电机，则每次用手动黄油枪加注润滑脂时压5次。并且都要求加注完润滑脂后，在不安装注油丝堵的情况下让电机运转15min，再装上注油丝堵密封住轴承室，以保证轴承室内润滑脂适量。

（2）必须使用专用极压黑珍珠润滑脂，不允许替换。

（3）使用专用注油枪，不能混用。

3.2.2减少震击和产生共振

（1）尽量避免震击作业，如遇有震击情况发生，在震击后必须立即打开变频主电机观察窗对电机轴承进行检查，并确认电机转子和轴承无异常。

（2）避免顶驱在钻井作业过程中产生共振。可通过改变钻井参数避免共振的发生。

（3）在起停绞车时应缓慢平稳操作，以减小瞬时惯性对电机产生的冲击。

3.2.3定期检查电机状况

（1）定期（至少每月一次）打开VARCO变频主电机观察窗对电机轴承进行检查，确认电机转子无下沉。可以通过测量电机转子轴向间隙是否合格判断（轴向间隙标准是0.33～1.29）；还可通过检测刹车盘和下刹车片之间的间隙是否变小来简单判断。

（2）每天巡检中要特别注意顶驱电机是否有异常噪声、振动，轴承是否发热等不正常现象。

（3）定期打开观察窗检查电机轴承室油封情况，确认油封完好。

3.2.4预防性更换轴承和密封

（1）检测时若发现电机转子轴向间隙超标，要及时更换上端轴承。

（2）现场使用统计发现，出厂后未修理过的主电机的轴承寿命一般为

15000h；电机转子出现明显下沉后，现场更换了轴承和密封的电机，其轴承寿命一般在8000h左右。建议现场备好电机全套轴承和油封备件，在到达上述时间后及时更换轴承和油封。

（3）如电机轴承室油封发生损坏，要及时更换油封并检查轴承情况。

综上所述，在电机故障的分析与排除过程中，发现造成电机故障的原因是多方面的，包括运行时维护不当造成。所以，需要平时的精心维护，采取正确的检测方式，从而保证电机正常运行。

参考文献：

[1]蒋建华，黄建国.VARCO顶驱变频主电机机械故障分析与预防措施[J].设备管理与维修，2017（12）：45-46.

[2]毛行星，唐少臣，韩屹威.基于PLC电机故障诊断系统[J].数字技术与应用，2017（02）：24-25.

[3]邢晓春.多冗余直驱轮毂电机设计及其控制系统研究[D].浙江大学，2017.