摘要：文章以珠江电厂的两起故障为例，简要地介绍了造成电机设备常见不平衡和不对中振动的主要原因，以及如何应用振动频谱分析手段，准确、快速地判断旋转电机设备振动故障产生的原因，从而达到消除设备缺陷、提高检修效率、降低检修成本的目的。
关键词：频谱分析；旋转设备；故障诊断；状态检修
企业应积极推行先进的设备管理方法，采取以设备状态监测和点检定修为基础的设备维修技术。设备状态监测及故障诊断技术是设备预防性维修的前提。旋转机械设备工作连续性强且安全可靠性要求较高，在设备的日常维护和安装调试过程中，经常会遇到因设备振动而无法可靠运行的情况。由于振动的原因错综复杂，仅靠耳听、手摸的原始方法，已很难全面、准确地分析判断故障原因。采用先进的设备状态检测和故障诊断技术，通过掌握设备在一定时期的运行参数和振动频谱图，对这些参数和频谱进行分析，有利于分析判断故障原因，缩短检修工期，合理地安排关键设备的预防维修计划，从而避免因突发性设备故障而造成的经济损失，确保生产的顺利进行。
1设备不平衡故障
2005年6月18日，珠江电厂4号机A氢冷升压泵电机轴承出现异声，并伴随有明显振动，测量电机轴伸端振动数据：水平为0.032mm，垂直为0.033mm，轴向为0.031mm。该电机额定转速为1480r/min，其双幅振动标准要求不大于0.085mm，此时振动幅值尽管并没超过标准，但相对于其他7台同型号电机（带相同水泵）的振幅而言已明显偏高（其他均在0.015mm以下）。由于该设备非常重要，直接影响机组的可靠运行，因而更换了备品电机，并在连接水泵前对电机进行了空载试转，电机空载轴伸端振动很小，振动数值为：水平0.003mm，垂直0.003mm，轴向0.003mm。连接水泵后，发现电机轴伸端振动仍然比较大，振动数值为：水平0.031mm，垂直0.028mm，轴向0.031mm。于是，通过旋转设备故障诊断仪对该电机振动进行了振动频谱分析，电机轴伸端水平方向和垂直方向的振动时域波形和频谱如图1所示。
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。