CN113820134A - 轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法及装置 - Google Patents

轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法及装置，基于大中型卧式电机在自由悬置和刚性连接两种状态下振动参数的变化特征进行判别，以相关电气和机械参数进行分类识别，最终确定卧式电机振动的故障原因。与现有技术相比，本发明依据振动参数特征的变化就能够确定振动原因，快速、准确的识别大中型卧式电机的振动故障类型，以便于有针对性的进行检修处理，确保生产和制造系统设备的安全稳定运行。

Description

轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电机振动故障检测领域，尤其是涉及一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法及装置。
背景技术
大中型电机是工业生产和制造领域的重要动力设备，振动超标是此类设备的主要故障，其型式多样，振动故障严重制约工业生产和制造。
目前，对于大中型卧式电机的振动异常问题，需要专业的技术人员进行分析诊断，如果问题的处理不够及时，可能会因振动故障导致停工停产。因此需要一种可以根据异常振动的信号特征，及时准确的诊断大中型卧式电机振动原因的检测方法。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法及装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，包括：
步骤S1：获取卧式电机在自由悬置状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值；
步骤S2：判断最大通频振动值是否达到第一设定阈值，若为是，则执行步骤S3；
步骤S3：获取静态下卧式电机转子驱动端和自由端的静挠度，并判断是否存在任一静挠度达到第二设定阈值，若为是，则输出电机转子存在弯曲故障，反之，则执行步骤S4；
步骤S4：获取静态下卧式电机三相绕组的直流电阻，并计算直流电阻偏差，判断直流电阻偏差是否超过第三设定阈值，若为是，则输出卧式电机三相绕组的直流电阻偏差过大故障，反之，则执行步骤S5；
步骤S5：获取自由悬置状态下卧式电机驱动端和自由端的水平和垂直方向的最近设定时间段内的最大振动变化值，并判断是否存在任一最大振动变化值达到第四设定阈值，若为是，则输出动静部分存在摩擦故障，反之，则执行步骤S6至S9；
步骤S6：若最大通频振动值为驱动端水平方向的通频振动值，且驱动端水平方向的通频振动值中1倍频分量占比达到第五设定阈值，或
最大通频振动值为自由端平方向的通频振动值，且自由端平方向的通频振动值中1倍频分量占比达到第五设定阈值，
则输出转子存在质量不平衡故障；
步骤S7：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的2倍频分量占比达到第六设定阈值，若为是，则输出转子气隙不均故障；
步骤S8：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一高倍频分量占比达到第七设定阈值，且该高倍频的频率为轴承特征频率，则输出滚动轴承存在损坏故障，其中，所述高倍频为6倍及以上倍频；
步骤S9：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一中倍频分量占比达到第八设定阈值，若为是，则记录此时刻为基准时刻，并执行步骤S10，其中，所述中倍频为3～5倍频；
步骤S10：在基准时刻之前的设定时刻内，驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一中倍频分量占比达到第八设定阈值，若为是，则输出电机存在松动部件故障，反之，则输出电机存在笼条故障。
所述方法还包括：
步骤S11：当自由悬置状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值的最大通频振动值低于第一设定阈值时，获取卧式电机在刚性连接状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值；
步骤S12：判断刚性连接状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值的最大通频振动值是否达到第九设定阈值，若为是，则输出电机连接刚度不足故障。
所述第一设定阈值为45微米，第九设定阈值为37微米。
所述第二设定阈值为15微米。
所述第三设定阈值为2％。
所述第四设定阈值为30微米。
所述第五设定阈值为70％，第六设定阈值为10％。
所述第七设定阈值为10％。
所述第八设定阈值为25％。
一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测装置，包括存储器、处理器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：依据振动参数特征的变化就能够确定振动原因，快速、准确的识别大中型卧式电机的振动故障类型，以便于有针对性的进行检修处理，确保生产和制造系统设备的安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明方法的主要步骤流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，如图1所示，包括：
步骤S1：获取卧式电机在自由悬置状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值；
步骤S2：判断最大通频振动值是否达到第一设定阈值，若为是，则执行步骤S3；
步骤S3：获取静态下卧式电机转子驱动端和自由端的静挠度，并判断是否存在任一静挠度达到第二设定阈值，若为是，则输出电机转子存在弯曲故障，反之，则执行步骤S4；
步骤S4：获取静态下卧式电机三相绕组的直流电阻，并计算直流电阻偏差，判断直流电阻偏差是否超过第三设定阈值，若为是，则输出卧式电机三相绕组的直流电阻偏差过大故障，反之，则执行步骤S5；
步骤S5：获取自由悬置状态下卧式电机驱动端和自由端的水平和垂直方向的最近设定时间段内的最大振动变化值，并判断是否存在任一最大振动变化值达到第四设定阈值，若为是，则输出动静部分存在摩擦故障，反之，则执行步骤S6至S9；
步骤S6：若最大通频振动值为驱动端水平方向的通频振动值，且驱动端水平方向的通频振动值中1倍频分量占比达到第五设定阈值，或
最大通频振动值为自由端平方向的通频振动值，且自由端平方向的通频振动值中1倍频分量占比达到第五设定阈值，
则输出转子存在质量不平衡故障；
步骤S7：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的2倍频分量占比达到第六设定阈值，若为是，则输出转子气隙不均故障；
步骤S8：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一高倍频分量占比达到第七设定阈值，且该高倍频的频率为轴承特征频率，则输出滚动轴承存在损坏故障，其中，高倍频为6倍及以上倍频；
步骤S9：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一中倍频分量占比达到第八设定阈值，若为是，则记录此时刻为基准时刻，并执行步骤S10，其中，中倍频为3～5倍频；
步骤S10：在基准时刻之前的设定时刻内，驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一中倍频分量占比达到第八设定阈值，若为是，则输出电机存在松动部件故障，反之，则输出电机存在笼条故障。
步骤S11：当自由悬置状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值的最大通频振动值低于第一设定阈值时，获取卧式电机在刚性连接状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值；
步骤S12：判断刚性连接状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值的最大通频振动值是否达到第九设定阈值，若为是，则输出电机连接刚度不足故障。
在一些实施例中，第一设定阈值为45微米，第九设定阈值为37微米，第二设定阈值为15微米，第三设定阈值为2％，第四设定阈值为30微米，第五设定阈值为70％，第六设定阈值为10％，第七设定阈值为10％，第八设定阈值为25％。
具体的，
1)测取卧式电机在自由悬置状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值，记作
Figure BDA0003276943150000041
和
Figure BDA0003276943150000042
上标0、1、2……表示通频、一倍频、二倍频……，下标h和v分别表示水平方向和垂直方向；
2)若
Figure BDA0003276943150000043
时，说明卧式电机振动存在异常，转至步骤3)；
3)测取静态下卧式电机转子在轴承处的静挠度，记作
Figure BDA0003276943150000051
和
Figure BDA0003276943150000052
4)若
Figure BDA0003276943150000053
或
Figure BDA0003276943150000054
说明电机转子存在弯曲；
5)若
Figure BDA0003276943150000055
且
Figure BDA0003276943150000056
转至步骤6)；
6)测取静态下卧式电机三相绕组的直流电阻，记作
Figure BDA0003276943150000057
和
Figure BDA0003276943150000058
7)若
Figure BDA0003276943150000059
说明卧式电机三相绕组的直流电阻偏差过大；
8)若
Figure BDA00032769431500000510
转至步骤9)；
9)自由悬置状态下启动电机，取四个测点振动在三分钟之内的最大值
Figure BDA00032769431500000511
Figure BDA00032769431500000512
和
Figure BDA00032769431500000513
与最小值
Figure BDA00032769431500000514
和
Figure BDA00032769431500000515
10)若
Figure BDA00032769431500000516
或
Figure BDA00032769431500000517
或
Figure BDA00032769431500000518
或
Figure BDA00032769431500000519
Figure BDA00032769431500000520
表明电机转子振动处于非稳定状态，说明动静部分存在摩擦故障，否则转至步骤11)；
11)若
Figure BDA00032769431500000521
且
Figure BDA00032769431500000522
或
Figure BDA00032769431500000523
Figure BDA00032769431500000524
且
Figure BDA00032769431500000525
说明转子存在质量不平衡；
12)若
Figure BDA00032769431500000526
或
Figure BDA00032769431500000527
或
Figure BDA00032769431500000528
或
Figure BDA00032769431500000529
说明转子气隙不均；
13)若
Figure BDA00032769431500000530
或
Figure BDA00032769431500000531
或
Figure BDA00032769431500000532
或
Figure BDA00032769431500000533
且该倍频等于轴承特征频率，说明滚动轴承存在损坏；(式中
Figure BDA00032769431500000534
表示高阶分量，n≥6)
14)若
Figure BDA00032769431500000535
或
Figure BDA00032769431500000536
或
Figure BDA00032769431500000537
或
Figure BDA00032769431500000538
记录此时时间t1，若在t1前1h内不满足
Figure BDA00032769431500000539
或
Figure BDA00032769431500000540
或
Figure BDA00032769431500000541
或
Figure BDA00032769431500000542
说明电机存在笼条故障，否则转步骤15)；(式中2＜n≤5)
15)若
Figure BDA0003276943150000061
或
Figure BDA0003276943150000062
或
Figure BDA0003276943150000063
或
Figure BDA0003276943150000064
记录此时时间t1，若在t1前1h时刻仍满足
Figure BDA0003276943150000065
或
Figure BDA0003276943150000066
或
Figure BDA0003276943150000067
或
Figure BDA0003276943150000068
说明电机存在松动部件；
16)测取卧式电机在刚性连接状态下驱动端和自由端的振动信息，记作
Figure BDA0003276943150000069
Figure BDA00032769431500000610
和
Figure BDA00032769431500000611
17)若
Figure BDA00032769431500000612
且
Figure BDA00032769431500000613
时，说明电机连接刚度不足，地脚螺栓与基础有效接触面积小于70％。

Claims (10)

1.一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，包括：
步骤S1：获取卧式电机在自由悬置状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值；
步骤S2：判断最大通频振动值是否达到第一设定阈值，若为是，则执行步骤S3；
步骤S3：获取静态下卧式电机转子驱动端和自由端的静挠度，并判断是否存在任一静挠度达到第二设定阈值，若为是，则输出电机转子存在弯曲故障，反之，则执行步骤S4；
步骤S4：获取静态下卧式电机三相绕组的直流电阻，并计算直流电阻偏差，判断直流电阻偏差是否超过第三设定阈值，若为是，则输出卧式电机三相绕组的直流电阻偏差过大故障，反之，则执行步骤S5；
步骤S5：获取自由悬置状态下卧式电机驱动端和自由端的水平和垂直方向的最近设定时间段内的最大振动变化值，并判断是否存在任一最大振动变化值达到第四设定阈值，若为是，则输出动静部分存在摩擦故障，反之，则执行步骤S6至S9；
步骤S6：若最大通频振动值为驱动端水平方向的通频振动值，且驱动端水平方向的通频振动值中1倍频分量占比达到第五设定阈值，或
最大通频振动值为自由端平方向的通频振动值，且自由端平方向的通频振动值中1倍频分量占比达到第五设定阈值，
则输出转子存在质量不平衡故障；
步骤S7：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的2倍频分量占比达到第六设定阈值，若为是，则输出转子气隙不均故障；
步骤S8：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一高倍频分量占比达到第七设定阈值，且该高倍频的频率为轴承特征频率，则输出滚动轴承存在损坏故障，其中，所述高倍频为6倍及以上倍频；
步骤S9：判断驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一中倍频分量占比达到第八设定阈值，若为是，则记录此时刻为基准时刻，并执行步骤S10，其中，所述中倍频为3～5倍频；
步骤S10：在基准时刻之前的设定时刻内，驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值中是否任一个的通频振动值中的任一中倍频分量占比达到第八设定阈值，若为是，则输出电机存在松动部件故障，反之，则输出电机存在笼条故障。
2.根据权利要求1所述的一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤S11：当自由悬置状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值的最大通频振动值低于第一设定阈值时，获取卧式电机在刚性连接状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值；
步骤S12：判断刚性连接状态下驱动端和自由端的水平和垂直方向振动值的最大通频振动值是否达到第九设定阈值，若为是，则输出电机连接刚度不足故障。
3.根据权利要求2所述的一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，所述第一设定阈值为45微米，第九设定阈值为37微米。
4.根据权利要求1所述的一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，所述第二设定阈值为15微米。
5.根据权利要求1所述的一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，所述第三设定阈值为2％。
6.根据权利要求1所述的一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，所述第四设定阈值为30微米。
7.根据权利要求1所述的一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，所述第五设定阈值为70％，第六设定阈值为10％。
8.根据权利要求1所述的一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，所述第七设定阈值为10％。
9.根据权利要求1所述的一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测方法，其特征在于，所述第八设定阈值为25％。
10.一种轴中心高H大于280mm卧式电机振动故障检测装置，包括存储器、处理器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-9中任一所述的方法。
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