船舶感应电机轴承故障诊断方法的几点研究

    摘要：对于船舶电机轴承故障诊断的方法选择上，首先，通过对目前感应电机的故障
诊断方法进行比较及回顾，分析哪种方法更适合于船舶感应电机轴承故障的诊断。船舶感
应电机常见故障分为：轴承故障、定子故障、转子故障、气隙偏心故障等等；感应电机的故
障诊断早在 70 年代开始就已经有研究文章面世，在其后的 40 多年里，有关感应电机的
故障诊断技术及方法层出不穷，下面就对这些方法进行简要的探讨。
    0 引言
    感应电动机因其可靠性高、结构简单、成本低，故而在船舶上得到了广泛的应用。据统计,
电机常见故障中轴承故障的发生几率高达 41%，一旦电机发生故障，就可能导致动力系
统和电力系统的服务中止，从而威胁船舶航行的安全。其中轴承故障是电机故障中发生概
率最高的，因此本文针对船舶感应电动机轴承故障的诊断方法展开研究。
    1 温度诊断方法
    通过安装在绕组里，或嵌入在绝缘层里的传感器，来测量温度的变化来实现对电机的
故障诊断。如果电机的通风状况良好，同时考虑环境温度对电机的影响，温度的测量可以
采用基于热模式或者定子电阻的模式。基于空间静电荷的建立现象，利用热梯度
(ThermalstePMethod，TsM)来监视定子绕组绝缘的老化现象，同时测量反映能量级别的热
激励泄放电流(Thermally  stimulated  Discharg  currents  TSDO)，通过将 TSM 和 TSDC 结合
在一起，可以预报定子绕组的绝缘寿命。对于低压感应电机，通过采用非破坏性的诊断设
备如塑料光纤(PlasticOPticalFiber，PoF)来评测绝缘层的老化，该方法是通过对两个不同
的红外波长上的反射吸光率变化来进行评测的。
    2 振动诊断方法
    电机定子的振动是定子绕组匝间短路、单向运行、欠压运行等的函数，在电磁力矩和定
子之间的谐振是引起电机噪声的主要原因。
    2.1 

 

定子异常产生的电磁振动 电机运行时，转子在定子内腔旋转，由于定、转子磁场的

相互作用，定子机座将受到一个旋转力波的作用，而发生周期性的变形并产生振动。定子
电磁振动的特征振动频率为电源频率的 2 倍。
    2.2 

 

气隙偏心引起的电磁振动 气隙偏心有两种情况，一种静态偏心，另一种是动态偏

心。静态偏心是由于电动机定子中心与转子轴心不重合造成的。而气隙偏心是由转轴挠曲
或转子铁心不圆造成的。这两种偏心都能引起电磁振动，但是振动的特征并不完全相同。
静态气隙偏心的电磁振动频率是电源频率的 2 倍，而动态气隙偏心的振动频率在转子转
速频率和旋转磁场同步转速频率都可能出现。
    2.3 

 

转子导体异常引起的电磁振动 鼠笼型感应电机因笼条断裂，将产生不平衡的电磁

力，其性质和转子动态偏心的情况相同，它引起的电磁振动也和转子动态偏心相似，较
难辨识。
    2.4 

 

转子不平衡产生的机械振动 电机转子质量分布不均匀时，产生了重心位移，不平

衡质量在旋转时将产生单边离心力，引起了变化的支承力，电机运行变得不稳定了。由转
子不平衡造成的机械性振动频率和转速频率相等。
    2.5 

 

轴承异常产生的机械振动 由于电机滚动轴承损坏、设计制造中误差，在运行中将会

出现机械振动，每种规格的滚动轴承，都有其一定的特征频率。而滑动轴承的振动特征频
率略低于转子回转频率的一半，通常为 0.42-0.48。