转子不平衡与热弯曲
转子质量分布不均表现为一倍转频；热弯曲的一倍转频随运行时间和温度升高而增大，冷态与热态差别明显。
电机振动的两类来源
电机的振动来源可以分为机械与电磁两类。机械类与其他旋转设备相同，激振力随转速变化；电磁类来自定子与转子之间的磁拉力，与电源频率、负载电流和气隙状态有关。实际中两类常常互相影响：软脚使机座变形，既改变轴承受力，又改变气隙均匀性；转子条断裂会引起局部发热，进而造成转子热弯曲，表现出机械不平衡的特征。
滚动轴承损伤
疲劳剥落、润滑不良、安装损伤，早期以高频冲击为主；端盖轴承室磨损会造成外圈跑圈。
气隙不均
定子与转子中心不重合或转子外圆偏心，单边磁拉力增大，表现为两倍电源频率及相关边带。
转子条与端环问题
转子条断裂、松动或端环开裂，使转子磁场不对称，出现极通过频率边带和拍振。
定子问题
定子铁芯叠片松动、绕组端部松动或定子与机座连接松动，电磁力引起的振动和噪声增大。
安装与软脚
机脚接触不实、垫片过多或锈蚀、底座刚度不足，使机座变形或在运行中跟随变形。
断电法区分电磁与机械原因
断电法是现场最直接的区分方法：在电机稳定运行时连续记录振动，切断电源，观察断电瞬间振动的变化。电磁力随电流消失而立即消失，因此电磁原因引起的振动会在断电瞬间突然下降；机械原因引起的振动则随转速下降逐渐衰减。
做断电试验需要连续记录时域波形或快速刷新的频谱，单次读数看不出断电瞬间的变化。对于变频驱动的电机，应采用自由停车方式而不是减速停车，减速停车时变频器仍在输出，电磁力并没有消失。断电试验必须征得设备管理方同意，由运行人员操作，并确认对工艺和下游设备没有影响。
| 断电后的表现 | 说明 | 下一步 |
|---|---|---|
| 断电瞬间振动明显下降，特定频率成分立即消失 | 以电磁原因为主 | 查看两倍电源频率、极通过频率边带、转子槽通过频率，检查气隙、定子与转子条 |
| 振动随转速下降逐渐减小 | 以机械原因为主 | 按不平衡、不对中、松动、轴承的顺序分析频谱和相位 |
| 降速过程中某一转速出现振动峰值 | 结构或转子在该转速附近共振 | 记录降速全过程的幅值与相位，锤击测量机座和底座固有频率 |
| 断电后只有一部分成分立即消失 | 电磁与机械原因并存 | 分别处理，处理后再次做断电对比 |
电磁类故障的频谱特征
两倍电源频率是电磁振动最典型的成分。定子与转子之间的磁拉力每个电源周期变化两次，气隙越不均匀，这一成分越大。工频供电时两倍电源频率就是一百赫兹。需要注意的是，两极电机的二倍转频与两倍电源频率非常接近，两者之差正是很小的极通过频率，频谱分辨率不够时会混在一个峰里，误把电磁问题当成不对中或松动，或者相反。分析时应使用足够高的频率分辨率把两个峰分开。
转子条断裂或端环开裂时，转子磁场不对称，电磁力以极通过频率周期性变化。极通过频率等于滑差频率乘以极数，这里的滑差频率是同步转速与实际转速之差对应的频率，数值很低。它在振动频谱中表现为一倍转频两侧的边带，在时域中表现为幅值周期性起伏的拍振。负载越大滑差越大，这一特征越明显，因此转子条问题要在带载状态下检测。配合电流信号分析，电源频率两侧出现对应边带，可以进一步确认。
气隙不均分为静态偏心和动态偏心。静态偏心是定子与转子中心不重合但最小气隙位置固定，常由端盖止口磨损、机座变形、软脚引起，主要表现为两倍电源频率增大；动态偏心是转子外圆相对旋转中心偏心，最小气隙位置随转子旋转，除两倍电源频率外还会出现以极通过频率为间隔的边带。
| 频谱特征 | 可能原因 | 如何确认 |
|---|---|---|
| 两倍电源频率突出，断电瞬间消失，无明显边带 | 静态气隙不均，定子铁芯或绕组松动，软脚 | 停机检查软脚与端盖止口，必要时测量气隙，处理后复测 |
| 两倍电源频率两侧有极通过频率边带，一倍转频也有边带 | 动态偏心 | 高分辨率频谱识别边带，检查转子外圆跳动与轴承配合 |
| 一倍转频两侧有极通过频率边带，时域拍振，带载时明显 | 转子条断裂或端环开裂 | 在较高负载下测量，配合电流频谱分析，拆检时检查转子条 |
| 转子槽通过频率两侧出现以两倍电源频率为间隔的边带 | 转子条松动或气隙问题 | 核对转子条数，结合断电试验与拆检 |
| 变频驱动时高频成分突出，与载波频率相关 | 变频器输出谐波引起的电磁振动与噪声 | 改变载波频率设置观察变化，具备条件时与工频运行对比 |
| 运行一段时间后一倍转频逐渐增大，冷态较小 | 转子热弯曲或热不对称 | 记录从冷态到热态全过程的一倍转频幅值与相位变化 |
轴承损伤与轴电流
中小型电机多用滚动轴承，故障表现与其他设备相同，早期需要用加速度和包络分析发现。电机轴承还有两类特有的问题：一是端盖轴承室磨损或配合松动，造成外圈跑圈，振动中出现多个转频谐波，轴承温度升高；二是轴电流电蚀。
变频器输出的共模电压会在电机轴上感应出轴电压，当轴电压击穿轴承润滑油膜时，电流经过轴承放电，在滚道上形成细密均匀的搓板状条纹。电蚀轴承的振动常表现为轴承外圈特征频率及其谐波，或者在较高频段出现一片突起的宽带成分，运行噪声带有明显的啸叫。大型电机即使不用变频器，也可能因磁路不对称产生轴电压。
轴电流问题仅靠换轴承无法根治，新轴承往往很快重复损坏。常见措施有采用绝缘轴承或陶瓷滚动体轴承、加装轴接地装置、改善电机与被驱动设备之间的接地。更换下来的轴承可以剖开观察滚道表面，条纹状电蚀痕迹和疲劳剥落的形貌差别明显，这是把振动测试与失效件检查结合起来判断的典型做法。
安装与软脚
软脚是指电机某个机脚与底座接触不实，拧紧地脚螺栓时机座被强行拉平而变形。机座变形会改变定子内圆形状和气隙均匀性，使两倍电源频率增大，同时使轴承室变形，影响轴承寿命。软脚造成的振动经常被误判为不对中或电磁故障。
检查软脚的常用方法是停机后在每个机脚处架设百分表，逐个松开地脚螺栓，观察机脚的抬起量，抬起明显的机脚需要调整垫片。垫片宜采用整片、平整、无毛刺的不锈钢垫片，数量尽量少，锈蚀和叠放过多的垫片本身就会形成软脚。
- 底座刚度不足时，电机安装面在运行中跟随变形，振动方向性强，某一方向明显大于其他方向。
- 电机与被驱动设备共用底座时，应同时测量底座各点，判断振动是否通过底座相互传递。
- 立式电机安装在泵体或支架顶部时，整机固有频率较低，需要单独判断是否存在结构共振。
- 联轴器对中应在消除软脚之后进行，否则拧紧地脚后对中结果会发生变化。
测点与工况安排
| 测量项目 | 目的 | 注意 |
|---|---|---|
| 两端轴承三个方向振动 | 常规评价与机械故障诊断 | 传感器靠近轴承，避开风扇罩和散热筋 |
| 机座中部径向振动 | 辅助判断电磁振动 | 机座表面不平整时注意传感器安装可靠 |
| 地脚与底座逐点振动与相位 | 判断软脚、松动与底座刚度 | 各点在同一工况下测量 |
| 高分辨率频谱 | 分开两倍电源频率与二倍转频，识别极通过频率边带 | 采样时间要足够长 |
| 断电降速记录 | 区分电磁与机械原因，发现共振转速 | 连续记录，由运行人员操作 |
| 电流信号分析 | 确认转子条问题 | 由电气专业人员配合接线，确保用电安全 |
- 空载与带载分别测量，转子条问题需要在较高负载下才明显。
- 条件允许时断开联轴器单独试运电机，单机振动正常而带载振动大，问题多在被驱动设备或对中。
- 冷态启动后按一定时间间隔记录到热态稳定，观察一倍转频是否随温度变化。
- 变频电机在常用的几个输出频率下分别测量，并记录变频器载波频率设置。
常见整改方向
电磁类问题
处理软脚和机座变形，检查端盖止口与轴承配合，必要时测量并调整气隙；转子条和定子问题需返厂或由专业维修单位处理。
机械类问题
转子动平衡，联轴器对中，紧固与灌浆，按特征频率判断后更换轴承。
轴电流问题
绝缘轴承或陶瓷滚动体轴承，轴接地装置，改善系统接地，同时更换已电蚀的轴承。
变频器相关问题
调整载波频率等参数改善电磁噪声，在控制中跳过共振转速区，必要时加装输出滤波。
结构与底座
加强底座刚度，增加立式电机支撑，使结构固有频率避开运行转速。
委托前需要准备的资料
- 电机铭牌：功率、电压、极数、额定转速、安装形式。
- 供电方式：直接启动、软启动或变频驱动，变频器载波频率等主要参数。
- 轴承型号、润滑方式、是否为绝缘轴承，有无轴接地装置。
- 转子条数和定子槽数，能从维修资料中获得时一并提供。
- 被驱动设备类型与联轴方式，底座形式。
- 维修记录：重绕、换轴承、修端盖等，轴承反复损坏的情况，以及保留的旧轴承。
现场测试怎么安排
现场测试由北京团队的工程师带仪器完成；测点方案、评价依据和报告形式在方案中与您确认。北京以外的项目按地点、测点数量和工期安排人员和仪器。需要配合材料检测或失效件分析的，可以与失效分析一并安排。
常见问题
怎么判断电机振动是电的问题还是机械问题？
最直接的是断电法：稳定运行时连续记录振动，切断电源，若振动在断电瞬间突然下降，以电磁原因为主；若随转速下降逐渐减小，以机械原因为主。变频电机要用自由停车，并由运行人员操作。
电机换了好几次轴承还是坏得快，为什么？
常见原因有轴电流电蚀、端盖轴承室配合松动、软脚使轴承室变形、对中不良，以及润滑脂选用或加注不当。可以结合振动频谱和旧轴承滚道表面形貌判断，变频电机尤其要排查轴电流。
电机单独试运正常，一连上设备振动就大，问题在哪？
说明电机本身问题不大，振动多来自被驱动设备、联轴器对中或共用底座。连上设备后负载增加，也可能暴露转子条问题。应对比单机与带载的频谱，并检查对中、联轴器和底座。
变频电机在某些频率下噪声特别大，正常吗？
变频器输出含有谐波，会引起额外的电磁噪声；转速范围宽时还可能在某些转速下激起机座或底座共振。可以记录不同输出频率下的振动与噪声，调整载波频率或在控制中跳过共振区。
测试需要接触电气部分吗？
常规振动测量在机壳和轴承座外表面进行，不接触电气部分。需要做断电试验或电流信号分析时，由运行和电气人员负责操作与接线，测试人员只在安全位置记录数据。