如何通過電機聲音識別和檢測故障噪音

現(xiàn)場及維修電機時一般會通過機臺運轉(zhuǎn)的聲音來判斷機臺故障或是異常的原因，甚至可以預(yù)先防范處理，避免更嚴重的故障。他們所依靠的并不是第六感，而是聲音，配合經(jīng)驗及對機器的了解使現(xiàn)場工程師能準確分析出機臺異常狀況。機臺中其實有許多不同的組合聲音，例如散熱風扇所產(chǎn)生風切聲、油壓泵浦的加壓聲以及輸送帶上的摩擦聲等等，而這些運轉(zhuǎn)機構(gòu)的動力源大部分是來自電機或是氣壓元件。

要從眾多聲音中聽出是那一部件所產(chǎn)生的異音，甚至可用來判斷是那一類的問題，這需要長時間的經(jīng)驗、習(xí)慣與累積，才能聽出每天在運作的機臺聲音忽然的改變。精明的現(xiàn)場工程師一旦發(fā)現(xiàn)機臺聲音開始改變時，就會開始檢測機臺運作，這一習(xí)慣往往能扼殺仍處于萌芽階段的重大故障，確保機臺能安全且穩(wěn)定的工作。

電機異常所產(chǎn)生的外部噪音可分為兩種類型，機械及電磁噪音，機械類的噪音最常見的原因包括軸承磨損、運轉(zhuǎn)機件互相摩擦或碰撞、軸心彎曲和螺絲松脫等等。這種機械結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的噪音頻率較低，有些甚至?xí)袑?dǎo)致機臺振動，對工程師而言也是較為容易檢查并維修的。

電磁噪音則是較為高頻尖銳，讓人難以忍受，但若噪音頻率真的太高，人耳是聽不到的，需要依靠相關(guān)儀器設(shè)備檢測，無法靠人員就預(yù)先發(fā)現(xiàn)異常。常見的電磁噪音來自于電機相位不平衡，可能是各相繞組不平衡或是輸入電源不穩(wěn)定所造成的；電機驅(qū)動器則是電磁噪音產(chǎn)生的另一主因，驅(qū)動器內(nèi)部的元件老化或是損失等等，都容易產(chǎn)生異常的高頻電磁聲。

電機聲音信號分析其實已經(jīng)是門成熟的技術(shù)領(lǐng)域，但通常用于比較特殊的情況下，例如核子潛艇的主驅(qū)動電機及礦山深井用的巨型抽水機當中，用來監(jiān)控大型動力電機是否正常運作的儀器。而大多數(shù)的電機運用都是先依靠工程師的耳朵來評估機臺運作情況；發(fā)覺到異常情況后，才有可能使用音譜分析儀來協(xié)助檢測電機狀況。

故障分析

電機故障常見的原因包括物理性的外力沖擊、機械過載操作及保養(yǎng)不恰當?shù)纫蛩?。一些外部的沖擊點若位于機臺脆弱部分，如散熱風扇或是塑膠保護罩等部位，則受力物件會直接被破壞，這是容易檢查的部分。但若是外力敲擊于不明顯處或是過載操作時，受到影響的可能是軸心、軸承或是鎖附螺絲等等，只是產(chǎn)生輕微的變形量，但這些就有可能會以異音的型式表現(xiàn)出來，在檢查上也較為費時。這些輕微的損失有可能越來越嚴重，若無法在初期就檢測出來并進行維修或更換，到最后可能造成機臺或是電機直接報廢的重大事故。

有一些簡單的檢查技巧可以運用，電機是機臺主要的動力源，由軸心及傳動元件與機臺構(gòu)件結(jié)合，因此在檢查時可先將電機分開，作運轉(zhuǎn)測試，若異音消失了，則代表故障部分不在電機上。重新接上電機，并調(diào)試傳動元件的對心及位置等等，則異音問題得到改善或消失了，這代表軸心錯位或是皮帶等連結(jié)機構(gòu)松弛。若聲音仍然存在，則可于運轉(zhuǎn)后，關(guān)閉電機停止動力輸出，機臺應(yīng)會處于慣性運作狀態(tài)持續(xù)一段時間，若瞬間就達到靜止狀態(tài)，則代表機構(gòu)上的摩擦阻力過大，有機構(gòu)干涉或偏心的問題。

另外，若關(guān)閉電機電源，機臺能維持原有慣性行為，但異音瞬間消失了，這代表聲音的產(chǎn)生與電有關(guān)系，這就有可能屬于電磁噪音。若同時可聞到燒焦的味道，那就應(yīng)該檢查電源線或是積碳等因素。或是檢查各相輸入電流及電阻值，確定內(nèi)部線圈是否有斷線或是燒毀的情況，造成轉(zhuǎn)矩不平衡，產(chǎn)生故障噪音。

有時甚至可能需要拆卸電機，才能檢測出異音產(chǎn)生的原因。如觀察內(nèi)部線圈是否過于松散，導(dǎo)致電機運轉(zhuǎn)時線圈受力移動產(chǎn)生電磁音；轉(zhuǎn)子軸心處的變形，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子與定子相互摩擦的噪音。驅(qū)動器所產(chǎn)生的噪音，大多是高頻的嗡嗡聲，且容易有時好時壞的情況，主因大多是電容老化，無法有效抑制電源波動所產(chǎn)生的，所以會隨著電源負載情況而有所變化。

結(jié)論

工業(yè)等級的電機，在設(shè)計制造上的安全系數(shù)高，有不容易故障的特點，但仍需要進行維護檢修的行為，以確保使用情況。電機的定期保養(yǎng)大多包括了清潔、潤滑、檢查聯(lián)軸器、負載比對、電機操作溫度檢查、散熱功能檢測、監(jiān)測振動及輸入電源等工作，藉此來維護及檢測電機使用情況。常見的維修行為如螺絲重新鎖緊及耗材更新，包括輸入電源線、散熱風扇、軸承、聯(lián)軸器等零配件。

若想要延長機臺使用壽命并檢測出故障的最佳途徑就是去了解它的聲音特點，并持續(xù)的監(jiān)控。雖然只是一個簡單的行為，只要工程師或是人員多用點心，但這動作能達到機臺預(yù)期故障檢測的效果。

審核編輯：郭婷