第三节 电机轴承故障诊断与分析的目的和意义
一、电机轴承故障诊断分析在电机设计中的应用、目的和意义
一台电机的设计会根据设计要求展开一系列设计工作，其中包括电机轴承系统的设计。这些设计工作进行的过程中需要考虑最终的应用工况、电机生产安装中的工艺、储运，以及实际运行的工况等诸多因素。但所有的设计完成之后都需要进行一系列的试验和验证，其中包括在电机厂进行的型式试验和出厂试验，也包括在客户现场进行的初期安装使用之后的试运行。
通常情况下，电机轴承轴系统结构设计在遵循一定的设计计算后，会有相对较大的可能性实际运行符合设计预期。然而，设计、生产制造、储运、安装过程的一系列环节都会对电机轴承运行性能造成影响。有时候在这些试验和试运行的过程中就会出现这样或者那样的异常情况。轴承轴系统的某些性能和设计预期存在一定的差异，比如温度高、噪声大、振动大等情况。这样的运行表现和设计意图之间的明显差异属于我们所描述的故障范畴。电机工程师则需要根据试验，或者运行现场的情况确定故障的原因，这属于本书讨论的电机轴承故障诊断与分析范畴。
此时，电机轴承故障诊断与分析的目标包括鉴别电机异常运行表现中哪些是设计原因，哪些是生产制造原因，哪些是储运原因，哪些是现场使用原因等。同时需要根据故障诊断和分析的结论找到造成这个故障的原因并予以排除，从而对相关环节进行修正。
所以，电机轴承故障诊断与分析在设计、应用过程中的目的和意义可以包含：
· 查找设计问题；
· 纠正工艺偏差；
· 改善不当工艺流程；
· 检查零部件质量；
· 检查不当试验方法；
· 纠正不当安装使用。
总之，对于电机厂而言，电机轴承故障诊断在电机设计制造中起到了设计校验闭环的作用，对电机的设计验证和正确使用而言意义重大。
二、电机轴承故障诊断分析在设备维护中的应用、目的和意义
当电机完成设计安装并投入使用之后，就进入了电机设备的运维阶段。此时，电机轴承故障诊断主要是在电机设备的维护中起到关键作用。
前面在电机轴承故障诊断与分析基本概念里我们阐述了电机轴承故障诊断与设备维护、修理之间的关系。作为设备零部件本身的轴承也应该有自己的维护策略和方法，这些都是与设备自身维护策略紧密相关的。同时，在维护过程中需要依据轴承的健康状况对后续修理保养给出明确的建议，这也是电机轴承故障诊断与分析的重要任务之一。本部分以设备维护策略为基础，介绍几种设备维护的基本策略。而这些设备维护的基本策略也是电机轴承维护的基本策略。
（一）设备维护策略
设备运行使用过程中的维护并不是随机进行的。在设备维护具体实施方案之前，需要确定设备维护基本策略。对于电机轴承维护而言，也同样在基本维护策略范畴之内。对于设备（电机轴承）维护的几种主要维护策略包括：
1. 被动型维护
设备在正常使用时，不出现问题就不维护；出了问题，停机维护。这种维护方式称为被动型维护。被动型维护的维护、修理动作不是设备使用者决定的，是设备出现故障问题之后不得不进行的，在设备运维的策略上属于被动行为。这样维护的主要问题就是，设备的停机时机不可控，维护时间也不可控。一旦设备在生产高峰期发生故障，此时的停机损失将是巨大的。而设备或者电机在生产高峰期通常使用频繁，此时发生故障的概率较淡季更高。很多工厂都为此付出了不小的代价。这样一来，被动型维护的非计划停机维护中，只能通过缩短维修时间来减少停机时间带来的损失。严格地说，此时的维护已经是维修的过程。在整个非计划维修过程中，维修人员、维修工具、备品备件的准备等都是巨大挑战。这样的维护，对设备使用者而言十分不可靠，经济上也会造成很大的损失。所有的设备使用者都在努力避免这种被动的局面发生，随着工厂设备维护能力的提高，这种被动型维护也变得越来越少。
在电机轴承的被动型维护中，电机轴承故障诊断技术起到的作用十分重要，对这个技术的熟练掌握可以大大缩短维护周期，提高维修效率，同时根本故障诱因的确定和排除也消除了故障复发的情况。
2. 主动型维护
主动型维护是设备使用者主动地对设备进行维护的策略。主动型维护中，设备使用者根据各种使用经验、技术对设备进行评估，主动掌控设备维护时间、维护深度等方面的因素。让设备尽量在可控的情况下运行，减少非计划停机时间。这是目前工矿企业中广泛使用的设备维护策略。在主动型维护过程中，设备使用者根据做出的维修计划可以主动地安排调度维护中所需要的人、财、物料等因素，使整个维修过程在有准备的情况下发生，减少意外损失。然而在这个维修过程中最大的挑战就是维护周期的确定，设备使用者必须在设备维护成本与设备可靠性中间做平衡。
（1）过维护 主动型维护中，如果维护间隔过短，维护工作频繁进行，虽然可以提高设备运行可靠性，消除设备的非计划停机，但是这样做有时候也会造成维护过度、维护费用上升、浪费（备品备件浪费），“计划停机时间”过长等问题。这种维护称为过维护。然而，有些设备一旦出现故障将会造成重大损失，这些地方，有时候不得不采取过维护的维护策略，以消除因设备故障造成的风险。比如核电等关系重大的领域。
过维护实际上是在设备可靠性与设备维护成本之间，偏重于可靠性。如果这种选择是设备使用者做出的倾斜，严格意义上来说也不能称为浪费。但是如果盲目地追求不必要的可靠性，那是一定要付出成本的代价的。
（2）欠维护 在主动型维护中，与过维护相反，欠维护是维护间隔过长，虽然设备维护费用有所降低，但是在维护间隔期内设备非计划停机的可能性会大大增加，严重地削弱了主动型维护的意义。并且总体看来，设备使用者付出了计划性维护的成本，同时还有承担维护间隔中非计划停机的各种成本，因此，设备维护的总成本也会增加。与此同时，还不能获得良好的设备可靠性。
（3）预防性维护 随着各种技术手段的发展和进步，人们有了更多的方法来确定最合适的设备维护周期，以减少由于过维护和欠维护造成的浪费。其中，最重要的就是基于设备失效周期记录结果统计分析来确定最恰当的维护周期的方法。另一种方式就是通过传感器对设备运行状态进行监测，从而试图发现早期失效，在早期失效与晚期失效之间择机维护的方法来确定设备维护周期。这种通过设备以往记录或者状态监测结果来确定设备维护周期的方法也属于主动型维护的范畴，我们称之为预防性维护。
上述设备维护策略，适用于电机轴承的维护。根据以往经验，电机的维修中轴承部位的维修几乎占据一半的比重。因此对电机轴承如果能够主动地、可预测地进行维护，就可以大大地减少电机轴承维护中的浪费，同时提高电机运行的可靠性。
电机轴承的预防性维护，一般是借助对轴承振动、温度、转速等因素的检测来来实现的。这也就是我们所说的轴承运行状态监测。
（二）电机轴承故障诊断在维护中的作用
在电机的维护工作中，轴承的故障诊断与分析是十分重要的环节。
首先，电机轴承的日常状态监测提供了电机轴承正常状态，从而为非正常状态（故障状态）的识别提供了基础。在日常的监测中一旦发现轴承的故障表象，就需要通过电机轴承故障诊断与分析技术确定问题的根源，为后续的维修工作提供目标和方法建议。鉴别造成电机轴承故障的原因不论对被动型维护还是主动型维护都十分必要。因为现场维护人员总希望一次维修彻底解决问题，而不出现复发。
其次，在主动型维护中，电机轴承故障诊断是基于对状态监测信息的解读进行的。状态监测信息的解读，为设备预防性维护（有时候是其他的主动型维护）的维护时机选择提供了参考。基于状态监测信息对电机轴承故障阶段的准确诊断，是合理、可靠的选择预防性维护周期的关键。因此，电机轴承故障诊断与分析是电机维护周期确定的重要技术依据和工具。
总而言之，电机轴承故障诊断在电机运行阶段的维护工作中起到两方面的作用：
第一，对于所有的设备维护而言，电机轴承故障诊断与分析可以帮助技术人员确定维护目标，给出维护建议。
第二，对于主动型维护，电机轴承故障诊断与分析可以为维护策略的选择提供设备故障信息参考，并制定合理高效的预防性维护方案。