如何通过电机声音识别和检测故障噪音

现场及维修电机时一般会通过机台运转的声音来判断机台故障或是异常的原因，甚至可以预先防范处理，避免更严重的故障。他们所依靠的并不是第六感，而是声音，配合经验及对机器的了解使现场工程师能准确分析出机台异常状况。机台中其实有许多不同的组合声音，例如散热风扇所产生风切声、油压泵浦的加压声以及输送带上的摩擦声等等，而这些运转机构的动力源大部分是来自电机或是气压元件。

要从众多声音中听出是那一部件所产生的异音，甚至可用来判断是那一类的问题，这需要长时间的经验、习惯与累积，才能听出每天在运作的机台声音忽然的改变。精明的现场工程师一旦发现机台声音开始改变时，就会开始检测机台运作，这一习惯往往能扼杀仍处于萌芽阶段的重大故障，确保机台能安全且稳定的工作。

电机异常所产生的外部噪音可分为两种类型，机械及电磁噪音，机械类的噪音最常见的原因包括轴承磨损、运转机件互相摩擦或碰撞、轴心弯曲和螺丝松脱等等。这种机械结构所产生的噪音频率较低，有些甚至会有导致机台振动，对工程师而言也是较为容易检查并维修的。

电磁噪音则是较为高频尖锐，让人难以忍受，但若噪音频率真的太高，人耳是听不到的，需要依靠相关仪器设备检测，无法靠人员就预先发现异常。常见的电磁噪音来自于电机相位不平衡，可能是各相绕组不平衡或是输入电源不稳定所造成的；电机驱动器则是电磁噪音产生的另一主因，驱动器內部的元件老化或是损失等等，都容易产生异常的高频电磁声。

电机声音信号分析其实已经是门成熟的技术领域，但通常用于比较特殊的情況下，例如核子潜艇的主驱动电机及矿山深井用的巨型抽水机当中，用来监控大型动力电机是否正常运作的仪器。而大多数的电机运用都是先依靠工程师的耳朵来评估机台运作情況；发觉到异常情況后，才有可能使用音谱分析仪来协助检测电机状况。

故障分析

电机故障常见的原因包括物理性的外力冲击、机械过载操作及保养不恰当等因素。一些外部的冲击点若位于机台脆弱部分，如散热风扇或是塑胶保护罩等部位，则受力物件会直接被破坏，这是容易检查的部分。但若是外力敲击于不明显处或是过载操作时，受到影响的可能是轴心、轴承或是锁附螺丝等等，只是产生轻微的变形量，但这些就有可能会以异音的型式表现出来，在检查上也较为费时。这些轻微的损失有可能越来越严重，若无法在初期就检测出来并进行维修或更换，到最后可能造成机台或是电机直接报废的重大事故。

有一些简单的检查技巧可以运用，电机是机台主要的动力源，由轴心及传动元件与机台构件结合，因此在检查时可先将电机分开，作运转测试，若异音消失了，则代表故障部分不在电机上。重新接上电机，并调试传动元件的对心及位置等等，则异音问题得到改善或消失了，这代表轴心错位或是皮带等连结机构松弛。若声音仍然存在，则可于运转后，关闭电机停止动力输出，机台应会处于慣性运作状态持续一段时间，若瞬间就达到静止状态，则代表机构上的摩擦阻力过大，有机构干涉或偏心的问题。

另外，若关闭电机电源，机台能维持原有惯性行为，但异音瞬间消失了，这代表声音的产生与电有关系，这就有可能属于电磁噪音。若同时可闻到烧焦的味道，那就应该检查电源线或是积碳等因素。或是检查各相输入电流及电阻值，确定內部线圈是否有断线或是烧毀的情況，造成转矩不平衡，产生故障噪音。

有时甚至可能需要拆卸电机，才能检测出异音产生的原因。如观察內部线圈是否过于松散，导致电机运转时线圈受力移动产生电磁音；转子轴心处的变形，导致旋转时转子与定子相互摩擦的噪音。驱动器所产生的噪音，大多是高频的嗡嗡声，且容易有时好时坏的情況，主因大多是电容老化，无法有效抑制电源波动所产生的，所以会随着电源负载情況而有所变化。

结论

工业等级的电机，在设计制造上的安全系数高，有不容易故障的特点，但仍需要進行维护检修的行为，以确保使用情況。电机的定期保养大多包括了清洁、润滑、检查联轴器、负载比对、电机操作温度检查、散热功能检测、监测振动及输入电源等工作，藉此来维护及检测电机使用情況。常见的维修行为如螺丝重新锁紧及耗材更新，包括输入电源线、散热风扇、轴承、联轴器等零配件。

若想要延长机台使用寿命并检测出故障的最佳途径就是去了解它的声音特点，并持续的监控。虽然只是一个简单的行为，只要工程师或是人员多用点心，但这动作能达到机台预期故障检测的效果。

审核编辑：郭婷