电机振动的原因分析及处理对策

&-.& 的大中型电机中激振力表现
作者简介 " 张洪奎 " 男 " 从事电气设备 的安装与调试 " 电机 $ 变压器维护与大 中修的技术管理工作 %
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动平衡校验的基本原理! 是 利用转子转动时不平衡质量产生 的离心力所引起的振动现象找出 不平衡的位置和大小! 再用加量 或减量的方法加以消除" 目前! 校动平衡的方法由两种" 一种是 将电机转子放在可自由摆动的支 撑座上! 带动转子旋转! 达到临 界转速时! 分别测量转子两端的 振幅! 根据振幅量! 计算出应加 平衡质量! 多次调整直到运转平 稳! 平衡即告完成" 另一种方法 是电机直接接工作电压! 空载额 定转速运转! 用磁性传感器测量 转子的不平衡量! 并将测量信号 送回微机中心! 通过计算机对数 据计算处理! 可将调节平衡量告 知操作者! 由于这种方法电机是 在额定转速下进行! 因此校验的 结果较为精确 " 另外! 转子有效部分的不均 匀发热或不均匀冷却所引起的热 不平衡会加剧转子的机械不平衡 振动 ! 且振动可随时间而剧增 " #!$ 轴承引起的振动 滚动轴承是高速电机中较强 的振动源之一 % 轴承质量的好坏 ! 对电机振动起着直接影响 "
$ 位移 # 速度 # 加速度 % 正确设置 频率范围 ! $$% 测量时保持探头 $( % 测量时施加 与被测面垂直 !
振动频率越低则振动位移量的测 定灵敏度越高" 振动频率越高则 振动加速度的测定灵敏度越高的 机理" 对于大多数设备" 其振动 速度能够表征设备的振动状态! 因此 " 我们在对电机进行监测时 " 以电机的振动速度为主" 兼顾振 动位移量 !
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电机振动的原因分析及处理对策
张洪奎 ! 山西焦化股份有限公司 " 山西 洪洞
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一 ! 引言
我公司是生产焦炭! 化肥! 化 工 产 品 的 大 型 企 业 " 现 有 !"# 高压电机近 $% 台 " 容量从 &’%"( 至 )*+%"( 不 等 " 其 中 两 极 电 机
&$ 润滑剂的情况会影响轴承
振动 "
’$ 轴承外圈与端盖或轴承套
间所用的配合会影响振动的传播 ! 较松的推入配合比较有利" 配合 面处形成的油膜对轴承外圈的振 动有阻尼作用! 但过松会引起响 声" 轴承的径向装配间隙一般限 制在 #(() 微米范围内 " 对于上面提到的影响轴承振 动的因素! 选用轴承时必须认真 检查! 不合格的轴承不能用到电 机上 " ’# $ 电机轴承的装配 轴承是电机中的薄弱环节! 装配不当极易引起发热和振动" 轴是转动零件! 要求轴和轴承间 的配合比较牢固! 不能出现间 隙" 但配合如有过大的盈量会使 轴承内圈涨大 ! 使轴承钢 球 ’或 钢柱$ 和内外圈的间隙减小! 引 起轴承发热或振动" 轴承外圈和 端盖或轴承套的配合过紧也会引 起轴承发热或振动" 轴承套与轴 承外圈的配合可参照下面的公 差" 轴承外径 轴套公差 ,+-+!% 轴承外径 ! 轴套公差
三 ! 运行中的电机振动
在实际工作中! 监测到运行 当中电机振动量增大! 除了考虑 电机本身的原因外! 还需要考虑 电机基础是否出现问题! 首先应 认真检查电机基础结构! 地脚螺 栓& 垫 铁 ’包 括 辅 助 垫 铁 $ 是 否 松动! 以及是否是由主机设备的 振动引起等 % 例 " !++$-# 尿 素 车 间 "213! 压缩机电机振动增大 4 在 排除转子 偏心的情况下 4 经认真检 查发现电 机基础钢座一侧固定用穿心螺栓 松动 4导致电机振动 例 ! !++$-) 空 分 车 间 "2&" 压缩机电机振动增大 4 更 换备用电 机后 4 振动值仍然超标 4 后在第二次 试车时发现电机辅助垫铁 松 4 重新 砸紧垫铁4 振动值合格由于电机轴 承原因 4 转子 不 平 衡原因引起增大的实例很多 4 这 里 不再例举!下转第 !" 页 "
%$ 滚道表面的波纹度和局部
缺陷 "
子 油 中 %(("+ 分 钟 ! 微 微 摆 动 ! 取出滴干防锈油后! 浸入汽油中 清洗数次 ! 用空气吹干 % 轴承装到轴上! 一般采用热 套方法! 在加热箱中盛机油或变 压 器 油 ! 油 温 保 持 )+ (("++" 1 % 将清洗干净的轴承放入内! 加热 约 !+ 分钟 ! 取出后即热套于轴颈 上% 加热温度不宜过高! 时间不 宜过长 ! 以免轴承回火降低硬度 ! 影响使用寿命 % 轴承转速较高时 ! 应选用稠度较稀的润滑脂! 否则 会使轴承温升增高! 润滑脂填满 轴承室的 "/#((!/# 为宜 % 所以要保证滚动轴承正常运 行! 避免由此产生的振动! 必须 在质量& 润滑& 组装和公差配合 等方面达到最佳 %
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" $ 对一台电机而言 ! 检修时
一般选用与原装轴承型号一样的 轴承进行更换! 改变轴承型号可 能造成振动增大 ! 因为滚珠类型 & 保持架结构和材料对电机的振动 有直接影响 "
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滚动轴承内径与轴的外径配 合 ! 一 般 用 .’/0& ! 保 证 轴 承 滚 珠的合理间隙 " 安装轴承时! 必须先把轴承 清洗干净 " 新轴承都涂有防锈油 ! 且含有少量铁& 灰等杂物! 未经 清洗好时! 严禁用手转动! 以免 擦伤滚子及滚道面" 清洗方法( 将 轴 承 浸 入 )+(("!+" 1 的 ! 号 锭
!上接第 "# 页 "
四 ! 电机振动的测量
电机振动量的测量从过去的经 验" 用螺丝刀测听 " 到现在使用较 精密的振动测试仪 " 已经能够进行 准确的判定 ! !"#$ 型便携式测振 仪 " 是目前各工厂企业使用较多的 测量振动的主要仪器 " 对及时预报 电机振动故障 " 根据电机的具体运 行状况" 制定不同的维护检修措 施" 发挥了重要作用 !
,* 台 " 多年来 " 高压电机的振 动
问题" 一直是电机日常维护和检 修的重点与难点# 由于引起电机 振动有多方面的原因" 准确判定 振动源会比较困难" 因此掌握电 机振动的知识" 总结过去实际工 作中的一些经验教训" 吸取有益 的东西 " 很有必要 $
二 ! 电机振动的原因分析
电机本身的振动包括两方面 % 电磁振动和机械振动$ 下面分别 作一介绍 %
,& 电磁振动
机转动是通过定& 转子之间的磁 场相互作用产生电磁力克服机械 反作用力后来实现的" 由气隙磁 密波作用在定子铁心齿上的磁力 分为切向和径向两个分量" 这两 个分量都会使定子铁心局部受力 变形 " 产生振动 $ ’ ,( 主 波 磁 场 产 生 的 径 向 力 不变部分使铁心受到压缩应力" 交变部分使铁心产生振动" 在
&1+"( 两 极 脱 碳 小 泵 电 机 ! 化 产
车 间 *++"( 两 极 鼓 风 机 电 机 都 曾 出现过因平衡Hale Waihona Puke Baidu松动造成电机振 动的问题" 每次都是通过校验转 子动平衡来消除振动源 $ 转子的机械不平衡可以通过 校平衡来加以消除$ 一般只对 & 极和 ’ 极电机的转子校动平衡" 其他只作静平衡校验$ 这里只对 动平衡的校验作简单介绍 %
的较为明显 # ’ &( 谐 波 磁 势 产 生 的 电 磁 力 会引起电磁振动 # ’ /( 齿 谐 波 可 能 产 生 较 大 电 磁振动 # ’ ’( 电 机 气 隙 偏 心 会 引 起 电 磁振动 # ’ $( 磁 路 饱 和 产 生 附 加 磁 场 可能导致电磁振动 # ’ !( 笼 型 转 子 异 步 电 动 机 的 转子" 由于断条或铸铝缺陷会引 起电机振动 # ’ 0( 定 子 和 转 子 的 固 有 振 动 频率和电磁激振力的频率相等或 接近" 会因共振而产生很大的振 动# 以上引起电机电磁振动的诸 多原因" 大部分是电机设计人员 及制造厂家需要考虑并设法解决 大家知道 " 电 的问题" 对于我们使用者而言" 作一些必要的了解即可" 在日常 维护和检修中" 需要认真检查的 是第 ’’(& ’!( 条 # 电机的气隙偏心引起的振动 " 对较大容量的同步电动机而言" 由于它是通过调整固定定子的地 脚螺栓间隙来调整定& 转子之间 的气隙" 因此电机大中修后" 使 用塞尺准确地测量上下左右的气 隙" 并调整到最佳位置" 是避免 同步电动机产生振动的基本要求 # 对异步电动机而言" 定& 转 子之间的气隙不均匀" 一般是由 于转子的支撑轴承磨损造成的"
!$ 轴 承 内 圈 的 径 向 偏 摆 会
引起振动! 外圈的径向偏摆会破 坏轴承的同心度 "
# $ 套圈的椭圆度和棱圆度会
引起振动 "
$ $ 滚动体的椭圆度和棱圆度
引起振动 "
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起到了重要的作用 ! 从该技术的防磨机理来看" 由于在炉管迎风面的外壁上焊接 半圆形防磨片 " 建立起了层流层 " 使工业气体中熔融态的铅# 锌等 低熔点金属及矿尘混合物在炉管 外壁粘结形成一层厚达数毫米的 壳状新生防磨层" 并在两块防磨 片之间构成的层流层的保护下" 与工艺气体中的矿尘不断形成新 的动态平衡! 正是这层新生的防 磨层" 对炉管外壁起到了保护作 用" 防止了冲刷磨损" 从而有效 地提高了炉管的使用寿命! 从传 热的效率来看" 半圆形防磨片仅 焊接于炉管下部迎风面一侧" 经 过防磨处理的炉管管段占整个炉 管外表面的比例不大" 且形成的 新生防磨层厚度不会超过半圆形 防磨片的径向尺寸! 同时" 由于 这层主要是由铅# 锌等低熔点金 属和矿尘形成的壳层" 相当于热 喷涂了一层粘附于炉管外壁本身 又具有一定传热能力的保护层! 应该说采用该方法对废热锅炉的 热效率影响有限! 因此" 该技术 在化工厂类似工况的废热锅炉炉 管的防冲刷磨损方面" 具有一定 的推广应用价值 !
%# 测量方法
振动的测量可以进行振动位 移# 速度和加速度的测量" 测量 时应注意 $& % 测量前检查确认仪 器的电池电压! 正确设置频率范 围! $ ’% 根 据 不 同 的 测 量 参 数
$# 电机振动判定标准
电机振动量的测试三个参数 振动位移# 速度和加速度" 根据
!上接第 !" 页 " $ $% 焊 后 检 查 ! 焊 后 对 两 对 接接头按照有关要求进行焊缝外 观 # )*# +* 检 验 和 通 球 试 验 " 结果合格 ! 集箱内的散垢渣滓" 并用软管从 上向下# 大水量# 高水压冲洗吸 附在水冷壁管壁上的散垢 ! $’ % 加 强 锅 炉 水 处 理 的 管 理 工作" 严格水处理工艺纪律" 使 锅 炉 水 质 符 合 ,-&./0 & 工 业 锅 炉水质’ 标准要求" 防止锅炉结 垢! $$% 做好锅炉定期排污工作 " 及时排除锅筒和集箱中的散垢渣 滓! 每次停炉检修时" 再按前述 方法对锅炉进行彻底除垢去滓 ! 采取以上措施后" 锅炉至今 已运行一年多" 未发现水冷壁管 出现异常 !
如情况严重" 不但会产生振动" 而且很快就会表现 出 )扫膛* 现 象 " 使电机无法正常运行 $
&! 机械振动
电机的机械振动包括转子机 械不平衡产生的振动! 轴承产生 的振动! 受轴承激振而产生的端 盖轴向振动等等 $ ’,(! 转子机械不平衡产生的 振动 通常刚性转子的机械不平衡 可分为静不平衡! 动不平衡和混 合不平衡$ 由静不平衡导致的离 心力在两个支座上产生大小相等 ! 相位相同的振动$ 由动不平衡导 致的离心力偶在两个支座上产生 大小相等! 相位相反的振动$ 在 实际中最常碰到的混合不平衡" 这是由静不平衡离心力和动不平 衡力偶共同作用在两个支座上产 生大小不等 ! 相位不同的振动 $ 在实际工作中" 由于电机转 子的平衡块松动引起电机振动的 例子很多" 我公司净化车间的
在仪器上的压力应适中 !
’# 选取测量位置
根据电机的结构特点" 选取 合适的能够表征电机振动特性的 测量点" 对判定电机振动是否超 标非常重要 " 对大中型电机而言 " 一般选取电机轴承座的正上方及 轴承中心线左右对称点" 或电机 大端盖的垂直向下和轴承水平方 向垂直位置 !
五 ! 结束语
综上所述" 引起电机振动的 原因是多方面的" 重要的是要根 据电机振动大时的状态# 振动量 较大的部位# 振动的同时是否发 热等等来判断 " 可以采取排查法 " 最后得出正确的结论 !