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電機(jī)振動(dòng)異常的識別與診斷

文章出處:網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2016-02-16 08:59:00【

一、三相交流電機(jī)定子異常產(chǎn)生的電磁振動(dòng),三相交流電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),機(jī)座上受到一個(gè)頻率為電網(wǎng)頻率2倍的旋轉(zhuǎn)力波的作用,而可能產(chǎn)生振動(dòng),振動(dòng)大小與旋轉(zhuǎn)力波的大小和機(jī)座的剛度直接有關(guān)。

定子電磁振動(dòng)異常的原因:

①定子三相磁場不對稱,如電網(wǎng)三相電壓不平衡。因接觸不良和斷線造成單相運(yùn)行,定子繞組三相不對稱等原因,都會(huì)造成定子磁場不對稱,而產(chǎn)生異常振動(dòng)。

②定子鐵心和定子線圈松動(dòng)將使定子電磁振動(dòng)和電磁噪聲加大。

③電磁底腳線條松動(dòng),相當(dāng)于機(jī)座剛度降低使定子振動(dòng)增加。

定子電磁振動(dòng)的特征:

①振動(dòng)頻率為電源頻率的2倍,F(xiàn)=2f

②切斷電源,電磁振動(dòng)立即消失

③振動(dòng)可以在定子機(jī)座上和軸承上測得

④振動(dòng)強(qiáng)度與機(jī)座剛度的負(fù)載有關(guān)

二、氣隙靜態(tài)偏心引起的電磁力

電機(jī)定子中心與轉(zhuǎn)子軸心不重合時(shí),定、轉(zhuǎn)子之間氣隙將會(huì)出現(xiàn)偏心現(xiàn)象,偏心固定在一個(gè)位置上,在一般情況下,氣隙偏心誤差不超過氣隙平均值的上下10%是允許的,過大的偏心值產(chǎn)生很大的單邊磁拉力。

氣隙靜態(tài)偏心產(chǎn)生的原因:

①電磁振動(dòng)頻率是電源頻率的2倍F=2f。

②振動(dòng)隨偏心值的增大在增加,隨負(fù)載增大而增加。

③斷電后電磁振動(dòng)消失。

④靜態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動(dòng)與定子異常產(chǎn)生的電磁振動(dòng)非常相似,難以區(qū)別。

三、氣隙動(dòng)態(tài)偏心引起電磁振動(dòng)

偏心的位置對定子是不固定的,對轉(zhuǎn)子是固定的,因此偏心的位置隨轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)動(dòng)。

氣隙動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生的原因:

①轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸彎曲

②轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸或軸承不同心。

③轉(zhuǎn)子鐵心不圓

氣隙動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生電磁振動(dòng)的特征;

①轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率和定子磁場旋轉(zhuǎn)頻率的電磁振動(dòng)都可能出現(xiàn)。

②電磁振動(dòng)的振幅隨時(shí)間變化而脈動(dòng)(振),脈動(dòng)的頻率為2sf,周期為1/2sf

當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載增加,S加大,其脈動(dòng)節(jié)拍加快。

③電動(dòng)機(jī)往往發(fā)生與脈動(dòng)節(jié)拍相一致的電磁噪聲。

④斷電后,電磁振動(dòng)消失,電磁噪聲消失。

四、轉(zhuǎn)子繞組故障引起的電磁振動(dòng)。

籠形電機(jī)籠條斷裂,繞組異步電機(jī)由于轉(zhuǎn)子回路電氣不平衡都將產(chǎn)生不平衡電磁力。

轉(zhuǎn)子繞組故障產(chǎn)生的原因:

①籠條鑄造質(zhì)量不良,產(chǎn)生斷條和高阻。

②籠形轉(zhuǎn)子因頻繁起動(dòng),電機(jī)負(fù)載大產(chǎn)生斷條或高阻。

③饒式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組回路電氣不平衡,產(chǎn)生不平衡電磁力。

④同步電動(dòng)機(jī)磁繞組匝間短路。

轉(zhuǎn)子繞組故障引起電磁振動(dòng)的特征:

①轉(zhuǎn)子繞組故障引起電磁振動(dòng)與轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)偏心產(chǎn)生的電磁振動(dòng),波形相似,現(xiàn)象相似,較難區(qū)別,振動(dòng)頻率為f/p,振幅以2sf的頻率在脈動(dòng)、電動(dòng)機(jī)發(fā)生與脈動(dòng)節(jié)拍一致的電磁噪聲。

②在空載或輕載時(shí),振動(dòng)與節(jié)拍噪聲不明顯,當(dāng)負(fù)載增大時(shí),這種振動(dòng)和噪聲隨之增加,當(dāng)負(fù)載超過50%時(shí),現(xiàn)象較為明顯。

③在定子的一次電流中,也產(chǎn)生脈動(dòng)變化其脈動(dòng)節(jié)拍頻率為2sf。

④在定子電流波形作頻譜分析,在頻圖圖中,基頻兩邊出現(xiàn)的邊頻。

⑤同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組但匝間短路,能引起f/p頻率(轉(zhuǎn)頻)的電磁振動(dòng)和噪聲,無節(jié)拍脈動(dòng)振動(dòng)現(xiàn)象與轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)相似。

⑥斷電后,電磁振動(dòng)和電磁噪聲消失。

五、轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng);

轉(zhuǎn)子不平衡的原因

①電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻,產(chǎn)生重心位移,與轉(zhuǎn)子中心不同心。

②轉(zhuǎn)子零部件脫落和移位,絕緣收縮造成繞組移位、松動(dòng)。

③聯(lián)軸器不平衡,冷卻風(fēng)扇不平衡,皮帶輪不平衡。

④冷卻風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子表面不均勻積垢。

轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)特征

①振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)頻相等

②振動(dòng)值隨轉(zhuǎn)速增高而加大,與電機(jī)負(fù)載無關(guān)。

③振動(dòng)值以經(jīng)向?yàn)樽畲?,軸向很小。

當(dāng)?shù)啬_螺絲松動(dòng)時(shí),電機(jī)的轉(zhuǎn)頻和電機(jī)定子固有頻相近時(shí),由于轉(zhuǎn)子不平衡共振將產(chǎn)生異常振動(dòng),造成電機(jī)結(jié)構(gòu)件的破壞和疲勞。

六、滑動(dòng)軸承由于油膜渦動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)。

產(chǎn)生的原因:

在軸承比負(fù)載較小,軸頸線速度叫高,特別是大型告訴的柔性轉(zhuǎn)子電機(jī)中易發(fā)生,軸承經(jīng)過長期運(yùn)行,間隙變大,或潤滑油粘度大,油溫低,軸承負(fù)載輕等互相造成油膜加厚,軸承油膜動(dòng)壓不穩(wěn)定而產(chǎn)生振動(dòng)。

滑動(dòng)軸承油膜滑動(dòng)的特征:

①振動(dòng)頻率略低于轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率的Fr的一半,約為0.42―0.48Fr.

②油膜渦動(dòng)的振動(dòng)是徑向的。

③油膜渦動(dòng)往往是突然出現(xiàn)的,診斷的方法是油膜渦動(dòng)偶,改變油的粘度和溫度振動(dòng)就能減輕和消失。

七、滑動(dòng)軸承由于油膜振蕩產(chǎn)生振動(dòng)

油膜振蕩產(chǎn)生的原因:

油膜振蕩產(chǎn)生的原因和油膜渦動(dòng)的原因相同,也是油膜動(dòng)壓不穩(wěn)造成的。

當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率增加時(shí),油膜渦動(dòng)頻率隨之增加,兩者關(guān)系近似保持不變的比值約0.42―0.48之間,當(dāng)轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)頻率達(dá)到其一階臨界轉(zhuǎn)速的2倍時(shí),隨著轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率的增加,渦動(dòng)頻率將不變,等于轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)頻,而與轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率無關(guān),并出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動(dòng),這種現(xiàn)象為油膜振蕩,產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)的原因是油膜渦動(dòng)與系統(tǒng)共振,兩者相互激勵(lì),相互促進(jìn)的結(jié)果。

對油膜振蕩來說,除了油膜性質(zhì)改變以外,轉(zhuǎn)子不平衡量的增加和地腳螺絲的松動(dòng)都會(huì)誘導(dǎo)油膜振蕩的發(fā)生。

油膜振蕩的特征:

①振蕩頻率等于轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速,工作轉(zhuǎn)速接近一階臨界轉(zhuǎn)速2倍的大型,告訴柔性轉(zhuǎn)子電機(jī)極易發(fā)生油膜振蕩。

②油膜振蕩是徑向振動(dòng)。

③減少轉(zhuǎn)子不平衡,降低潤滑油粘度和提高油溫,能使油膜振蕩消失和減輕。

八、加工和裝配不良產(chǎn)生振動(dòng);

產(chǎn)生的原因:

與軸承內(nèi)孔配合的軸頸和軸肩加工不良或由于軸彎曲等原因,使軸承內(nèi)圈裝配后,其中心線與軸中心線不重合,軸承每轉(zhuǎn)一周,軸承受一次交變的軸向力作用,使軸承產(chǎn)生振動(dòng)。

振動(dòng)的特征:

①振動(dòng)幅值以軸向?yàn)樽畲蟆?br />
②振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)頻相同。

九、安裝時(shí),軸線不對中引起振動(dòng);

機(jī)組安裝后,電機(jī)和負(fù)載機(jī)械的軸心線應(yīng)該一致相重合,當(dāng)軸心線不重合時(shí),電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)就會(huì)受到來自聯(lián)軸器的作用力而產(chǎn)生振動(dòng)。不對中分為3種情況。

①軸心線平行不對中(偏心不對中),就是電動(dòng)機(jī)與負(fù)載機(jī)械軸心線雖然平行,但不重合,存在一個(gè)偏心距,隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),其軸伸上就受到一個(gè)來自聯(lián)軸器的一個(gè)徑向旋轉(zhuǎn)力的作用,使電機(jī)產(chǎn)生徑向振動(dòng),振幅與偏心距大和轉(zhuǎn)速高低有關(guān),頻率是轉(zhuǎn)頻的2倍。

②軸心線相交不對中,當(dāng)電動(dòng)機(jī)與負(fù)載機(jī)械軸心相交時(shí),聯(lián)軸器的結(jié)合面往往出現(xiàn)“張口”現(xiàn)象。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),就會(huì)受到聯(lián)軸器的一個(gè)交變的軸向力作用,產(chǎn)生了軸向振動(dòng),產(chǎn)生了軸向振動(dòng),頻率與轉(zhuǎn)頻相同。

③軸心線既相交又偏心的不對中:

在實(shí)際安裝中,以上兩種不對中情況往往同時(shí)存在,特征如下:

1、徑向振動(dòng)出現(xiàn)1倍頻,2倍頻振動(dòng),2倍頻成份大。

2、軸向振動(dòng)出現(xiàn)1倍頻,2倍頻,3倍頻,轉(zhuǎn)子軸向振動(dòng)幅值為徑向振動(dòng)的50%以上。

3、軸心線不重合的偏差越大,振動(dòng)也越大。

4、電動(dòng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí),振動(dòng)消失。

十、機(jī)械松動(dòng)引起的振動(dòng)

機(jī)械松動(dòng)分為結(jié)構(gòu)件松動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部件松動(dòng)。

造成松動(dòng)的原因:

①由于安裝不良和長期磨損,軸承與軸或端蓋孔具有較大間隙或過量不足。風(fēng)扇和轉(zhuǎn)軸配合松動(dòng),轉(zhuǎn)子鐵心與軸(或支架)配合松動(dòng)。

②電機(jī)的機(jī)座或軸承安裝不良,底座不平,地腳螺絲不緊等。

③基礎(chǔ)和機(jī)座損壞。

機(jī)械松動(dòng)故障引起振動(dòng)的特征:

①徑向振動(dòng)較大,尤其垂直方向振動(dòng)大。

②有時(shí)含有1/2倍,3/2倍等分?jǐn)?shù)頻分量。

③時(shí)域波形雜亂,有明顯的不穩(wěn)定的非周期信號。

④軸向振動(dòng)很小或正常。

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