电机振动的原因很多,也很复杂。8极以上的电机不会因为制造质量问题而产生振动。2至6极电机的振动较为常见。国际电工委员会(IEC)制定的IEC 60034-2标准是旋转电机振动测量的标准。该标准规定了电机振动的测量方法和评定标准,包括振动限值、测量仪器和测量方法。依据该标准可以判断电机振动是否符合标准。
电机振动对电机的危害
电动机产生的振动会缩短绕组绝缘和轴承的寿命,影响轴承的正常润滑,振动力会使绝缘间隙扩大,使外界灰尘、水份侵入,造成绝缘电阻降低、漏电流增大,甚至发生绝缘击穿等事故。另外,电动机产生的振动易造成冷却器水管开裂、焊接点振开。同时,还会对负载机械造成损坏,使工件精度降低,使所有受振动的机械零件疲劳,使地脚螺钉松动或断裂。对电动机造成碳刷、滑环异常磨损,严重的甚至发生刷火并烧毁集电环绝缘。电动机会产生很大的噪声。这种情况一般发生在直流电动机上。
电动机振动的十大原因
1.转子、联轴器、联轴器、驱动轮(制动轮)不平衡。
2.铁心支架松动、斜键、销轴松动、转子绑扎松动均会造成旋转部件不平衡。
3、连杆部分轴系不对中,中心线不重合,对中不正确。造成此故障的主要原因是安装过程中找正不良、安装不正确。
4、连杆零件中心线在冷态时一致,但运行一段时间后,由于转子支点、基础等变形造成中心线破坏,产生振动。
5、与电动机相连的齿轮、联轴器有故障,齿轮啮合不良,轮齿磨损严重,轮毂润滑不良,联轴器歪斜或错位,齿轮联轴器的齿形和齿距不正确,间隙过大或磨损严重,这些都会引起一定的振动。
6、电机结构本身的缺陷,如轴颈椭圆、轴弯曲、轴与轴承间隙过大或过小、轴承座、底板、部分基础甚至整个电机安装基础刚度不足等。
7、安装问题:电机与底板固定不牢,底板螺栓松动,轴承座与底板松动等。
8、轴与轴承之间的间隙过大或过小,不仅会引起振动,而且还会造成轴承润滑异常和温度升高。
9、电机所带动的负载传递振动,例如电机所带动的风扇或水泵的振动,都会引起电机的振动。
10、交流电动机定子接线错误,绕线式异步电动机转子绕组短路,同步电动机励磁绕组匝间短路,同步电动机励磁线圈接线错误,笼型异步电动机转子条断线,转子铁心变形造成定、转子气隙不均匀,引起气隙磁通不平衡,从而产生振动。
振动原因及典型案例
引起振动的原因主要有三种:电磁原因;机械原因;机电混合原因。
1.电磁原因
1.电源:三相电压不平衡,三相电机缺相运行。
2、定子:定子铁心椭圆、偏心、松动;定子绕组断路、接地、匝间短路、连接错误,定子三相电流不平衡。
例如:锅炉房密封风机电机大修前,发现定子铁心上有红色粉末,怀疑是定子铁心松动,但不在标准大修范围内,故未处理。大修后试运转时,电机发出尖锐的啸叫声,更换一个定子后故障消除。
3、转子故障:转子铁心椭圆、偏心、松动。转子笼条与端环焊开、转子笼条断裂、绕线错误、电刷接触不良等。
例如:无齿锯电机在枕木段运行过程中,发现电机定子电流来回摆动,电机振动逐渐增大。根据现象判断电机转子笼条可能存在焊断现象。电机拆解后发现转子笼条共有7处断裂,严重的两处两侧及端环完全断裂。如不及时发现,可能造成定子烧毁的严重事故。
2.机械原因
1.电机:
转子不平衡、轴弯曲、滑环变形、定转子气隙不均匀、定转子磁中心不一致、轴承故障、基础安装不良、机械强度不够、共振、地脚螺钉松动、电机风扇损坏。
典型案例:凝结水泵电机更换上轴承后,电机抖动加大,转子、定子有轻微窜动迹象。仔细检查后发现,电机转子吊装高度不对,转子、定子磁中心未对中。重新调整推力头螺帽后,电机振动故障消除。跨线提升电机大修后,振动始终较大,且有逐渐增大的迹象。电机脱钩时发现电机振动依然较大,且有较大的轴向窜动。拆解后发现,转子铁心松动,转子平衡也有问题。更换备用转子后,故障消除,将原转子返厂维修。
2.与联轴器的配合:
联轴器损坏、联轴器连接不良、联轴器不对中,载荷机械不平衡,系统产生共振。连杆部分轴系不对中,中心线不重合,对中不正确。造成这种故障的主要原因是安装过程中对中不良、安装不当。还有一种情况,就是有些连杆部分中心线在冷态时一致,但运行一段时间后,由于转子支点、基础等变形,导致中心线破坏,产生振动。
例如:
a. 循环水泵电机运行过程中振动一直较大,电机检查无问题,空载运行一切正常,泵班认为电机运转正常。最后发现是电机对中中心差异过大,泵班重新对中后,电机振动消除。
b.锅炉房引风机皮带轮更换后,试运行过程中电机产生振动,电机三相电流增大。检查各电路及电器元件均未发现问题。最后发现皮带轮不合格。更换后,电机振动消除,电机三相电流恢复正常。
3.机电混杂原因:
1、电机振动常常是由于气隙不均匀,产生单边电磁张力,而单边电磁张力又使气隙增大,这种机电混合效应就表现为电机振动。
2、电机轴向串动,由于转子自身重力或安装水平、磁中心错误等原因,产生电磁张力引起电机轴向串动,使电机振动增大。严重时轴套磨损轴承根部,引起轴承温度迅速升高。
3、与电动机相连的齿轮、联轴器有故障。此故障主要表现为齿轮啮合不良,轮齿严重磨损,轮毂润滑不良,联轴器歪斜、错位,齿轮联轴器齿形及齿距不正确,间隙过大或严重磨损,均会引起一定的振动。
4、电机自身结构缺陷及安装问题。此故障主要表现为轴颈椭圆、轴弯曲、轴与轴承间隙过大或过小、轴承座、底座、部分基础,甚至整个电机安装基础刚性不足、电机与底座固定不牢、地脚螺栓松动、轴承座与底座松动等。轴与轴承间隙过大或过小,不仅会引起振动,还会引起轴承润滑异常、温度升高。
5、电机所带负载产生振动。
例如:汽轮发电机组的汽轮机振动,电动机所带动的风机、水泵的振动,引起电动机的振动。
如何查找振动的原因?
要消除电机的振动,首先要找出振动的原因,只有找到振动的原因,才能采取针对性的措施,消除电机的振动。
1、电机停机前,应用振动仪检查各部位振动情况。对振动较大的部位,要详细测试垂直、水平、轴向的振动值。若地脚螺钉或轴承端盖螺钉松动,可直接拧紧。拧紧后,测量振动大小,观察振动是否消除或减小。其次,检查电源三相电压是否平衡,三相保险丝是否烧坏。电机单相运行不仅会引起振动,还会使电机温度迅速上升。观察电流表指针是否来回摆动,转子断路时电流就会摆动。最后,检查电机三相电流是否平衡。如发现问题,应及时联系运行人员,停止电机运行,以免烧坏电机。
2. 如果处理完表面现象后,电机振动仍未解决,则继续断开电源,松开联轴器,将连接在电机上的负载机械分开,单独运转电机。如果电机本身不振动,则说明振动源是联轴器或负载机械的错位引起的。如果电机振动,则说明电机本身存在问题。另外,可以通过断电法来区分是电气原因还是机械原因。断电后,电机停止振动或振动立即减小,说明是电气原因,否则就是机械故障。
故障排除
1、电气原因的检查:
首先,确定定子三相直流电阻是否平衡。如果不平衡,则说明定子连接焊接处存在断路。请断开绕组各相进行检查。此外,还要检查绕组是否存在匝间短路。如果故障明显,可以通过观察绝缘表面的烧损痕迹,或使用仪器测量定子绕组。确认匝间短路后,重新将电机绕组下线。
例如:水泵电机,该电机在运行过程中不仅振动剧烈,而且轴承温度高。小修试验发现电机直流电阻不合格,电机定子绕组有开焊。用排除法找到故障并排除后,电机运行正常。
2、机械原因的修复:
检查气隙是否均匀,若测量值超标则重新调整气隙。检查轴承,测量轴承间隙,不合格则更换新轴承。检查铁心是否变形、松动,松动的铁心可用环氧树脂胶粘贴填充。检查轴,将弯曲的轴重新焊接或直接将轴矫直,然后对转子做平衡试验。风扇电机大修后试车时,电机不仅振动剧烈,而且轴承温度超标,经过连续几天的处理,故障仍未解决。我班组成员在协助处理时发现电机气隙很大,轴承座水平度不合格。找到故障原因后,重新调整各部位间隙,电机一次试车成功。
3.检查负载机械部分:
故障原因为连接部位引起,此时需检查电机的基础平整度、倾斜度、强度、中心找正是否正确,联轴器有无损坏,电机轴伸绕线是否符合要求。
处理电机振动的步骤
1.将电机与负载断开,空载测试电机,检查振动值。
2、按照IEC 60034-2标准检查电机脚的振动值。
3、若四个底脚或两个对角底脚振动仅一个超标,则松开地脚螺栓,振动合格,说明底脚垫不牢,地脚螺栓拧紧后导致底座变形而产生振动。将底脚垫牢,重新找正并拧紧地脚螺栓。
4.将基础上的四个地脚螺栓全部拧紧,电机的振动值仍然超标。此时应检查安装在轴伸上的联轴器是否与轴肩平齐。如果不是,轴伸上多余的键产生的激振力将导致电机的水平振动超标。在这种情况下,振动值不会超标太多,与主机对接后振动值往往可以下降,应劝说用户使用。
5、若电机空载试验时振动未超标,而加载时振动超标,则原因有二:一是找正偏差较大;二是主机旋转部件(转子)的残余不平衡量与电机转子的残余不平衡量相位重叠。对接后,整个轴系同一位置的残余不平衡量较大,产生的激振力较大,引起振动。此时,可将联轴器脱开,将两个联轴器中的任一个旋转180°,然后对接试验,振动会减小。
6、振动速度(烈度)未超标,但振动加速度超标,只能更换轴承。
7、两极大功率电机的转子刚性较差,如果长期不使用,转子会变形,再次盘车时可能会产生振动。这是由于电机存放不当造成的。一般情况下,两极电机在存放期间,应每隔15天盘车一次电机,每次盘车至少旋转8圈。
8、滑动轴承电机振动与轴承装配质量有关,检查轴承是否有高点,轴承进油量是否足够,轴承紧固力、轴承间隙、磁力中心线是否合适。
9、一般情况下,电机振动的原因可以通过三个方向的振动值简单判断。若水平振动较大,则转子不平衡;若垂直振动较大,则安装基础不平整、不良;若轴向振动较大,则轴承装配质量不良。这只是简单的判断,实际振动原因还需结合现场情况,结合上述因素综合考虑。
10.转子做动平衡后,转子残余不平衡量已固化在转子上,不会改变。电机本身的振动不会随着地点和工况的变化而变化。振动问题在用户现场可以得到很好的处理。电机修理时一般无需做动平衡。除极其特殊情况,如基础柔性、转子变形等外,需现场做动平衡或返厂处理。
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发布时间:2024年10月18日