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伺服電機震動的原因

2020-01-10 17:20

  振動是電機常見的問題之一,引起電動機振動的原因有機械和電磁兩方面的原因和機電混合方面原因。如何區分是電磁還是機械原因?“斷電法”用來檢查振動較為簡單有效。
 
  1.電動機振動的危害
 
  電動機振動會加速電動機軸承磨損,使軸承的正常使用壽命大大縮短;
 
  電動機振動將使繞組絕緣性能下降。
 
  使電機端部綁扎松動,造成端部繞組產生相互磨擦,絕緣電阻降低,絕緣壽命縮短,嚴重時造成絕緣擊穿。
 
  造成所拖動機械的損壞。
 
  2.電動機振動的機械原因
 
  A.電機本身方面:
 
  轉子不平衡,轉軸彎曲,滑環變形,定、轉子氣隙不均,定、轉子磁力中心不一致,軸承故障,基礎安裝不良,機械機構強度不夠、共振,地腳螺絲松動,電機風扇損壞。
 
  典型案例:廠凝結水泵電機更換完上軸承后,電機晃動增大,并且轉、定子有輕微掃膛跡象,仔細檢查后發現,電機轉子提起高度不對,轉、定子磁力中心未對上,重新調整推力頭螺絲備帽后,電機振動故障消除。
 
  跨線吊圈揚電機檢修后振動一直偏大,并且有逐步增大的跡象,在電機落勾的時候發現電機振動仍然很大,并且軸向有很大的串動,解體發現,轉子鐵心松動,轉子平衡也有問題,更換備用轉子后故障消除,原有轉子返廠修理。
 
  B.與聯軸器配合方面:
 
  聯軸器損壞,聯軸器連接不良,聯軸器找中心不準,負載機械不平衡,系統共振等。聯動部分軸系不對中,中心線不重合,定心不正確。這種故障產生的原因主要是安裝過程中,對中不良、安裝不當造成的。
 
  還有一種情況,就是有的聯動部分中心線在冷態時是重合一致的,但運行一段時間后由于轉子支點,基礎等變形,中心線又被破壞,因而產生振動。
 
  例如:
 
  a、循環水泵電機,運行中振動一直偏大,電機檢查無任何問題,空載也一切正常,水泵班認為電機運轉正常,最終檢查出電機找正中心差太多,水泵班從新進行找正后,電機振動消除。
 
  b、鍋爐房引風機在更換皮帶輪后,電機試運行時產生振動同時電機三相電流增大,檢查所有電路和電器元件沒有問題最后發現皮帶輪不合格,更換后電機振動消除,同時電機的三相電流也恢復正常。
 
  3.電氣因素導致的振動
 
  三相電壓不平衡,電動機單相運行。
 
  三相電流不平衡,各相電阻電抗不平衡,電動機不對稱運行。
 
  電動機重繞后繞組接線錯誤,轉子鼠籠斷條,短路環開裂等。
 
  繞線型異步電動機轉子繞組相間、對地,同步電機勵磁繞組匝間、對地及聯接錯誤,籠型異步電動機轉子斷條及鐵心變形造成定、轉子氣隙不均,均會表現為氣隙磁通不平衡從而造成振動。
 
  直流電機極靴下磁通的縱振蕩產生的電磁力,通常具有齒頻率,尤其是定子是開口槽的情況,磁通脈振增加,極易造成交變磁拉力。另外,由于直流電動機固定在機座上的主極是集中質量,在交變磁拉力和主極集中力的作用下,使機座產生撓曲和橫向振動。
 
  設計上采用非均勻氣隙、電樞斜槽以及磁性定子開口槽楔,都是減少磁通振蕩和振動電磁力的有效措施。
 
  
 
  由于裝配氣隙不均勻,電機運行時產生單邊磁拉力,其作用相當于電機轉軸撓度增加。因此保證氣隙裝配均勻是防止振動的必要措施。
 
  4.電機混合造成的振動
 
  電機振動往往是氣隙不勻,引起單邊電磁拉力,而單邊電磁拉力又使氣隙進一步增大,這種機電混合作用表現為電機振動。
 
  電機軸向串動,由于轉子本身重力或安裝水平以及磁力中心不對,引起的電磁拉力,造成電機軸向串動,引起電機振動加大,嚴重情況下發生軸磨瓦根,使軸瓦溫度迅速升高。
 
  與電機相聯的齒輪、聯軸器有毛病。這種故障主要表現為齒輪咬合不良,輪齒磨損嚴重,對輪潤滑不良,聯軸器歪斜、錯位,齒式聯軸器齒形、齒距不對、間隙過大或磨損嚴重,都會造成一定的振動。
 
  電機本身結構的缺陷和安裝的問題。這種故障主要表現為軸頸橢圓,轉軸彎曲,軸與軸瓦間間隙過大或過小,軸承座、基礎板、地基的某部分乃至整個電機安裝基礎的剛度不夠,電機與基礎板之間固定不牢,底腳螺栓松動,軸承座與基礎板之間松動等。而軸與軸瓦間間隙過大或過小不僅可以造成振動還可使軸瓦的潤滑和溫度產生異常。
 
  電機拖動的負載傳導振動。
 
  5.如何查找原因
 
  要想消除電動機振動,首先要查清產生振動的原因,只有找到振動的原因,才能采取有針對性的措施,消除電動機振動。
 
  1、電動機未停機之前,用測振表檢查各部振動情況,對于振動較大的部位按垂直水平軸向三個方向詳細測試振動數值,如果是地腳螺絲松動或軸承端蓋螺絲松動,則可直接緊固,緊固后在測其振動大小,觀察是否有消除或減輕,其次要檢查電源三相電壓是否平衡,三相熔絲是否有燒斷現象。
 
  電動機的單相運行不僅可以引起振動,還會使電機的溫度迅速上升,觀察電流表指針是否來回擺動,轉子斷條時就出現電流擺動現象,最后檢查電機三相電流是否平衡,發現問題及時與運行人員聯系停止電機運行,以免將電機燒損。
 
  2、如果對表面現象處理后,電機振動未解決,則繼續斷開電源,解開聯軸器,使電機與之相連的負載機械分離,單轉電機,如果電機本身不振動,則說明振源是聯軸器沒找正或負載機械引起的,如果電機振動,則說明電機本身有問題,另外還可以采取斷電法來區分是電氣原因,還是機械原因,當停電瞬間,電動機馬上不振動或振動減輕,則說明是電氣原因,否則是機械故障。
 
  6.針對故障如何檢修
 
  1、電氣原因的檢修:
 
  首先是測定定子三相直流電阻是否平衡,如不平衡,則說明定子連線焊接部位有開焊現象,斷開繞組分相進行查找,另外繞組是否存在匝間短路現象,如故障明顯可以從絕緣表面看到燒焦痕跡,或用儀器測量定子繞組,確認匝間短路后,將電機繞組重新下線。
 
  例如:水泵電機,運行中電機不僅振動大軸承溫度也偏高小修試驗發現電機直流電阻不合格,電機定子繞組有開焊現象,用排除法將故障找到消除后,電機運行一切正常。
 
  2、機械原因的檢修:
 
  檢查氣隙是否均勻,如果測量值超標,重新調整氣隙。檢查軸承,測量軸承間隙,如不合格更換新軸承,檢查鐵心變形和松動情況,松動的鐵心可用環氧樹脂膠粘接灌實,檢查轉軸,對彎曲的轉軸進行補焊重新加工或直接直軸,然后對轉子做平衡試驗。打風機電機大修后試運行期間,電機不僅振動大,而且軸瓦溫度超標,連續處理幾天后,故障仍未解決。
 
  我班組人員在幫助處理時發現,電機氣隙非常大,瓦座水平也不合格,故障原因找到后,重新調整各部間隙后,電機試轉一次成功。
 
  3、負載機械部分檢查正常,電機本身也沒有問題:
 
  引起故障的原因是連接部分造成的,這時要檢查電機的基礎水平面,傾斜度、強度,中心找正是否正確,聯軸器是否損壞,電機軸伸繞度是否符合要求等。
 
  7.如何處理電機共振
 
  把電機和負載脫開,空試電機,檢測振動值。
 
  檢查電機底腳振動值,依據國標GB10068-2006,底腳板處的振動值不得大于軸承相應位置的25%,如超過此數值說明電機基礎不是剛性基礎。
 
  如四個底腳只有一個或對角兩個振動超標,松開地腳螺栓,振動就會合格,說明該底腳下墊得不實,地腳螺栓緊固后引起機座變形產生振動,把底腳墊實,重新找正對中,擰緊地腳螺栓。
 
  把基礎上四個地腳螺栓全緊固,電機的振動值仍然超標,這時檢查軸伸上裝的聯軸器是否和軸肩靠平了,如不平,軸伸上多余的鍵產生的激振力會引起電機水平振動超標。這種情況振動值超得不會太多,往往和主機對接后振動值能下降,應說服用戶使用,二極電機在出廠試驗時根據GB10068--2006在軸伸鍵槽內裝在半鍵。多余的鍵就不會額外增加激振力。如需處理,只需把多余的鍵截去多出長度的一般即可。
 
  如電機空試振動不超標,帶上負載振動超標,有兩種原因:一種是找正偏差較大;另一種是主機的旋轉部件(轉子)的殘余不平衡量和電機轉子的殘余不平衡量所處相位重疊,對接后整個軸系在同一位置的殘余不平衡量大,所產生的激振動力大引起振動。這時,可以把聯軸器脫開,把兩個聯軸器中的任一個旋轉180℃,再對接試機,振動會下降。
 
  振動振速(烈度)不超標,振動加速度超標,只能更換軸承。
 
  二極大功率電機的轉子由于剛性差,長時間不用轉子會變形,再轉時可能會振動,這是電機保管不善的原因,正常情況下,二極電機儲存期間。每隔15天要對電機盤車,每次盤車至少轉動8圈以上。
 
  滑動軸承的電機振動和軸瓦的裝配質量有關,應檢查軸瓦是否有高點,軸瓦的進油是否夠、軸瓦緊力、軸瓦間隙、磁力中心線是否合適。
 
  一般情況下,電機振動的原因,可以從三個方向的振動值大小做簡單的判斷,水平振動大,轉子不平衡;垂直振動大,安裝基礎不平不好;軸向振動大,軸承裝配質量差。這只是簡單判斷,要根據現場情況,結合以上所述的因素綜合考慮,查找振動的真實原因。
 
  Y系列箱式電機的振動應特別注意軸向振動,如軸向振動大于徑向振動,對電機軸承的危害極大,會引起抱軸事故。要注意觀察軸承溫度,如定位軸承比非定位軸承升溫速度快,應立即停機。這是因為機座的軸向剛度不夠引起的軸向振動,應加固機座。
 
  轉子經動平衡后,轉子的殘余不平衡量已經固化在轉子上,不會改變,電機本身的振動也不會隨著地點、工況的變化而變化,在用戶現場是能處理好振動問題的。一般情況下,檢修電機不需要對電機再做動平衡校驗,除了極特別的情況,如柔性基礎、轉子變形等,須做現場動平衡或返廠處理。

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