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电机振动异常的识别与诊断

作者:天津汇德丰机电科技有限公司 浏览: 发表时间:2021-01-15 16:48:37

⑴三相交流电机定子异常产生的电磁振动,三相交流电机在正常运转时,机座上受到一个频率为电网频率2倍的旋转力波的作用,而可能产生振动,振动大小与旋转力波的大小和机座的刚度直接有关。

    定子电磁振动异常的原因:

    ①定子三相磁场不对称,如电网三相电压不平衡。因接触不良和断线造成单相运行,定子绕组三相不对称等原因,都会造成定子磁场不对称,而产生异常振动。

    ②定子铁心和定子线圈松动将使定子电磁振动和电磁噪声加大。

    ③电磁底脚线条松动,相当于机座刚度降低使定子振动增加。

    定子电磁振动的特征:

    ①振动频率为电源频率的2倍,F=2f

    ②切断电源,电磁振动立即消失

    ③振动可以在定子机座上和轴承上测得

    ④振动强度与机座刚度的负载有关

⑵气隙静态偏心引起的电磁力

    电机定子中心与转子轴心不重合时,定、转子之间气隙将会出现偏心现象,偏心固定在一个位置上,在一般情况下,气隙偏心误差不超过气隙平均值的上下10%是允许的,过大的偏心值产生很大的单边磁拉力。

    气隙静态偏心产生的原因:

    ①电磁振动频率是电源频率的2倍 F=2f。

    ②振动随偏心值的增大在增加,随负载增大而增加。

    ③断电后电磁振动消失。

    ④静态偏心产生的电磁振动与定子异常产生的电磁振动非常相似,难以区别。

⑶气隙动态偏心引起电磁振动

    偏心的位置对定子是不固定的,对转子是固定的,因此偏心的位置随转子而转动。

    气隙动态偏心产生的原因:

    ①转子的转轴弯曲

    ②转子铁心与转轴或轴承不同心。

    ③转子铁心不圆

    气隙动态偏心产生电磁振动的特征;

    ①转子旋转频率和定子磁场旋转频率的电磁振动都可能出现。

    ②电磁振动的振幅随时间变化而脉动(振),脉动的频率为2sf,周期为1/2sf

当电动机负载增加,S加大,其脉动节拍加快。

    ③电动机往往发生与脉动节拍相一致的电磁噪声。

    ④断电后,电磁振动消失,电磁噪声消失。

⑷转子绕组故障引起的电磁振动。

    笼形电机笼条断裂,绕组异步电机由于转子回路电气不平衡都将产生不平衡电磁力。

    转子绕组故障产生的原因:

    ①笼条铸造质量不良,产生断条和高阻。

    ②笼形转子因频繁起动,电机负载大产生断条或高阻。

    ③饶式异步电动机的转子绕组回路电气不平衡,产生不平衡电磁力。

    ④同步电动机磁绕组匝间短路。

    转子绕组故障引起电磁振动的特征:

    ①转子绕组故障引起电磁振动与转子动态偏心产生的电磁振动,波形相似,现象相似,较难区别,振动频率为f/p ,振幅以2sf的频率在脉动、电动机发生与脉动节拍一致的电磁噪声。

    ②在空载或轻载时,振动与节拍噪声不明显,当负载增大时,这种振动和噪声随之增加,当负载超过50%时,现象较为明显。

    ③在定子的一次电流中,也产生脉动变化其脉动节拍频率为2sf。

    ④在定子电流波形作频谱分析,在频图图中,基频两边出现的边频。

    ⑤同步电动机励磁绕组但匝间短路,能引起f/p 频率(转频)的电磁振动和噪声,无节拍脉动振动现象与转子不平衡产生的机械振动相似。

    ⑥断电后,电磁振动和电磁噪声消失。

⑸转子不平衡产生的机械振动;

    转子不平衡的原因

    ①电机转子质量分布不均匀,产生重心位移,与转子中心不同心。

    ②转子零部件脱落和移位,绝缘收缩造成绕组移位、松动。

    ③联轴器不平衡,冷却风扇不平衡,皮带轮不平衡。

    ④冷却风扇与转子表面不均匀积垢。

    转子不平衡产生的机械振动特征

①振动频率与转频相等

    ②振动值随转速增高而加大,与电机负载无关。

    ③振动值以经向为***,轴向很小。

    当地脚螺丝松动时,电机的转频和电机定子固有频相近时,由于转子不平衡共振将产生异常振动,造成电机结构件的破坏和疲劳。

⑹滑动轴承由于油膜涡动产生振动。

    产生的原因:

    在轴承比负载较小,轴颈线速度叫高,特别是大型告诉的柔性转子电机中易发生,轴承经过长期运行,间隙变大,或润滑油粘度大,油温低,轴承负载轻等互相造成油膜加厚,轴承油膜动压不稳定而产生振动。

    滑动轴承油膜滑动的特征:

    ①振动频率略低于转子回转频率的Fr的一半,约为0.42―0.48Fr .

    ②油膜涡动的振动是径向的。

    ③油膜涡动往往是突然出现的,诊断的方法是油膜涡动偶,改变油的粘度和温度振动就能减轻和消失。

⑺滑动轴承由于油膜振荡产生振动

    油膜振荡产生的原因:

    油膜振荡产生的原因和油膜涡动的原因相同,也是油膜动压不稳造成的。

    当转子回转频率增加时,油膜涡动频率随之增加,两者关系近似保持不变的比值约0.42―0.48之间,当转轴的回转频率达到其一阶临界转速的2倍时,随着 转子回转频率的增加,涡动频率将不变,等于转子的一阶临界转频,而与转子回转频率无关,并出现强烈的振动,这种现象为油膜振荡,产生强烈振动的原因是油膜 涡动与系统共振,两者相互激励,相互促进的结果。

    对油膜振荡来说,除了油膜性质改变以外,转子不平衡量的增加和地脚螺丝的松动都会诱导油膜振荡的发生。

    油膜振荡的特征:

    ①振荡频率等于转子的一阶临界转速,工作转速接近一阶临界转速2倍的大型,告诉柔性转子电机极易发生油膜振荡。

    ②油膜振荡是径向振动。

    ③减少转子不平衡,降低润滑油粘度和提高油温,能使油膜振荡消失和减轻。

⑻加工和装配不良产生振动;

    产生的原因:

    与轴承内孔配合的轴颈和轴肩加工不良或由于轴弯曲等原因,使轴承内圈装配后,其中心线与轴中心线不重合,轴承每转一周,轴承受一次交变的轴向力作用,使轴承产生振动。

    振动的特征:

    ①振动幅值以轴向为***。

    ②振动频率与转频相同。

⑼安装时,轴线不对中引起振动;

    机组安装后,电机和负载机械的轴心线应该一致相重合,当轴心线不重合时,电动机在运行时就会受到来自联轴器的作用力而产生振动。不对中分为3种情况。

    ①轴心线平行不对中(偏心不对中),就是电动机与负载机械轴心线虽然平行,但不重合,存在一个偏心距,随电机转动,其轴伸上就受到一个来自联轴器的一个径向旋转力的作用,使电机产生径向振动,振幅与偏心距大和转速高低有关,频率是转频的2倍。

    ②轴心线相交不对中,当电动机与负载机械轴心相交时,联轴器的结合面往往出现“张口”现象。电动机转动时,就会受到联轴器的一个交变的轴向力作用,产生了轴向振动,产生了轴向振动,频率与转频相同。

    ③轴心线既相交又偏心的不对中:

    在实际安装中,以上两种不对中情况往往同时存在,特征如下:

      1、径向振动出现1倍频,2倍频振动,2倍频成份大。

      2、轴向振动出现1倍频,2倍频,3倍频,转子轴向振动幅值为径向振动的50%以上。

      3、轴心线不重合的偏差越大,振动也越大。

      4、电动机单独运行时,振动消失。

⑽机械松动引起的振动

    机械松动分为结构件松动和转动部件松动。

    造成松动的原因:

    ①由于安装不良和长期磨损,轴承与轴或端盖孔具有较大间隙或过量不足。风扇和转轴配合松动,转子铁心与轴(或支架)配合松动。

    ②电机的机座或轴承安装不良,底座不平,地脚螺丝不紧等。

    ③基础和机座损坏。

     机械松动故障引起振动的特征:

    ①径向振动较大,尤其垂直方向振动大。

    ②有时含有1/2倍,3/2倍等分数频分量。

    ③时域波形杂乱,有明显的不稳定的非周期信号。

    ④轴向振动很小或正常。


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