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电机振动异常的识别与诊断
作者:总管理员   时间:2019-02-19 17:53  来源:未知   浏览:

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
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。
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。
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。
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
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振动值以经向为最大 ,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。
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。
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。
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振动幅值以轴向为最大。
    ②振动频率与转频相同。
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。
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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