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電機振動異常的識別與診斷

電機振動異常的識別與診斷

電機振動異常的識別與診斷
1、三相交流電機定子異常產生的電磁振動。
三相交流電機在正常運轉時,機座上受到一個頻率為電網頻率2倍的旋轉力波的作用,而可能產生振動,振動大小與旋轉力波的大小和機座的剛度直接有關。
定子電磁振動異常的原因:
①定子三相磁場不對稱,如電網三相電壓不平衡。因接觸不良和斷線造成單相運行,定子繞組三相不對稱等原因,都會造成定子磁場不對稱,而產生異常振動。
②定子鐵心和定子線圈松動將使定子電磁振動和電磁噪聲加大。
③電磁底腳線條松動,相當于機座剛度降低使定子振動增加。
定子電磁振動的特征:
①振動頻率為電源頻率的2倍,F=2f
②切斷電源,電磁振動立即消失
③振動可以在定子機座上和軸承上測得
④振動強度與機座剛度的負載有關
2、氣隙靜態偏心引起的電磁力
電機定子中心與轉子軸心不重合時,定、轉子之間氣隙將會出現偏心現象,偏心固定在一個位置上,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,過大的偏心值產生很大的單邊磁拉力。
氣隙靜態偏心產生的原因:
①電磁振動頻率是電源頻率的2倍 F=2f。
②振動隨偏心值的增大在增加,隨負載增大而增加。
③斷電后電磁振動消失。
④靜態偏心產生的電磁振動與定子異常產生的電磁振動非常相似,難以區別。
3、氣隙動態偏心引起電磁振動
偏心的位置對定子是不固定的,對轉子是固定的,因此偏心的位置隨轉子而轉動。
氣隙動態偏心產生的原因:
①轉子的轉軸彎曲
②轉子鐵心與轉軸或軸承不同心。
③轉子鐵心不圓
氣隙動態偏心產生電磁振動的特征;
①轉子旋轉頻率和定子磁場旋轉頻率的電磁振動都可能出現。
②電磁振動的振幅隨時間變化而脈動(振),脈動的頻率為2sf,周期為1/2sf
當電動機負載增加,S加大,其脈動節拍加快。
③電動機往往發生與脈動節拍相一致的電磁噪聲。
④斷電后,電磁振動消失,電磁噪聲消失。
4、轉子繞組故障引起的電磁振動。
籠形電機籠條斷裂,繞組異步電機由于轉子回路電氣不平衡都將產生不平衡電磁力。
轉子繞組故障產生的原因:
①籠條鑄造質量不良,產生斷條和高阻。
②籠形轉子因頻繁起動,電機負載大產生斷條或高阻。
③饒式異步電動機的轉子繞組回路電氣不平衡,產生不平衡電磁力。
④同步電動機磁繞組匝間短路。
轉子繞組故障引起電磁振動的特征:
①轉子繞組故障引起電磁振動與轉子動態偏心產生的電磁振動,波形相似,現象相似,較難區別,振動頻率為f/p ,振幅以2sf的頻率在脈動、電動機發生與脈動節拍一致的電磁噪聲。
②在空載或輕載時,振動與節拍噪聲不明顯,當負載增大時,這種振動和噪聲隨之增加,當負載超過50%時,現象較為明顯。
③在定子的一次電流中,也產生脈動變化其脈動節拍頻率為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 的邊頻。
⑤同步電動機勵磁繞組但匝間短路,能引起f/p 頻率(轉頻)的電磁振動和噪聲,無節拍脈動振動現象與轉子不平衡產生的機械振動相似。
⑥斷電后,電磁振動和電磁噪聲消失。
5、轉子不平衡產生的機械振動;
轉子不平衡的原因
①電機轉子質量分布不均勻,產生重心位移,與轉子中心不同心。
②轉子零部件脫落和移位,絕緣收縮造成繞組移位、松動。
③聯軸器不平衡,冷卻風扇不平衡,皮帶輪不平衡。
④冷卻風扇與轉子表面不均勻積垢。
轉子不平衡產生的機械振動特征
①振動頻率與轉頻相等
②振動值隨轉速增高而加大,與電機負載無關。
③振動值以經向為最大,軸向很小。
當地腳螺絲松動時,電機的轉頻和電機定子固有頻相近時,由于轉子不平衡共振將產生異常振動,造成電機結構件的破壞和疲勞。
6、滑動軸承由于油膜渦動產生振動。
產生的原因:
在軸承比負載較小,軸頸線速度叫高,特別是大型告訴的柔性轉子電機中易發生,軸承經過長期運行,間隙變大,或潤滑油粘度大,油溫低,軸承負載輕等互相造成油膜加厚,軸承油膜動壓不穩定而產生振動。
滑動軸承油膜滑動的特征:
①振動頻率略低于轉子回轉頻率的Fr的一半,約為0.42—0.48Fr .
②油膜渦動的振動是徑向的。
③油膜渦動往往是突然出現的,診斷的方法是油膜渦動偶,改變油的粘度和溫度振動就能減輕和消失。
7、滑動軸承由于油膜振蕩產生振動
油膜振蕩產生的原因:
油膜振蕩產生的原因和油膜渦動的原因相同,也是油膜動壓不穩造成的。
當轉子回轉頻率增加時,油膜渦動頻率隨之增加,兩者關系近似保持不變的比值約0.42—0.48之間,當轉軸的回轉頻率達到其一階臨界轉速的2倍時,隨著轉子回轉頻率的增加,渦動頻率將不變,等于轉子的一階臨界轉頻,而與轉子回轉頻率無關,并出現強烈的振動,這種現象為油膜振蕩,產生強烈振動的原因是油膜渦動與系統共振,兩者相互激勵,相互促進的結果。
對油膜振蕩來說,除了油膜性質改變以外,轉子不平衡量的增加和地腳螺絲的松動都會誘導油膜振蕩的發生。
油膜振蕩的特征:
①振蕩頻率等于轉子的一階臨界轉速,工作轉速接近一階臨界轉速2倍的大型,告訴柔性轉子電機極易發生油膜振蕩。
②油膜振蕩是徑向振動。
③減少轉子不平衡,降低潤滑油粘度和提高油溫,能使油膜振蕩消失和減輕。
8、加工和裝配不良產生振動;
產生的原因:
與軸承內孔配合的軸頸和軸肩加工不良或由于軸彎曲等原因,使軸承內圈裝配后,其中心線與軸中心線不重合,軸承每轉一周,軸承受一次交變的軸向力作用,使軸承產生振動。
振動的特征:
①振動幅值以軸向為最大。
②振動頻率與轉頻相同。
9、安裝時,軸線不對中引起振動;
機組安裝后,電機和負載機械的軸心線應該一致相重合,當軸心線不重合時,電動機在運行時就會受到來自聯軸器的作用力而產生振動。不對中分為3種情況。
①軸心線平行不對中(偏心不對中),就是電動機與負載機械軸心線雖然平行,但不重合,存在一個偏心距,隨電機轉動,其軸伸上就受到一個來自聯軸器的一個徑向旋轉力的作用,使電機產生徑向振動,振幅與偏心距大和轉速高低有關,頻率是轉頻的2倍。
②軸心線相交不對中,當電動機與負載機械軸心相交時,聯軸器的結合面往往出現“張口”現象。電動機轉動時,就會受到聯軸器的一個交變的軸向力作用,產生了軸向振動,產生了軸向振動,頻率與轉頻相同。
③軸心線既相交又偏心的不對中:
在實際安裝中,以上兩種不對中情況往往同時存在,特征如下:
1)、徑向振動出現1倍頻,2倍頻振動,2倍頻成份大。
2)、軸向振動出現1倍頻,2倍頻,3倍頻,轉子軸向振動幅值為徑向振動的50%以上。
3)、軸心線不重合的偏差越大,振動也越大。
4)、電動機單獨運行時,振動消失。
10、機械松動引起的振動
機械松動分為結構件松動和轉動部件松動。
造成松動的原因:
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。風扇和轉軸配合松動,轉子鐵心與軸(或支架)配合松動。
②電機的機座或軸承安裝不良,底座不平,地腳螺絲不緊等。
③基礎和機座損壞。
機械松動故障引起振動的特征:
①徑向振動較大,尤其垂直方向振動大。
②有時含有1/2倍,3/2倍等分數頻分量。
③時域波形雜亂,有明顯的不穩定的非周期信號。
④軸向振動很小或正常。

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