12.13 電機總是振動,原因你知道嗎?檢修措施你懂嗎?

通常,8極以上大極數電機不會因為電機制造質量問題引起振動。振動常見於2——6極電機,GB10068-2000。

電機總是振動,原因你知道嗎?檢修措施你懂嗎?

《旋轉電機振動限值及測試方法》規定了在剛性基礎上不同中心高電機的振動限值、測量方法及剛性基礎的判定標準,依據此標準可以判斷電機是否符合標準。

電動機振動有什麼危害呢?

電動機產生振動,會使繞組絕緣和軸承壽命縮短,影響滑動軸承的正常潤滑,振動力促使絕緣縫隙擴大,使外界粉塵和水分入侵其中,造成絕緣電阻降低和洩露電流增大,甚至形成絕緣擊穿等事故。

另外,電動機產生振動,又容易使冷卻器水管振裂,焊接點振開,同時會造成負載機械的損傷,降低工件精度,會造成所有遭到振動的機械部分的疲勞,會使地腳螺絲鬆動或斷掉。電動機振動又會造成碳刷和滑環的異常磨損,甚至會出現嚴重刷火而燒燬集電環絕緣,電動機將產生很大噪音,這種情況一般在直流電機中也時有發生。

主要有三種情況:電磁方面原因;機械方面原因;機電混合方面原因。

一、機械原因

(1)電機兩端和絲槓軸承座上的軸承磨損後間隙過大,或者軸承缺少潤滑脂後軸承滾動體和保持架磨損嚴重造成負載過重。軸承磨損後間隙過大會造成電機轉子中心和絲槓中心存在同軸度誤差,使機械系統產生抖動。

電機總是振動,原因你知道嗎?檢修措施你懂嗎?

軸承滾動體和保持架磨損嚴重會造成摩擦力增加導致“堵轉”,“堵轉”在不至於導致“過載報警”的情況下,由於負載過重,會增加伺服系統的響應時間產生振動;

(2)電機轉子不平衡,電機轉子的動平衡製造時有缺陷或使用後變差,就會產生形如“振動電機”一樣的振動源;

(3)轉軸彎曲,轉軸彎曲的情況類似於轉子不平衡,除了會產生振動源也會產生電機轉子中心和絲槓中心的同軸度誤差,使機械傳動系統產生抖動;

(4)聯軸器製造缺陷或使用後磨損會造成聯軸器兩部分的同軸度誤差,特別是使用鑄造的剛性聯軸器,由於本身的製造精度差,更容易產生同軸度誤差導致振動;

(5)導軌的平行度在製造時較差會導致伺服系統無法到達指定位置到無法停留在指定位置,這時伺服電機會不停的在努力尋找位置和系統反饋間徘徊,使電機連續的振動;

(6)絲槓與導軌平面的平行度誤差,絲槓在安裝過程中與導軌所在平面有平行度誤差也會使電機由於負載不均勻產生振動;

電機總是振動,原因你知道嗎?檢修措施你懂嗎?

(7)絲槓彎曲,絲槓彎曲後絲槓除了受到軸向推力外還會受到變化的徑向力,彎曲大時徑向力大,彎曲小時徑向力小,同樣這種不應該存在的徑向力也會使機械傳動系統產生振動


電機總是振動,原因你知道嗎?檢修措施你懂嗎?


二、電機混合原因

1、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。

2、電機軸向串動,由於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,底腳螺栓鬆動,軸承座與基礎板之間鬆動等。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。

3、電機拖動的負載傳導振動

典型案例:


電機總是振動,原因你知道嗎?檢修措施你懂嗎?

汽輪發電機的汽輪機振動,電機拖動的風機、水泵振動,引起電機振動。

三、電磁方面的原因


1、電源方面:三相電壓不平衡,三相電動機缺相運行。

2、定子方面:定子鐵心變橢圓、偏心、鬆動;定子繞組發生斷線、接地擊穿、匝間短路、接線錯誤,定子三相電流不平衡。

典型案例:

鍋爐房密封風機電機檢修前發現定子鐵心有紅色粉末,懷疑定子鐵心有鬆動現象,但不屬於標準大修範圍內的項目,所以未處理,大修後試轉時電機發生刺耳的尖叫聲,更換一臺定子後故障排除。

3、轉子故障:轉子鐵心變橢圓、偏心、鬆動。轉子籠條與端環開焊,轉子籠條斷裂,繞線錯誤,電刷接觸不良等。

典型案例:

軌枕工段無齒鋸電機運行中發現電機定子電流來回擺動,電機振動逐漸增大,根據現象判斷電機轉子籠條有開焊和斷裂的可能,電機解體後發現,轉子籠條有7處斷裂,嚴重的2根兩側與端環已全部斷裂,如發現不及時就有可能造成定子燒損的惡劣事故發生。

如何查找振動原因呢?主要是從以下幾點檢

1、電源方面:三相電壓不平衡,三相電動機缺相運行。

2、定子方面:定子鐵心變橢圓、偏心、鬆動;定子繞組發生斷線、接地擊穿、匝間短路、接線錯誤,定子三相電流不平衡。

電機總是振動,原因你知道嗎?檢修措施你懂嗎?


典型案例:

鍋爐房密封風機電機檢修前發現定子鐵心有紅色粉末,懷疑定子鐵心有鬆動現象,但不屬於標準大修範圍內的項目,所以未處理,大修後試轉時電機發生刺耳的尖叫聲,更換一臺定子後故障排除。

3、轉子故障:轉子鐵心變橢圓、偏心、鬆動。轉子籠條與端環開焊,轉子籠條斷裂,繞線錯誤,電刷接觸不良等。

典型案例:

軌枕工段無齒鋸電機運行中發現電機定子電流來回擺動,電機振動逐漸增大,根據現象判斷電機轉子籠條有開焊和斷裂的可能,電機解體後發現,轉子籠條有7處斷裂,嚴重的2根兩側與端環已全部斷裂,如發現不及時就有可能造成定子燒損的惡劣事故發生。

如何查找振動原因呢?主要是從以下幾點檢查

1、電動機未停機之前,用測振表檢查各部振動情況,對於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,如果是地腳螺絲鬆動或軸承端蓋螺絲鬆動,則可直接緊固,緊固後再測其振動大小,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,最後檢查電機三相電流是否平衡,發現問題及時與運行人員聯繫停止電機運行,以免將電機燒損。

2、如果對錶面現象處理後,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,另外還可以採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。

針對故障原因進行檢修

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,確認匝間短路後,將電機繞組重新下線。

典型案例:

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後,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,檢查鐵心變形和鬆動情況,鬆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,然後對轉子做平衡試驗

3、負載機械部分的檢修:

如果電機本身也沒有問題,那麼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。

處理電機振動的步驟

1、把電機和負載脫開,空試電機,檢測振動值。

2、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於軸承相應位置的25%,如超過此數值說明電機基礎不是剛性基礎。

3、如四個底腳只有一個或對角兩個振動超標,鬆開地腳螺栓,振動就會合格,說明該底腳下墊得不實,地腳螺栓緊固後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。

4、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,軸伸上多餘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,往往和主機對接後振動值能下降,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。多餘的鍵就不會額外增加激振力。如需處理,只需把多餘的鍵截去多出長度的一般即可。

5、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)的殘餘不平衡量和電機轉子的殘餘不平衡量所處相位重疊,對接後整個軸系在同一位置的殘餘不平衡量大,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。

6、振動振速(烈度)不超標,振動加速度超標,只能更換軸承。

7、二極大功率電機的轉子由於剛性差,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。

8、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。

9、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。

10、Y系列箱式電機的振動應特別注意軸向振動,如軸向振動大於徑向振動,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。

11、轉子經動平衡後,轉子的殘餘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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