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电机振动的危害、原因及判断和排除故障的方法。
内容简介:一般来讲,引起电动机振动的原因不外乎机械和电磁两方面的原因。引起直流电动机振动的主要原因是机械上、电气上和安装上的原因。在生产中我们经常采用断电法来检查区分是由于电磁还是机械原因引起的振动
    电动机在各行各业中有着广泛的应用,而在使用中会出现许多问题,其中电机振动是日常生产生活中较轻易碰到的。  
    一、电动机振动的危害  
    电动机振动会加速电动机轴承磨损,使轴承的正常使用寿命大大缩短,同时,电动机振动将使绕组绝缘下降。由于振动使电机端部绑线松动,造成端部绕组产生相互磨擦,绝缘电阻降低,绝缘寿命缩短,严重时造成绝缘击穿。另外,电动机振动会造成所拖动机械的损坏,影响四周设备的正常工作,发出很大的噪声。 
 
    二、电动机振动的原因
    一般来讲,引起电动机振动的原因不外乎机械和电磁两方面的原因。引起直流电动机振动的主要原因是机械上、电气上和安装上的原因。电机振动极限值在国家标准GB100068.2一88《旋转电机振动测定方法及极限振动极限》中都有规定。振动是所有电机在制造、安装、运行维护与检修中经常遇到和必须解决的问题。振动过大会导致电机的运行稳定性破坏、换向条件恶化、零部件损坏、电机寿命缩短,甚至造成停机故障。 
    机械部分故障主要有以下几点: 
    机械方面主要存在地脚紧固不牢,基础台面倾斜,不平;轴承损坏,转轴弯曲变形,电动机轴线中心与其所拖动机械轴线中心不一致;定、转子铁芯磁中心不一致,转子动平衡不良等。转动部分不平衡主要是转子、耦合器、联轴器、传动轮(制动轮)不平衡引起的。 
处理方法是先找好转子平衡。如果有大型传动轮、制动轮、耦合器、联轴器,应与转子分开单独找好平衡。再有就是转动部分机械松动造成的。如:铁心支架松动,斜键、销钉失效松动,转子绑扎不紧都会造成转动部分不平衡。  
    1、联动部分轴系不对中,中心线不重合,定心不正确。这种故障产生的原因主要是安装过程中,对中不良、安装不当造成的。还有一种情况,就是有的联动部分中心线在冷态时是重合一致的,但运行一段时间后由于转子支点,基础等变形,中心线又被破坏,因而产生振动。机座、端盖重要支承件制造误差或运行变形。由于机座、端盖等转子重要支承件的配合面形位误差超差,特别是大、中型电机运行较长时间后机座、端盖等重要支承件变形,使电机在运行时轴承产生干扰力,造成电机振动。这些配件的误差或变形可采用回转打百分表等方式测得,发现有这一情况后,应对配件进行焊修等工艺方式处理,或更换配件。 
    2、与电机相联的齿轮、联轴器有毛病。这种故障主要表现为齿轮咬合不良,轮齿磨损严重,对轮润滑不良,联轴器歪斜、错位,齿式联轴器齿形、齿距不对、间隙过大或磨损严重,都会造成一定的振动。 
    3、电机本身结构的缺陷和安装的问题。这种故障主要表现为轴颈椭圆,转轴弯曲,轴与轴瓦间间隙过大或过小,轴承座、基础板、地基的某部分乃至整个电机安装基础的刚度不够,电机与基础板之间固定不牢,底脚螺栓松动,轴承座与基础板之间松动等。而轴与轴瓦间间隙过大或过小不仅可以造成振动还可使轴瓦的润滑和温度产生异常。电枢不平衡。由于旋转时不平衡质量产生的离心力的作用,使轴承上作用有一个旋转力,造成了电机和基础的振动。当气隙不匀、主极固定不紧或机座、端盖的刚度较差时,都会造成振动加剧,因此检查发现转子不平衡时,必须重新进行动平衡。 
    4、电机拖动的负载传导振动。例如:汽轮发电机的汽轮机振动,电机拖动的风机、水泵振动,引起电机振动。 
    电气部分的故障是由电磁方面的原因造成的,电气部分故障主要有以下几点:
    电磁方面主要存在三相电压不平衡,电动机单相运行。三相电流不平衡,各相电阻电抗不平衡,电动机不对称运行。电动机重绕后绕组接线错误,转子鼠笼断条,短路环开裂等。主要包括:交流电机定子接线错误、绕线型异步电动机转子绕组短路,同步电机励绕组匝间短路,同步电机励磁线圈联接错误,笼型异步电动机转子断条,转子铁心变形造成定、转子气隙不均,导致气隙磁通不平衡从而造成振动。 
    导致电机振动的原因多种多样,以上仅是笔者在工作中,实际遇到的一些故障总结如上。下面对这些直流电动机振动的原因作简单介绍: 
    1、电磁力。这种电磁力主要是由极靴下磁通的纵振荡产生的,通常具有齿频率,尤其是定子也是开口槽时,磁通脉振增加,更易造成交变磁拉力。由于直流电动机固定在机座上的主极是集中质量,在交变磁拉力和主极集中力的作用下,使机座产生挠曲和横向振动。 
    设计上采用非均匀气隙、电枢斜槽以及磁性定子开口槽楔,都是减少磁通振荡和振动电磁力的有效措施。 
    2、气隙不均匀。由于装配气隙不均匀,电机运行时产生单边磁拉力,其作用相当于电机转轴挠度增加。因此保证气隙装配均匀是防止振动的必要措施。 
    3、转子线圈损坏。由于转子线圈损坏使电机运行时转子径向受力不均匀,其结果与转子不平衡类似。转子线圈损坏可用电工仪表测出。 
 
    三、振动原因的初步判别方法: 
    在解决电机振动问题时,首先要判别电机的振动由哪方面原因引起的,即机械、电气和安装上三者之间的原因判定。 
    1、区分振动是电动机还是负载机械引起的。方法是断开电动机与负载机械的连接,若振动变化较大,则与负载机械或安装有关;若振动变化很小,则是电动机本身产生的。 
    2、区分振动是电气原因还是机械原因产生的。方法是将电机运转至最高转速,突然切断电源,若振动随之突然减小,振动则是电气原因引起的;若振动变化不大,则主要是机械原因引起的。 
    3、除此之外,也有电机安装方面的原因。由于电机与负载机械之间的连接安装不良,也必然造成电机运行时的干扰力,使机组产生与转速相同角频率的振动。采用联轴器、联轴节连接时,应保证同轴度要求;采用三角带传动连接时,应保证带槽的平行要求,减少皮带的振动;采用齿轮传动连接时,应保证两轴之间的平行度要求,使齿轮能正确啮合。
    四、检查及消除电动机的振动  
    电动机振动较平时大时,应采用振动表沿水平和垂直方向测量各部分振动值,并做相应记录。倾听电动机定子腔内部声音和轴承转动声音,检查地脚,如无明显异常现象,则采用脱开所拖动机械,单独空转电动机,以判定是电动机本身振动还是拖动机械引起的振动。在生产中会发现电动机修理后因种种原因致三相绕组磁势不对称,电动机在空载或低负荷时,表现出来的振动并不十分明显,而一旦接带的负荷加重,电动机振动也就逐渐加剧。  
    在生产中我们经常采用断电法来检查区分是由于电磁还是机械原因引起的振动。断电法即对运行在额定转速下的电动机采取忽然断电,若振动忽然减小,则可判定是由电磁原因引起的,若振动值变化不是很大,则可能是机械方面的原因引起的。  
    针对机械方面造成的振动,若是由于轴承磨损,则应立即更换同型号轴承;若是由于转轴变形弯曲,则必须进行校轴或更换转轴;若因地角紧固不牢,则重新紧牢即可。基础强度不够,台板高低不平看似小问题,但往往是导致振动的最直接原因。我厂一台高压电动机振动较大,多次进行中心找正,但未能消除振动,吊开电动机后,发现基础台板由两块钢板拼接而成,一侧钢板稍高,另一侧较低,拼接焊缝又未打磨平,且恰好处在电动机一侧脚板下,电动机虽经找正,但实际上有许多地方形成了点接触面,电动机中心与机械中心已找正只不过是一假象,电动机一运行必将不可避免产生振动。采取用气焊割开拼接处,重新焊接并打磨平整,电动机再次重新找正后,试转振动反而加大,经分析并查找原因后,才发现钢板经气割,又经电焊,造成一定的热损伤,强度已严重下降,电动机转动后与钢板形成共振,所以振动反而加大,重新做基础台面后,才得以消除。另外转子动平衡不良也是造成振动的根本原因,电动机在出厂时,转子已经过动平衡校验合格的,但在修理电动机过程中(非凡是对高压电动机的修理中),往往不注重做好记号刻度这一环节,擅自拆除经动平衡校验整体中的某一部件,重新装上后,必将造成动平衡不良,致使电动机振动,消除方法只有重新校验动平衡。 
    针对电磁方面造成的振动,应从电源入手开始检查。检查三相电压是否平衡,用钳形电流表测量三相电流是否平衡,有没有存在单相运行,生产中发现电动机接线盒内端头接线因紧固不牢,经常烧断,造成单相运行,应加强此处检查并进行消除。若在用钳形电流表测量时,发现三相电流不平衡,且表针摆动时高时低,说明转子有笼条断裂现象。此时应立即停止电动机运行,切断电源,抽出转子进行检查,修复。另外,还应测量三相定子绕组的电阻值,检查绕组是否对称,若电阻值不平衡,则说明有开焊部位,也应抽出转子后进行检查,重新焊接。    电机的结构同时包含电气和机械两部分,也可以说是电气和机械的结合点。所以说,它的故障要一分为二的分析。对电机的振动故障原因也要分成两部分。 
    转子在物理结构上不是完全的的中心对称、轴对称。在转动时转动惯量的不平衡导致振动。振动情况根据转速而变化。比如低速情况下振动很小,高速时振动大的情况;反过来也有低转速下振动大,高转速时振动变小的情况。 
另外,转轴轴承同心度同轴度差也会引起振动,从设计上改用空气轴承可以改善。 
    调整转子的转动惯量或轴承同心度度同轴度是很专业的工作,除了是原产厂家很难操作。 现实中一般的解决办法就是在固定电动机的时候配置减振弹簧、减振橡胶等。
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