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電機(jī)振動(dòng)十大原因分析及預(yù)防措施
2024-04-23
電機(jī)振動(dòng)的原因很多，也很復(fù)雜。8極以上大極數(shù)電機(jī)不會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)制造質(zhì)量問題引起振動(dòng)。振動(dòng)常見于2--6極電機(jī)，GB10068-2000，《旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動(dòng)限值及測(cè)試方法》規(guī)定了在剛性基礎(chǔ)上不同中心高電機(jī)的振動(dòng)限值、測(cè)量方法及剛性基礎(chǔ)的判定標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)可以判斷電機(jī)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。
電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的危害
電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)使繞組絕緣和軸承壽命縮短，影響滑動(dòng)軸承的正常潤滑，振動(dòng)力促使絕緣縫隙擴(kuò)大，使外界粉塵和水分入侵其中，造成絕緣電阻降低和泄露電流增大，甚至形成絕緣擊穿等事故。另外，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，又容易使冷卻器水管振裂，焊接點(diǎn)振開，同時(shí)會(huì)造成負(fù)載機(jī)械的損傷，降低工件精度，會(huì)造成所有遭到振動(dòng)的機(jī)械部分的疲勞，會(huì)使地腳螺絲松動(dòng)或斷掉，電動(dòng)機(jī)又會(huì)造成碳刷和滑環(huán)的異常磨損，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴(yán)重刷火而燒毀集電環(huán)絕緣，電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生很大噪音，這種情況一般在直流電機(jī)中也時(shí)有發(fā)生。
電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的十個(gè)原因
1、轉(zhuǎn)子、耦合器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)輪（制動(dòng)輪）不平衡引起的。
2、鐵心支架松動(dòng)，斜鍵、銷釘失效松動(dòng)，轉(zhuǎn)子綁扎不緊都會(huì)造成轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡。
3、聯(lián)動(dòng)部分軸系不對(duì)中，中心線不重合，定心不正確。這種故障產(chǎn)生的原因主要是安裝過程中，對(duì)中不良、安裝不當(dāng)造成的。
4、聯(lián)動(dòng)部分中心線在冷態(tài)時(shí)是重合一致的，但運(yùn)行一段時(shí)間后由于轉(zhuǎn)子支點(diǎn)，基礎(chǔ)等變形，中心線又被破壞，因而產(chǎn)生振動(dòng)。
5、與電機(jī)相聯(lián)的齒輪、聯(lián)軸器有故障，齒輪咬合不良，輪齒磨損嚴(yán)重，對(duì)輪潤滑不良，聯(lián)軸器歪斜、錯(cuò)位，齒式聯(lián)軸器齒形、齒距不對(duì)、間隙過大或磨損嚴(yán)重，都會(huì)造成一定的振動(dòng)。
6、電機(jī)本身結(jié)構(gòu)的缺陷，軸頸橢圓，轉(zhuǎn)軸彎曲，軸與軸瓦間間隙過大或過小，軸承座、基礎(chǔ)板、地基的某部分乃至整個(gè)電機(jī)安裝基礎(chǔ)的剛度不夠。
7、安裝的問題，電機(jī)與基礎(chǔ)板之間固定不牢，底腳螺栓松動(dòng)，軸承座與基礎(chǔ)板之間松動(dòng)等。
8、軸與軸瓦間間隙過大或過小不僅可以造成振動(dòng)還可使軸瓦的潤滑和溫度產(chǎn)生異常。
9、電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載傳導(dǎo)振動(dòng)，比如說電機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)、水泵振動(dòng)，引起電機(jī)振動(dòng)。
10、交流電機(jī)定子接線錯(cuò)誤、繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路，同步電機(jī)勵(lì)繞組匝間短路，同步電機(jī)勵(lì)磁線圈聯(lián)接錯(cuò)誤，籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條，轉(zhuǎn)子鐵心變形造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均，導(dǎo)致氣隙磁通不平衡從而造成振動(dòng)。
振動(dòng)原因及典型案例
動(dòng)原因主要有三種情況：電磁方面原因；機(jī)械方面原因；機(jī)電混合方面原因。
01 電磁方面的原因
電源方面：三相電壓不平衡，三相電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行。
定子方面：定子鐵心變橢圓、偏心、松動(dòng)；定子繞組發(fā)生斷線、接地?fù)舸⒃验g短路、接線錯(cuò)誤，定子三相電流不平衡。
舉例：鍋爐房密封風(fēng)機(jī)電機(jī)檢修前發(fā)現(xiàn)定子鐵心有紅色粉末，懷疑定子鐵心有松動(dòng)現(xiàn)象，但不屬于標(biāo)準(zhǔn)大修范圍內(nèi)的項(xiàng)目，所以未處理，大修后試轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)發(fā)生刺耳的尖叫聲，更換一臺(tái)定子后故障排除。
轉(zhuǎn)子故障：轉(zhuǎn)子鐵心變橢圓、偏心、松動(dòng)。轉(zhuǎn)子籠條與端環(huán)開焊，轉(zhuǎn)子籠條斷裂，繞線錯(cuò)誤，電刷接觸不良等。
舉例：軌枕工段無齒鋸電機(jī)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)電機(jī)定子電流來回?cái)[動(dòng)，電機(jī)振動(dòng)逐漸增大，根據(jù)現(xiàn)象判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子籠條有開焊和斷裂的可能，電機(jī)解體后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子籠條有7處斷裂，嚴(yán)重的2根兩側(cè)與端環(huán)已全部斷裂，如發(fā)現(xiàn)不及時(shí)就有可能造成定子燒損的惡劣事故發(fā)生。
02 機(jī)械原因
電機(jī)本身方面：轉(zhuǎn)子不平衡，轉(zhuǎn)軸彎曲，滑環(huán)變形，定、轉(zhuǎn)子氣隙不均，定、轉(zhuǎn)子磁力中心不一致，軸承故障，基礎(chǔ)安裝不良，機(jī)械機(jī)構(gòu)強(qiáng)度不夠、共振，地腳螺絲松動(dòng)，電機(jī)風(fēng)扇損壞。
典型案例：廠凝結(jié)水泵電機(jī)更換完上軸承后，電機(jī)晃動(dòng)增大，并且轉(zhuǎn)、定子有輕微掃膛跡象，仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，電機(jī)轉(zhuǎn)子提起高度不對(duì)，轉(zhuǎn)、定子磁力中心未對(duì)上，重新調(diào)整推力頭螺絲備帽后，電機(jī)振動(dòng)故障消除。跨線吊圈揚(yáng)電機(jī)檢修后振動(dòng)一直偏大，并且有逐步增大的跡象，在電機(jī)落勾的時(shí)候發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)仍然很大，并且軸向有很大的串動(dòng)，解體發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子鐵心松動(dòng)，轉(zhuǎn)子平衡也有問題，更換備用轉(zhuǎn)子后故障消除，原有轉(zhuǎn)子返廠修理。
與聯(lián)軸器配合方面：聯(lián)軸器損壞，聯(lián)軸器連接不良，聯(lián)軸器找中心不準(zhǔn)，負(fù)載機(jī)械不平衡，系統(tǒng)共振等。聯(lián)動(dòng)部分軸系不對(duì)中，中心線不重合，定心不正確。這種故障產(chǎn)生的原因主要是安裝過程中，對(duì)中不良、安裝不當(dāng)造成的。還有一種情況，就是有的聯(lián)動(dòng)部分中心線在冷態(tài)時(shí)是重合一致的，但運(yùn)行一段時(shí)間后由于轉(zhuǎn)子支點(diǎn)，基礎(chǔ)等變形，中心線又被破壞，因而產(chǎn)生振動(dòng)。
例如：a、循環(huán)水泵電機(jī)，運(yùn)行中振動(dòng)一直偏大，電機(jī)檢查無任何問題，空載也一切正常，水泵班認(rèn)為電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，檢查出電機(jī)找正中心差太多，水泵班從新進(jìn)行找正后，電機(jī)振動(dòng)消除；b、鍋爐房引風(fēng)機(jī)在更換皮帶輪后，電機(jī)試運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)同時(shí)電機(jī)三相電流增大，檢查所有電路和電器元件沒有問題臨末發(fā)現(xiàn)皮帶輪不合格，更換后電機(jī)振動(dòng)消除，同時(shí)電機(jī)的三相電流也恢復(fù)正常。
03 電機(jī)混合原因
1、電機(jī)振動(dòng)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(jìn)一步增大，這種機(jī)電混合作用表現(xiàn)為電機(jī)振動(dòng)。
2、電機(jī)軸向串動(dòng)，由于轉(zhuǎn)子本身重力或安裝水平以及磁力中心不對(duì)，引起的電磁拉力，造成電機(jī)軸向串動(dòng)，引起電機(jī)振動(dòng)加大，嚴(yán)重情況下發(fā)生軸磨瓦根，使軸瓦溫度迅速升高。
3、與電機(jī)相聯(lián)的齒輪、聯(lián)軸器有毛病。這種故障主要表現(xiàn)為齒輪咬合不良，輪齒磨損嚴(yán)重，對(duì)輪潤滑不良，聯(lián)軸器歪斜、錯(cuò)位，齒式聯(lián)軸器齒形、齒距不對(duì)、間隙過大或磨損嚴(yán)重，都會(huì)造成一定的振動(dòng)。
4、電機(jī)本身結(jié)構(gòu)的缺陷和安裝的問題。這種故障主要表現(xiàn)為軸頸橢圓，轉(zhuǎn)軸彎曲，軸與軸瓦間間隙過大或過小，軸承座、基礎(chǔ)板、地基的某部分乃至整個(gè)電機(jī)安裝基礎(chǔ)的剛度不夠，電機(jī)與基礎(chǔ)板之間固定不牢，底腳螺栓松動(dòng)，軸承座與基礎(chǔ)板之間松動(dòng)等。而軸與軸瓦間間隙過大或過小不僅可以造成振動(dòng)還可使軸瓦的潤滑和溫度產(chǎn)生異常。
5、電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載傳導(dǎo)振動(dòng)。
例如：汽輪發(fā)電機(jī)的汽輪機(jī)振動(dòng)，電機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)、水泵振動(dòng)，引起電機(jī)振動(dòng)。
如何查找振動(dòng)原因？
要想消除電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，首先要查清產(chǎn)生振動(dòng)的原因，只有找到振動(dòng)的原因，才能采取有針對(duì)性的措施，消除電動(dòng)機(jī)振動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)未停機(jī)之前，用測(cè)振表檢查各部振動(dòng)情況，對(duì)于振動(dòng)較大的部位按垂直水平軸向三個(gè)方向詳細(xì)測(cè)試振動(dòng)數(shù)值，如果是地腳螺絲松動(dòng)或軸承端蓋螺絲松動(dòng)，則可直接緊固，緊固后在測(cè)其振動(dòng)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(xiàn)象，電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行不僅可以引起振動(dòng)，還會(huì)使電機(jī)的溫度迅速上升，觀察電流表指針是否來回?cái)[動(dòng)，轉(zhuǎn)子斷條時(shí)就出現(xiàn)電流擺動(dòng)現(xiàn)象，臨末檢查電機(jī)三相電流是否平衡，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與運(yùn)行人員聯(lián)系停止電機(jī)運(yùn)行，以免將電機(jī)燒損。
如果對(duì)表面現(xiàn)象處理后，電機(jī)振動(dòng)未解決，則繼續(xù)斷開電源，解開聯(lián)軸器，使電機(jī)與之相連的負(fù)載機(jī)械分離，單轉(zhuǎn)電機(jī)，如果電機(jī)本身不振動(dòng)，則說明振源是聯(lián)軸器沒找正或負(fù)載機(jī)械引起的，如果電機(jī)振動(dòng)，則說明電機(jī)本身有問題，另外還可以采取斷電法來區(qū)分是電氣原因，還是機(jī)械原因，當(dāng)停電瞬間，電動(dòng)機(jī)馬上不振動(dòng)或振動(dòng)減輕，則說明是電氣原因，否則是機(jī)械故障。
針對(duì)故障原因進(jìn)行檢修
電氣原因的檢修：首先是測(cè)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(xiàn)象，斷開繞組分相進(jìn)行查找，另外繞組是否存在匝間短路現(xiàn)象，如故障明顯可以從絕緣表面看到燒焦痕跡，或用儀器測(cè)量定子繞組，確認(rèn)匝間短路后，將電機(jī)繞組重新下線。
例如：水泵電機(jī)，運(yùn)行中電機(jī)不僅振動(dòng)大軸承溫度也偏高小修試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電機(jī)直流電阻不合格，電機(jī)定子繞組有開焊現(xiàn)象，用排除法將故障找到消除后，電機(jī)運(yùn)行一切正常。
機(jī)械原因的檢修：檢查氣隙是否均勻，如果測(cè)量值超標(biāo)，重新調(diào)整氣隙。檢查軸承，測(cè)量軸承間隙，如不合格更換新軸承，檢查鐵心變形和松動(dòng)情況，松動(dòng)的鐵心可用環(huán)氧樹脂膠粘接灌實(shí)，檢查轉(zhuǎn)軸，對(duì)彎曲的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行補(bǔ)焊重新加工或直接直軸，然后對(duì)轉(zhuǎn)子做平衡試驗(yàn)。打風(fēng)機(jī)電機(jī)大修后試運(yùn)行期間，電機(jī)不僅振動(dòng)大，而且軸瓦溫度超標(biāo)，連續(xù)處理幾天后，故障仍未解決。我班組人員在幫助處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)氣隙非常大，瓦座水平也不合格，故障原因找到后，重新調(diào)整各部間隙后，電機(jī)試轉(zhuǎn)一次成功。
負(fù)載機(jī)械部分檢查正常，電機(jī)本身也沒有問題：引起故障的原因是連接部分造成的，這時(shí)要檢查電機(jī)的基礎(chǔ)水平面，傾斜度、強(qiáng)度，中心找正是否正確，聯(lián)軸器是否損壞，電機(jī)軸伸繞度是否符合要求等。
處理電機(jī)振動(dòng)的步驟
1、把電機(jī)和負(fù)載脫開，空試電機(jī)，檢測(cè)振動(dòng)值。
2、檢查電機(jī)底腳振動(dòng)值，依據(jù)國標(biāo)GB10068-2006，底腳板處的振動(dòng)值不得大于軸承相應(yīng)位置的25%，如超過此數(shù)值說明電機(jī)基礎(chǔ)不是剛性基礎(chǔ)。
3、如四個(gè)底腳只有一個(gè)或?qū)莾蓚€(gè)振動(dòng)超標(biāo)，松開地腳螺栓，振動(dòng)就會(huì)合格，說明該底腳下墊得不實(shí),地腳螺栓緊固后引起機(jī)座變形產(chǎn)生振動(dòng),把底腳墊實(shí)，重新找正對(duì)中，擰緊地腳螺栓。
4、把基礎(chǔ)上四個(gè)地腳螺栓全緊固，電機(jī)的振動(dòng)值仍然超標(biāo)，這時(shí)檢查軸伸上裝的聯(lián)軸器是否和軸肩靠平了，如不平，軸伸上多余的鍵產(chǎn)生的激振力會(huì)引起電機(jī)水平振動(dòng)超標(biāo)。這種情況振動(dòng)值超得不會(huì)太多，往往和主機(jī)對(duì)接后振動(dòng)值能下降，應(yīng)說服用戶使用，二極電機(jī)在出廠試驗(yàn)時(shí)根據(jù)GB10068--2006在軸伸鍵槽內(nèi)裝在半鍵。多余的鍵就不會(huì)額外增加激振力。如需處理，只需把多余的鍵截去多出長度的一般即可。
5、如電機(jī)空試振動(dòng)不超標(biāo)，帶上負(fù)載振動(dòng)超標(biāo)，有兩種原因：一種是找正偏差較大；另一種是主機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件（轉(zhuǎn)子）的殘余不平衡量和電機(jī)轉(zhuǎn)子的殘余不平衡量所處相位重疊，對(duì)接后整個(gè)軸系在同一位置的殘余不平衡量大，所產(chǎn)生的激振動(dòng)力大引起振動(dòng)?這時(shí)，可以把聯(lián)軸器脫開，把兩個(gè)聯(lián)軸器中的任一個(gè)旋轉(zhuǎn)180℃，再對(duì)接試機(jī)，振動(dòng)會(huì)下降。
6、振動(dòng)振速（烈度）不超標(biāo)，振動(dòng)加速度超標(biāo)，只能更換軸承。
7、二極大功率電機(jī)的轉(zhuǎn)子由于剛性差，長時(shí)間不用轉(zhuǎn)子會(huì)變形，再轉(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)振動(dòng)，這是電機(jī)保管不善的原因，正常情況下，二極電機(jī)儲(chǔ)存期間。每隔15天要對(duì)電機(jī)盤車，每次盤車至少轉(zhuǎn)動(dòng)8圈以上。
8、滑動(dòng)軸承的電機(jī)振動(dòng)和軸瓦的裝配質(zhì)量有關(guān)，應(yīng)檢查軸瓦是否有高點(diǎn)，軸瓦的進(jìn)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(jī)振動(dòng)的原因，可以從三個(gè)方向的振動(dòng)值大小做簡單的判斷，水平振動(dòng)大，轉(zhuǎn)子不平衡；垂直振動(dòng)大，安裝基礎(chǔ)不平不好；軸向振動(dòng)大，軸承裝配質(zhì)量差。這只是簡單判斷，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合以上所述的因素綜合考慮，查找振動(dòng)的真實(shí)原因。
10、Y系列箱式電機(jī)的振動(dòng)應(yīng)特別注意軸向振動(dòng)，如軸向振動(dòng)大于徑向振動(dòng)，對(duì)電機(jī)軸承的危害極大，會(huì)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(yīng)立即停機(jī)。這是因?yàn)闄C(jī)座的軸向剛度不夠引起的軸向振動(dòng)，應(yīng)加固機(jī)座。
11、轉(zhuǎn)子經(jīng)動(dòng)平衡后，轉(zhuǎn)子的殘余不平衡量已經(jīng)固化在轉(zhuǎn)子上，不會(huì)改變，電機(jī)本身的振動(dòng)也不會(huì)隨著地點(diǎn)、工況的變化而變化，在用戶現(xiàn)場(chǎng)是能處理好振動(dòng)問題的。一般情況下，檢修電機(jī)不需要對(duì)電機(jī)再做動(dòng)平衡校驗(yàn)，除了極特別的情況，如柔性基礎(chǔ)、轉(zhuǎn)子變形等，須做現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡或返廠處理。
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