高壓電動機振動問題及試驗

徐文秀　范文鵬

摘要：高壓電動機是一種將電能轉(zhuǎn)換為機械能的設(shè)備，用來驅(qū)動各種用途的生產(chǎn)機械。發(fā)電廠、機械制造工業(yè)、冶金工業(yè)、煤炭工業(yè)、石油工業(yè)、輕紡工業(yè)、化學(xué)工業(yè)及其他各工礦企業(yè)中，廣泛地應(yīng)用著各種高壓電動機。例如壓縮機、鼓風(fēng)機、磨煤機、循環(huán)水泵、給水泵等機械。對于高壓電動機來說，振動過大是一個極易發(fā)生的問題，如何能夠降低高壓電動機到現(xiàn)場與被驅(qū)動設(shè)備連接后振動過大的發(fā)生的概率是十分重要的。

關(guān)鍵詞：高壓電動機；振動；原因；措施；試驗；

1.高壓電動機及振動的基本原理

1.1 高壓電動機的基本原理

電動機（Motors）是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電機，可以是同步電機或者是異步電機（電機定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。電動機主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉(zhuǎn)動。而高壓電動機是指額定電壓在1000V以上電動機。常使用的是6000V和10000V電壓，由于國外的電網(wǎng)不同，也有3300V、6600V和11000V的電壓等級。

1.2 振動的基本原理

振動是物體相對于某一基準(zhǔn)位置的周期性往復(fù)運動的狀態(tài)，振動可以用它的位移、速度和加速度等幾個主要參數(shù)來表達(dá)。

2.高壓電動機振動的危害

電動機振動帶來的危害有很多，振動會對電動機本身產(chǎn)生危害、對拖動設(shè)備產(chǎn)生危害及對周圍環(huán)境產(chǎn)生危害，主要危害有下列幾個方面：

電動機振動會加速電動機軸承磨損，使軸承的正常使用壽命大大縮短。

電動機振動將使繞組絕緣下降。由于振動使電動機端部綁線松動，造成端部繞組產(chǎn)生相互磨擦，絕緣電阻降低，絕緣壽命縮短，嚴(yán)重時造成絕緣擊穿。

電動機振動會造成所拖動機械的損壞，影響四周設(shè)備的正常工作，發(fā)出很大的噪聲。

3.引起高壓電動機振動的原因

引起振動的具體原因根據(jù)經(jīng)驗歸結(jié)如下：

3.1 設(shè)計原因

例如某工廠所用立式電機到現(xiàn)場與被驅(qū)動設(shè)備連接后振動過大，通過檢查排除了工藝制造、包裝運輸、現(xiàn)場安裝、運行的因素后才發(fā)現(xiàn)根本原因在于電動機運行頻率與被驅(qū)動設(shè)備及基礎(chǔ)形成系統(tǒng)共振導(dǎo)致了振動過大問題不能解決，由于出現(xiàn)此問題的情況十分嚴(yán)重，需要改變被驅(qū)動設(shè)備或基礎(chǔ)或電動機的頻率才能解除，因此在高壓電動機設(shè)計時應(yīng)當(dāng)非常仔細(xì)和嚴(yán)謹(jǐn)，避免顛覆性的錯誤發(fā)生。

3.2 制造原因

電動機在生產(chǎn)過程中，由于制造的原因，電動機的定轉(zhuǎn)子鐵芯偏心、鐵芯不牢固、轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)軸彎曲、定轉(zhuǎn)子氣隙不均、磁力中心不一致等都可能導(dǎo)致振動過大情況出現(xiàn)。

3.3 包裝及運輸原因

電動機在包裝過程中，未按照規(guī)定包裝程序進(jìn)行包裝，高壓電動機未能牢固地固定在箱底木梁上，導(dǎo)致電機在運輸過程中出現(xiàn)異常造成電機損害。

電動機在運輸過程中，出現(xiàn)高壓電動機翻身或其他不正?，F(xiàn)象；

高壓電動機運輸?shù)轿缓蟛涣⒓窗惭b，也不拆箱清理并做檢查，未能做到每隔半年應(yīng)開箱檢查一次。

3.4 現(xiàn)場安裝原因

電動機的基礎(chǔ)安裝不良、機械強度不夠、地腳螺絲不牢固、聯(lián)軸器連接不良、找中心不準(zhǔn)等。

3.5 運行原因

電動機在運行過程中出現(xiàn)三相電壓不平衡、軸承未及時更換、電機氣隙不均引起單邊電磁拉力使氣隙進(jìn)一步增大，從而引起振動過大。

4.控制高壓電動機振動的措施

從以上引起振動的原因可以看出，對于為了控制電機振動需要各個階段都進(jìn)行注意，綜合考慮建議采取以下措施進(jìn)行控制：

4.1 設(shè)計階段

客戶必須與電動機廠做充分的溝通，使電動機廠充分了解客戶的需求，同時使電動機廠充分了解安裝的技術(shù)條件。具體措施是：在電機開始生產(chǎn)前，客戶技術(shù)人員與電動機廠設(shè)計人員采取開工會的方式進(jìn)行溝通，溝通內(nèi)容為合同內(nèi)容，突出特殊要求，和討論電機有可能出現(xiàn)的引起振動的風(fēng)險較大的環(huán)節(jié)，電動機廠在規(guī)定時間內(nèi)提供電動機的詳細(xì)參數(shù)表和設(shè)計圖紙給客戶審核。

4.2 制造階段

在高壓電動機制造過程中，設(shè)置過程檢驗點，主要設(shè)置轉(zhuǎn)子動平衡試驗檢驗點和總裝檢驗點；在高壓電動機制造完成后，設(shè)置出廠檢驗點，主要設(shè)置振動試驗檢驗點和超速試驗檢驗點。

轉(zhuǎn)子動平衡檢驗點：一般在電機廠動平衡的方法是：電機轉(zhuǎn)子在加工完成后，將轉(zhuǎn)子放于動平衡機上進(jìn)行動平衡，轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡時需帶風(fēng)扇在額定轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，經(jīng)動平衡后轉(zhuǎn)子的不平衡量需滿足ISO 1940 G 2.5的要求，實際一般電動機廠的技術(shù)規(guī)范要求比標(biāo)準(zhǔn)更高，所以在見證轉(zhuǎn)子動平衡時還需要求其滿足廠內(nèi)技術(shù)規(guī)范。

超速試驗：就是將電動機轉(zhuǎn)速升至電機額定的轉(zhuǎn)速的1.2倍持續(xù)2分鐘，超速的試驗的目的是考核電動機軸承和轉(zhuǎn)子的裝配，在超速試驗過程中和超速后要觀察電機的振動情況，如果在超速前電機振動很小，而在超速過程中電機振動非常大，或者電機在超速后降低到額定轉(zhuǎn)速，電機振動比超速前明顯過大，則要懷疑電機的裝配質(zhì)量，需要要求電機廠對電機進(jìn)行拆機檢查，并重新進(jìn)行動平衡和振動試驗。

4.3 包裝及運輸階段

電動機在裝箱時，必須牢固地固定在箱底木梁上，在運輸途中不得拆箱，防止高壓電動機翻身，運輸?shù)轿缓笕绮涣⒓窗惭b，也應(yīng)拆箱清理并進(jìn)行檢查，每隔半年應(yīng)開箱檢查一次。

4.4 現(xiàn)場安裝階段

認(rèn)真閱讀電機的安裝說明書，電機的安裝基礎(chǔ)需滿足要求，地腳螺絲需牢固、聯(lián)軸器連接良好、找準(zhǔn)中心。

4.5 運行階段

運行人員需要熟悉電機的操作說明書，及時對易損部件進(jìn)行更換，在運行過程中注意電壓波動、電機運行是否有異響聲。

5.結(jié)束語

振動是高壓電動機中極易出現(xiàn)的問題，振動過大會加速高壓電動機軸承磨損，使軸承的正常使用壽命大大縮短，降低高壓電動機的絕緣，發(fā)出很大的噪聲，不但影響了自身的工作，還會影響到被驅(qū)動設(shè)備的正常工作，為了能夠控制振動過大問題的發(fā)生，本文就此提出了自己的一些觀點，由于水平有限，本文中如有不當(dāng)之處，請進(jìn)行批評指正。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 10068-2008 軸中心高為56mm及以上電機的機械振動.振動的測量、評定及限值.

[2] GB-T 1032-2012 三相異步電動機試驗方法.

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