Существует множество причин вибрации двигателя, и они весьма сложны. Двигатели с числом полюсов более 8 не вызывают вибрации из-за проблем с качеством изготовления. Вибрация часто встречается в двигателях с числом полюсов от 2 до 6. Стандарт IEC 60034-2, разработанный Международной электротехнической комиссией (МЭК), является стандартом для измерения вибрации вращающихся двигателей. Этот стандарт определяет метод измерения и критерии оценки вибрации двигателя, включая предельные значения вибрации, измерительные приборы и методы измерений. На основании этого стандарта можно определить, соответствует ли вибрация двигателя стандарту.

Вред вибрации двигателя для двигателя

Вибрация, создаваемая двигателем, сокращает срок службы изоляции обмоток и подшипников, влияет на нормальную смазку подшипников, а сила вибрации приводит к расширению зазора изоляции, позволяя внешней пыли и влаге проникать внутрь, что приводит к снижению сопротивления изоляции и увеличению тока утечки и даже к несчастным случаям, таким как пробой изоляции. Кроме того, вибрация, создаваемая двигателем, может легко привести к растрескиванию труб охлаждающей воды и вибрации точек сварки. В то же время это приведет к повреждению грузоподъемного оборудования, снижению точности заготовки, вызовет усталость всех механических частей, которые вибрируют, и ослаблению или поломке анкерных винтов. Двигатель вызовет ненормальный износ угольных щеток и контактных колец, и даже может произойти серьезное возгорание щеток и сгорание изоляции коллекторного кольца. Двигатель будет создавать много шума. Такая ситуация обычно встречается в двигателях постоянного тока.

Десять причин вибрации электродвигателей

1.Ротор, муфта, соединительная муфта и ведущее колесо (тормозное колесо) не сбалансированы.

2. Ослабленные кронштейны сердечника, ослабленные косые шпонки и штифты, а также ослабленное крепление ротора могут стать причиной дисбаланса вращающихся частей.

3. Система осей соединительной части не отцентрирована, осевая линия не перекрывается, и центрирование неверное. Основной причиной этой неисправности является ненадлежащее выравнивание и неправильная установка при монтаже.

4. Осевые линии деталей рычажного механизма постоянны в холодном состоянии, но после определенного периода работы осевые линии разрушаются из-за деформации опоры ротора, фундамента и т. д., что приводит к вибрации.

5. Неисправны шестерни и муфты, соединенные с двигателем, шестерни плохо зацепляются, зубья шестерен сильно изношены, колеса плохо смазаны, муфты перекошены или несоосны, форма зубьев и шаг зубчатой ​​муфты неправильные, зазор слишком большой или износ сильный — все это может вызвать определенные вибрации.

6. Дефекты самой конструкции двигателя, такие как овальная цапфа, изогнутый вал, слишком большой или слишком маленький зазор между валом и подшипником, недостаточная жесткость посадочного места подшипника, опорной плиты, части фундамента или даже всего фундамента под установку двигателя.

7. Проблемы монтажа: двигатель и основание закреплены ненадежно, болты основания ослаблены, крепление подшипника и основания ослаблено и т. д.

8. Если зазор между валом и подшипником слишком большой или слишком маленький, это не только вызовет вибрацию, но и приведет к ненормальной смазке и температуре подшипника.

9. Нагрузка, приводимая в движение двигателем, передает вибрацию, например, вибрацию вентилятора или водяного насоса, приводимого в движение двигателем, что вызывает вибрацию двигателя.

10. Неправильное подключение статора двигателя переменного тока, короткое замыкание обмотки ротора асинхронного двигателя с обмоткой возбуждения, короткое замыкание между витками обмотки возбуждения синхронного двигателя, неправильное подключение катушки возбуждения синхронного двигателя, поломка стержня ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, деформация сердечника ротора, вызывающая неравномерный воздушный зазор между статором и ротором, что приводит к несбалансированному магнитному потоку воздушного зазора и, следовательно, вибрации.

Причины вибрации и типичные случаи

Существует три основные причины вибрации: электромагнитные причины, механические причины и электромеханические смешанные причины.

1.Электромагнитные причины

1. Электропитание: трехфазное напряжение несимметрично, и трехфазный двигатель работает при отсутствующей фазе.

2. Статор: Сердечник статора становится эллиптическим, эксцентричным и ослабленным; обмотка статора оборвана, заземлена, имеет короткое замыкание между витками, неправильно подключена, а трехфазный ток статора несимметричен.

Например: перед капитальным ремонтом герметичного электродвигателя вентилятора в котельной на сердечнике статора был обнаружен красный порошок. Возникло подозрение, что сердечник статора ослаблен, но это не входило в объем стандартного капитального ремонта, поэтому проблема не была решена. После капитального ремонта во время пробного запуска электродвигатель издал пронзительный визг. Неисправность была устранена заменой статора.

3. Неисправность ротора: сердечник ротора становится эллиптическим, эксцентричным и ослабленным. Стержень роторной клетки и торцевое кольцо свариваются, стержень роторной клетки сломан, обмотка повреждена, контакт щёток нарушен и т. д.

Например: во время работы двигателя беззубчатой ​​пилы на участке шпал было обнаружено колебание тока статора двигателя, а вибрация двигателя постепенно нарастала. В связи с этим явлением был сделан вывод о возможном сварном и поломке стержня ротора двигателя. После разборки двигателя было обнаружено семь трещин в стержне ротора, две из которых серьёзные были полностью сломаны с обеих сторон, как и торцевое кольцо. Если это не будет обнаружено вовремя, это может привести к серьёзной аварии, связанной с возгоранием статора.

2.Механические причины

1.Двигатель:

Несбалансированный ротор, изогнутый вал, деформированное контактное кольцо, неравномерный воздушный зазор между статором и ротором, нестабильный магнитный центр между статором и ротором, неисправность подшипника, неправильная установка фундамента, недостаточная механическая прочность, резонанс, ослабленные анкерные винты, поврежденный вентилятор двигателя.

Типичный случай: после замены верхнего подшипника двигателя конденсатного насоса вибрация двигателя усилилась, а ротор и статор показали незначительные признаки вибрации. После тщательного осмотра было обнаружено, что ротор двигателя был поднят на неправильную высоту, а магнитный центр ротора и статора не был выровнен. После повторной регулировки крышки упорного винта неисправность вибрации двигателя была устранена. После капитального ремонта двигателя подъема поперечного каната вибрация всегда была большой и показывала признаки постепенного увеличения. Когда двигатель опустил крюк, было обнаружено, что вибрация двигателя все еще была большой, и наблюдалась большая осевая струна. После разборки было обнаружено, что сердечник ротора был ослаблен, а балансировка ротора также была проблематичной. После замены запасного ротора неисправность была устранена, и оригинальный ротор был возвращен на завод для ремонта.

2. Взаимодействие с муфтой:

Муфта повреждена, муфта ненадежно соединена, муфта не отцентрирована, нагрузка механически разбалансирована, и система резонирует. Система валов соединительной части не отцентрирована, осевая линия не перекрывается, и центрирование неверное. Основной причиной этой неисправности является плохая центровка и неправильный монтаж. Существует и другая ситуация: осевая линия некоторых соединительных частей в холодном состоянии постоянна, но после определённого времени работы она разрушается из-за деформации опоры ротора, фундамента и т. д., что приводит к вибрации.

Например:

а. Вибрация двигателя циркуляционного насоса во время работы всегда была высокой. Осмотр двигателя не выявил проблем, и без нагрузки всё работает нормально. Класс насоса считает, что двигатель работает нормально. В конечном итоге было обнаружено, что центр выравнивания двигателя слишком сильно смещен. После повторной выравнивания класса насоса вибрация двигателя устранена.

б. После замены шкива дымососа котельной во время пробной эксплуатации двигатель вибрирует, а трёхфазный ток двигателя увеличивается. Все цепи и электрические компоненты проверены, и никаких проблем не обнаружено. В заключение было установлено, что шкив неисправен. После замены вибрация двигателя устранена, а трёхфазный ток двигателя нормализуется.

3. Электромеханические смешанные причины:

1. Вибрация двигателя часто вызвана неравномерностью воздушного зазора, что приводит к возникновению одностороннего электромагнитного напряжения, которое, в свою очередь, ещё больше увеличивает воздушный зазор. Этот смешанный электромеханический эффект проявляется в виде вибрации двигателя.

2. Осевое перемещение вала двигателя, вызванное собственной гравитацией ротора или его установкой на горизонтальной плоскости, а также неправильным расположением магнитного центра, приводит к тому, что электромагнитное напряжение вызывает осевое перемещение вала двигателя, что приводит к усилению вибрации двигателя. В тяжёлых случаях вал изнашивает основание подшипника, что приводит к быстрому повышению температуры подшипника.

3. Неисправны шестерни и муфты, соединённые с двигателем. Эта неисправность проявляется, главным образом, в плохом зацеплении шестерён, сильном износе зубьев шестерён, недостаточной смазке колёс, перекосе и несоосности муфт, неправильной форме и шагу зубьев зубчатой ​​муфты, чрезмерном зазоре или сильном износе, что приводит к возникновению вибраций.

4. Дефекты конструкции двигателя и проблемы монтажа. Эти дефекты в основном проявляются в виде эллиптической шейки вала, изгиба вала, слишком большого или слишком малого зазора между валом и подшипником, недостаточной жёсткости посадочного места подшипника, опорной плиты, части фундамента или даже всего фундамента двигателя, ослабления крепления двигателя к опорной плите, ослабления болтов крепления, люфта между посадочным местом подшипника и опорной плитой и т. д. Слишком большой или слишком малый зазор между валом и подшипником может вызывать не только вибрацию, но и нарушение смазки и перегрев подшипника.

5. Нагрузка, приводимая в движение двигателем, проводит вибрацию.

Например: вибрация паровой турбины паротурбогенератора, вибрация вентилятора и водяного насоса, приводимых в движение двигателем, вызывающая вибрацию двигателя.

Как найти причину вибрации?

Чтобы устранить вибрацию двигателя, необходимо сначала выяснить её причину. Только выяснив её, можно принять целенаправленные меры по устранению вибрации двигателя.

1. Перед выключением двигателя используйте виброметр для проверки вибрации каждой детали. Для деталей с большой вибрацией подробно проверьте значения вибрации в вертикальном, горизонтальном и осевом направлениях. Если анкерные винты или винты крышки подшипника ослаблены, их можно затянуть напрямую. После затяжки измерьте размер вибрации, чтобы увидеть, устранена ли она или уменьшена. Во-вторых, проверьте, сбалансировано ли трехфазное напряжение источника питания и не перегорел ли трехфазный предохранитель. Однофазная работа двигателя может не только вызывать вибрацию, но и приводить к быстрому повышению температуры двигателя. Наблюдайте, колеблется ли стрелка амперметра вперед и назад. При обрыве ротора ток колеблется. Наконец, проверьте, сбалансирован ли трехфазный ток двигателя. Если обнаружены какие-либо проблемы, своевременно свяжитесь с оператором, чтобы остановить двигатель, чтобы избежать сгорания двигателя.

2. Если вибрация двигателя не устранена после устранения поверхностного явления, отсоедините питание, ослабьте муфту, отсоедините нагрузочный механизм, подключенный к двигателю, и вращайте двигатель отдельно. Если сам двигатель не вибрирует, это означает, что источником вибрации является несоосность муфты или нагрузочного механизма. Если двигатель вибрирует, это означает, что проблема в самом двигателе. Кроме того, метод отключения питания может использоваться для определения того, является ли причина электрической или механической. При отключении питания двигатель прекращает вибрацию или вибрация немедленно уменьшается, что означает, что причина электрическая, в противном случае это механическая неисправность.

Поиск неисправностей

1. Проверка электрических причин:

Сначала определите, сбалансировано ли сопротивление статора по трёхфазному постоянному току. Если оно не сбалансировано, это означает наличие открытого шва в месте сварки статора. Для поиска неисправности отсоедините фазы обмотки. Кроме того, проверьте, нет ли короткого замыкания между витками обмотки. Если неисправность очевидна, можно проверить наличие следов прожога на поверхности изоляции или воспользоваться прибором для измерения сопротивления обмотки статора. После подтверждения наличия короткого замыкания между витками обмотка двигателя снова отключается.

Например, двигатель водяного насоса не только сильно вибрирует во время работы, но и имеет высокую температуру подшипников. В ходе мелкого ремонта было выявлено, что сопротивление постоянного тока двигателя не соответствует норме, а обмотка статора двигателя имеет обрыв сварного шва. После обнаружения и устранения неисправности методом исключения двигатель заработал нормально.

2. Ремонт механических причин:

Проверьте, является ли воздушный зазор равномерным. Если измеренное значение превышает стандартное, отрегулируйте воздушный зазор. Проверьте подшипники и измерьте зазор подшипника. Если он не соответствует норме, замените новые подшипники. Проверьте деформацию и люфт железного сердечника. Ослабленный железный сердечник можно склеить и заполнить эпоксидным клеем. Проверьте вал, повторно приварите изогнутый вал или напрямую выпрямите вал, а затем проведите тест балансировки ротора. Во время пробного запуска после капитального ремонта двигателя вентилятора двигатель не только сильно вибрировал, но и температура подшипника превысила норму. После нескольких дней непрерывной обработки неисправность все еще не была устранена. Помогая разобраться с ней, мои члены команды обнаружили, что воздушный зазор двигателя был очень большим, а уровень седла подшипника был ненадлежащим. После того, как причина неисправности была найдена, зазоры каждой детали были повторно отрегулированы, и двигатель успешно прошел один раз.

3. Проверьте механическую часть нагрузки:

Причиной неисправности является соединительная часть. При этом необходимо проверить уровень фундамента двигателя, наклон, прочность, правильность центровки, отсутствие повреждений муфты и соответствие обмотки вала двигателя требованиям.

Меры по устранению вибрации двигателя

1. Отсоедините двигатель от нагрузки, проверьте двигатель без нагрузки и проверьте значение вибрации.

2. Проверьте значение вибрации опоры двигателя в соответствии со стандартом IEC 60034-2.

3. Если вибрация только одной из четырёх опор или двух диагональных опор превышает норму, ослабьте анкерные болты. Вибрация будет считаться квалифицированной, что указывает на ненадёжность опоры опоры, а также на то, что анкерные болты вызывают деформацию и вибрацию основания после затяжки. Плотно закрепите опору опоры, выровняйте и затяните анкерные болты.

4. Затяните все четыре анкерных болта на фундаменте, и уровень вибрации двигателя по-прежнему превышает норму. В это время проверьте, плотно ли прилегает муфта, установленная на удлинителе вала, к буртику вала. Если нет, то возбуждающая сила, создаваемая дополнительной шпонкой на удлинителе вала, приведет к превышению горизонтальной вибрации двигателя нормой. В этом случае уровень вибрации не будет слишком высоким, и после стыковки с ведущим устройством его уровень может часто снижаться, поэтому пользователю следует рекомендовать использовать этот вариант.

5. Если вибрация двигателя не превышает норму при испытании на холостом ходу, но превышает норму при испытании под нагрузкой, это может быть вызвано двумя причинами: во-первых, большим отклонением от соосности; во-вторых, наложением остаточного дисбаланса вращающихся частей (ротора) главного двигателя и остаточного дисбаланса ротора двигателя по фазе. После стыковки остаточный дисбаланс всей системы валов в одном и том же положении велик, и генерируемая сила возбуждения велика, вызывая вибрацию. В это время муфту можно отсоединить, повернув любую из двух муфт на 180°, а затем стыковать для испытания, и вибрация уменьшится.

6. Скорость (интенсивность) вибрации не превышает норму, но ускорение вибрации превышает норму, подшипник подлежит только замене.

7. Ротор двухполюсного двигателя высокой мощности имеет низкую жёсткость. При длительном простое ротор деформируется и может вибрировать при повторном запуске. Это связано с неправильным хранением двигателя. В обычных условиях двухполюсный двигатель хранится. Двигатель следует проворачивать каждые 15 дней, при этом каждый запуск должен быть выполнен не менее 8 раз.

8. Вибрация двигателя подшипника скольжения связана с качеством сборки подшипника. Проверьте наличие выступов на подшипнике, достаточный ли впуск масла в подшипник, правильность усилия затяжки подшипника, зазор подшипника и магнитную ось.

9. В целом, причину вибрации двигателя можно легко определить по значениям вибрации в трёх направлениях. Если горизонтальная вибрация велика, ротор разбалансирован; если вертикальная вибрация велика, фундамент установки неровный и некачественный; если осевая вибрация велика, качество подшипникового узла низкое. Это лишь простая оценка. Необходимо определить истинную причину вибрации, исходя из условий на месте эксплуатации и вышеупомянутых факторов.

10. После динамической балансировки ротора остаточный дисбаланс ротора фиксируется на роторе и не изменяется. Вибрация самого двигателя не изменяется при изменении местоположения и условий эксплуатации. Проблема вибрации может быть успешно решена на месте эксплуатации. Как правило, динамическая балансировка двигателя при ремонте не требуется. За исключением особых случаев, таких как неустойчивое основание, деформация ротора и т.д., требуется динамическая балансировка на месте или возврат на завод для обработки.

Аньхойская компания по производству постоянного магнитного электромеханического оборудования Минтэн (https://www.mingtengmotor.com/) производственные технологии и возможности обеспечения качества

Технология производства

1. Наша компания имеет максимальный диаметр обработки 4 м, высоту 3,2 метра и ниже. Вертикальный токарный станок с ЧПУ в основном используется для обработки основания двигателя. Чтобы обеспечить концентричность основания, вся обработка основания двигателя оснащена соответствующим обрабатывающим инструментом, низковольтный двигатель использует технологию обработки «одним падением ножа».

Для поковок валов обычно используются поковки из легированной стали марок 35CrMo, 42CrMo и 45CrMo. Каждая партия валов соответствует требованиям «Технических условий на поковки валов» к испытаниям на растяжение, ударную вязкость, твердость и другим испытаниям. Подшипники могут быть выбраны в соответствии с требованиями SKF, NSK и других импортных подшипников.

2. В качестве материала для ротора электродвигателя с постоянными магнитами нашей компании используется спеченный неодимовый бор (NdFeB) с высокой магнитной энергией и высокой внутренней коэрцитивностью. Стандартные марки: N38SH, N38UH, N40UH, N42UH и т.д. Максимальная рабочая температура составляет не менее 150 °C. Мы разработали профессиональную оснастку и направляющие приспособления для сборки магнитной стали и качественно проанализировали полярность собранного магнита с помощью разумных методов, чтобы обеспечить близкое относительное значение магнитного потока каждого пазового магнита, что обеспечивает симметрию магнитной цепи и качество сборки магнитной стали.

3. Для изготовления пробивного лезвия ротора используются высококачественные материалы для пробивки, такие как 50W470, 50W270, 35W270 и т. д., для изготовления сердечника статора формовочной катушки применяется метод пробивки по тангенциальному желобу, а для пробивного лезвия ротора применяется метод пробивки с помощью двойной матрицы, что обеспечивает однородность продукта.

4. Наша компания применяет специальное подъемное устройство собственной разработки в процессе внешнего прессования статора, которое позволяет безопасно и плавно поднять компактный статор внешнего прессования в основание машины; При сборке статора и ротора машина для сборки двигателя с постоянными магнитами спроектирована и введена в эксплуатацию самостоятельно, что позволяет избежать повреждения магнита и подшипника из-за всасывания магнита, а также ротора из-за всасывания магнита во время сборки.

Возможность обеспечения качества

1. Наш испытательный центр может проводить полнофункциональные типовые испытания двигателей с постоянными магнитами напряжением 10 кВ и мощностью 8000 кВт. Испытательная система использует компьютерное управление и режим обратной связи по энергии, что в настоящее время является передовой испытательной системой с передовыми технологиями и мощным потенциалом в области высокоэффективных синхронных двигателей с постоянными магнитами в Китае.

2. Мы внедрили надежную систему управления и прошли сертификацию системы менеджмента качества ISO 9001 и системы экологического менеджмента ISO 14001. Управление качеством направлено на постоянное совершенствование процессов, сокращение ненужных звеньев, повышение способности контролировать пять факторов, таких как «человек, машина, материал, метод и окружающая среда», и должно обеспечить «максимальное использование людьми своих талантов, максимальных возможностей, максимальных ресурсов, максимальных навыков и максимальных возможностей для окружающей среды».

Авторские права: Эта статья является перепечаткой оригинальной ссылки:

https://mp.weixin.qq.com/s/BoUJgXnms5PQsOniAAJS4A

Эта статья не отражает точку зрения нашей компании. Если у вас другое мнение или взгляды, пожалуйста, поправьте нас!