朱明峰（中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司,天津　300457）

電機(jī)變頻改造后的振動(dòng)分析與解決

朱明峰
（中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司,天津300457）

摘要：應(yīng)用多通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)故障診斷系統(tǒng)分析電機(jī)變頻改造后振動(dòng)超標(biāo)的原因，并通過現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡進(jìn)行整改，使電機(jī)運(yùn)行正常。

關(guān)鍵詞：電機(jī)變頻；振動(dòng)；現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡

1　概述

泵與風(fēng)機(jī)所消耗的電能幾乎占到電廠廠用電的70～80%，由于設(shè)計(jì)等原因，電機(jī)普遍存在大馬拉小車的現(xiàn)象。由于普通三相異步電機(jī)性能并不能完全符合變頻調(diào)速的需要，在變頻改造后會(huì)產(chǎn)生一些問題。

山東?；瘓F(tuán)熱電公司三電廠共有3臺(tái)650t/h流化床鍋爐，每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)2400kW一次風(fēng)機(jī)和2臺(tái)1400kW二次風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)門調(diào)節(jié)流量。2014年，中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司對(duì)12臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行了變頻節(jié)能改造。改造后1#爐1#二次風(fēng)機(jī)在頻率37Hz左右時(shí)振動(dòng)超標(biāo)。最后分析可能是電機(jī)和風(fēng)機(jī)存在動(dòng)平衡問題，決定對(duì)其進(jìn)行故障診斷。

2　振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析

2.1振動(dòng)監(jiān)測(cè)

對(duì)電機(jī)軸伸端、風(fēng)機(jī)軸伸端、電機(jī)自由端的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了在線監(jiān)測(cè)，所用設(shè)備為LC-8000多通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)故障診斷系統(tǒng)。典型振動(dòng)數(shù)據(jù)見表1，典型頻譜圖見圖1。

表1　振動(dòng)數(shù)據(jù)表

2.2振動(dòng)故障分析

2.2.1振動(dòng)頻譜圖基礎(chǔ)知識(shí)

（1）以一倍頻為主頻，二倍頻為輔頻或二倍頻幾乎為零，該波形產(chǎn)生的原因多為動(dòng)不平衡，可通過動(dòng)平衡校正來減小振動(dòng)。

（2）以二倍頻為主頻，一倍頻為輔頻或與二倍頻相差不大。該波形產(chǎn)生的原因可能是聯(lián)軸器對(duì)中誤差太大，需重新找正。

（3）以三倍以上的高倍頻為主頻，一倍頻和二倍頻很小或幾乎為零。該波形產(chǎn)生的原因多數(shù)是地腳螺絲或基礎(chǔ)松動(dòng)，需要重新加固。

（4）強(qiáng)烈的徑向振動(dòng)，特別是垂直方向，出現(xiàn)3～10倍頻，有時(shí)含有1/2倍頻、3/2倍頻等分?jǐn)?shù)倍頻分量，軸向振動(dòng)很小或正常。該波形產(chǎn)生的原因可能是軸瓦或軸承間隙過大引起的機(jī)械松動(dòng)，這時(shí)則需要重新修刮軸瓦或更換軸承。

2.2.2振動(dòng)故障分析

振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，該電機(jī)當(dāng)天振動(dòng)并未超標(biāo)，但軸伸端振動(dòng)略高，且以一倍頻振動(dòng)為主，其它分量較小。該電機(jī)在變頻工況下存在一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)間（工作轉(zhuǎn)速在1102～1117r/min，相應(yīng)工作頻率在36.5～37Hz，一倍頻約為18.5Hz），電機(jī)在此區(qū)間運(yùn)行時(shí)，軸伸端水平方向空載振動(dòng)47μm，比最高轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)還大，帶負(fù)載后振動(dòng)最高達(dá)60μm。

根據(jù)頻譜特點(diǎn)，判定電機(jī)動(dòng)平衡不良，且在1117r/min附近存在臨界區(qū)，可通過現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡來解決。

注：轉(zhuǎn)子在一定轉(zhuǎn)速下，某一階固有頻率可被轉(zhuǎn)子的不平衡激起來，這個(gè)與固有頻率有關(guān)的轉(zhuǎn)速就叫臨界轉(zhuǎn)速。對(duì)于現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)子上的各點(diǎn)的振幅達(dá)到最大值時(shí)的轉(zhuǎn)速并不相等，而是存在一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)間。

3　處理措施及效果

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的原理一般為影響系數(shù)法，其過程分四步：（1）首先測(cè)轉(zhuǎn)子的振幅和相位；（2）給轉(zhuǎn)子加一個(gè)試重，造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)向量發(fā)生變化，測(cè)取加試重后的振幅和相位；（3）求出轉(zhuǎn)子原始不平衡質(zhì)量的大小和位置；（4）在原始不平衡的反方向，加一個(gè)平衡質(zhì)量，使轉(zhuǎn)子得到平衡。

目前現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡可以直接使用相關(guān)的動(dòng)平衡分析系統(tǒng)進(jìn)行，其功能非常強(qiáng)大。除了具備上文中用到的幅值譜及相位譜監(jiān)測(cè)功能外，動(dòng)平衡分析系統(tǒng)還能根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)子參數(shù)（沒有也可以估算），結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，自動(dòng)估算出合理的動(dòng)平衡試重質(zhì)量及相位，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算需加配重的質(zhì)量及相位，是兼有判斷功能及處理功能的理想工具。

對(duì)本項(xiàng)目，選取電機(jī)軸伸端風(fēng)扇后盤作平衡面，估算試重為200g，加試重后測(cè)得平衡配重為90°處加251g，考慮到焊條重量，加配重230g。再次開機(jī)，測(cè)得最高轉(zhuǎn)速下水平方向振幅16μm，臨界區(qū)域振幅不超過25μm；帶負(fù)荷后振動(dòng)雖有所上升，但比動(dòng)平衡前明顯降低，最大振動(dòng)不超過35μm，滿足了生產(chǎn)需要。

4　結(jié)束語

電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)是一種常見故障，引起電機(jī)振動(dòng)的原因比較復(fù)雜，軸對(duì)中不理想、基礎(chǔ)松動(dòng)、軸瓦間隙過大、軸瓦緊力不足等都可能引起振動(dòng)超標(biāo)，但主要原因仍是轉(zhuǎn)子不平衡。但變頻器改造后，由于電機(jī)工作頻率變寬，轉(zhuǎn)速變化范圍大，很可能在臨界轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，振動(dòng)會(huì)加劇，問題就會(huì)顯現(xiàn)出來。通過現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，可使普通電機(jī)滿足變頻工況的使用要求?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡是旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷和維護(hù)的有效手段，是消除現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)振動(dòng)的一項(xiàng)重要措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓捷，張瑞林等.旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理及其診斷技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[2]安勝利，楊黎明.轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社,2007.

作者簡(jiǎn)介：朱明峰（1980—），男，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），工學(xué)碩士。