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1、1高压电动机振动原因分析及防范措施王晓丽 王 飞 高 勇 高利涛（内蒙古丰镇发电厂，内蒙古 丰镇 012100）摘 要 根据在发电厂从事多年电机检修工作的经验，并参考相关理论书籍认真分析总结出了三相异步高压电动机发生振动的原因及其相应的防范措施，可供借鉴。关键词 高压电动机；振动；原因分析；防范措施高压电动机是火电厂的主要电气设备之一，它能否安全可靠运行，直接影响发电厂的安全经济性。目前，随着机组容量的日趋大型化，高压电动机的振动问题尤为突出，而且规定相当严格精确，据丰镇发电厂不完全统计，高压电动机因振动值超标停运次数占高压电动机总故障次数的 70%左右，当然因高压电动机振动造成电动机零部件严
2、重损坏甚至电机烧损，被迫停运检修，经济损失则更大。1 高压电动机振动原因分析1.1 转子不平衡当转子的重力中心不在转轴的轴线上时，转子便出现不平衡而引起转子振动。即使转子静平衡再理想，常常还有残余的不平衡，这个残余的不平衡将产生离心力，离心力使转子产生动挠度，在转子达到额定转速时，动力挠度最大，离心力也达到最大，造成转子剧烈振动。对于水平转子来说，由于转子风叶重量 W 的影响（转子铁芯因加工工艺严格，一般不会影响平衡） ，经常有一个挠度 y，风叶的重心 S 偏离转轴的距离为 e，则风叶重心偏离旋转轴线的距离为 y+e，如图 1 所示：根据参考文献2可知p = m (1) ; =(y+e) 2
3、(2)则由(1) (2)可以得出：p = m(y+e) 2 (3)式中：p 为离心力；m 为风叶质量； 为角速度； 为角加速度。由理论力学可知，离心力与变形成正比，即： p = ky (4)代(3)入(4)得：m(y+e) 2 = ky 整理后：y = me 2 /（k - m 2） (5) 分析以上的方程式可知，转子不平衡将产生离心力，离心力会造成转子在转动时变形，即形成振动。1.2 定转子气隙不均匀当三相异步电动机定转子气隙不均匀时，造成旋转磁通不平衡，进而产生不平衡的电磁力，在该电磁力的作用下，电动机的转子就会发生振动，气隙不均匀程度越严重振动越大。造成电动机气隙不均匀的因素主要有定子铁
4、芯的中心轴线与前后轴承室中心轴线不在一条线、端盖偏心或轴承室跑套、轴颈变细、轴承间隙太大或轴承严重损坏、定子铁芯位移、轴瓦顶部间隙过小或瓦盖紧力过大等。1.3 转子笼条开焊或断裂高压电动机转子笼条开焊和断裂主要发生在电机启动过程中，笼条所受的应力超过了机械强度。笼条断裂应力包括热应力、焊接残余应力和交变应力三种。热应力是在电机启动过程中，因启动电流为额定电流的S ye图 1 重心偏离分析2图 2 转子受力图57 倍，由此而产生的损耗可使端环和笼条达到 200300的高温，从而使端环产生相当大的热变形，使笼条受到的一个弯曲应力；焊接残余应力是由于端环在焊接中局部受热而变形，焊好后因冷却收缩而造成
5、的弯曲应力；交变应力是在电机启动过程中低频循环应力，是一个两倍电流频率的脉动力，是笼条断裂的主要原因。电动机 转子笼条断裂后，将会造成转子本来平衡的力偶 F1 和 F2 失衡，除了产生切向力矩外，还会形成一个合力 F 使转子产生偏离轴线的运动进而振动。如图 2 所示。造成转子笼条断裂主要原因有产品性能差、焊接工艺不良、运行方式不当、或电动机频 启动等。1.4 定转子磁力中心不正对 三相异步电动机在正常运行过程中，定子与转子的磁力中心是重合的即正对的。只有这样，定子和转子相互之间才会只存在切向的电磁拉力，而不存在轴向电磁拉力，故电动机转子和定子不会发生轴向位移。如果电动机定转子磁力中心不正对，必
6、然产生轴向的电磁拉力，转子在该电磁力的作用下会发生轴向移动，如果轴承室没有太大轴向位移量，轴移运动受阻反弹引起振动，当然也会使轴承发热；定子会将这个轴向电磁拉力转化给定子外壳与其焊接处，这样也会引起震动。导致三相异步电动机定转子磁力中心不重合的原因主要有轴间距设计不对、定子铁芯轴向位移、轴承装配不到位、电机端盖变形或止口不清洁和轴瓦球面接触不好等。1.5 基础及电机座不好当激振频率 等于固有频率 n时，会发生共振。而 n2 = k/m 时，其中 k 为刚度，m 为系统本身质量。这样看来，如果基础的固有频率与电机的激振频率相同，就会产生共振；电机座的刚性不好，抗干扰能力差，也很容易引起电机振动。
7、1.6 机械方面原因机械方面的原因主要有联轴器联接不平衡和联轴器螺栓间隙不均匀两方面。如果电动机与泵体或风机的联轴器中心不正或端面的平行度不符合规定，就会造成电动机与泵体或风机的连接不平衡，电动机会产生强烈的振动，泵体或风机也会有相应的振动。造成联轴器中心不正的主要原因有电动机或泵体安装不好、电动机或泵体基础不牢固或检修人员未按规程找好中心等，当然电动机或泵体的转子弯曲也可归于此类；如果联轴器的螺栓与联轴器孔径的间隙彼此不等，那么，只有一部分螺栓来承担大部分扭矩，就会这样在转子轴上产生相当的不平衡力，从而引起电动机振动，当然泵体或风机也会受到一定的影响。2 高压电动机振动防范措施2.1 增设转
8、子动静平衡工序针对转子质量产生的振动，应该在高压电动机的大修中，做好转子静平衡和低速动平衡试验；在电动机启动后，必要时利用测振平衡仪做转子高速动平衡试验，尽可能消除转子质量不平衡因素。丰镇发电厂#3#6 炉引风机电机曾经振动值严重超标，多次通过做动平衡试验得以消除。2.2 强化电动机修后测气隙要求凡是大中修过的或更换轴承后的高压电动机必须通过三点或四点法测量其定转子气隙，并作好记录，用F1F2 F | avg| avg繁3公式 avg= 100%10%计算合格才行。2.3 保证电动机各部件的质量标准轴承或轴瓦间隙不能太大或太小，应按照检修规程测量和评价好坏；轴承或轴瓦磨损严重，滚动轴承必须更换
9、，滑动轴承必须重新浇铸和刮研；电动机端盖跑套必须进行刷镀，如果严重跑套必须重新加工轴承套；电动机轴颈变细，应进行补焊和重车，但要保证紧力精度；如果电动机大轴弯曲，应根据大轴弯曲程度和部位，考虑直轴还是换轴；对于定子铁芯位移的，应及时返厂重新焊接修理；对于转子笼条或端环开焊，应采用先进的装配方式和焊接工艺；对于轴瓦球面接触不好，应进行认真研磨，尽量避免线接触或个别点接触，确保面接触良好， ；其它各部件标准应认真参照检修规程或者产品出厂说明。2.4 消除机械方面原因 联轴器的中心不正，一方面加大检修人员的培训力度，把工艺要求学好，把检修技术学精；一方面采用先进的科学仪器，采用磁性联轴器进行找正可有
10、效的提高准确度，效果不错。联轴器螺栓间隙不等，应提高加工精度，使其间隙尽可能的均匀，并定期进行检查和更换。2.5 强化设备运行使用管理电动机笼条端环开焊或断裂主要原因是运行使用管理不当造成的。因此，电厂必须强化运行使用管理工作，协同相关技术人员制定并执行系列合理的设备运行管理制度，诸如严禁设备带负荷重载启动、严禁设备频繁启动、严禁瞬间正反转切换等制度。2.6 提高检修工艺努力提高检修人员的专业理论知识和实际检修工艺水平，并做到两者的有机结合，进而相互促进。在轴瓦检修工作中严格执行刮瓦、研瓦、再刮瓦的循环工序，保证轴瓦各部间隙符合规程标准，每次大修前应该对电动机基础进行测频，如有固有频率发生变化
11、，利用大修机会提高基础刚度，彻底消除发生共振的可能。3 结束语解决三相异步高压电动机振动是个综合性的问题，它与设备的结构设计、配件的质量、设备的基础建和运行方式及使用管理、检修人员的检修水平和采取的防范措施都有很大的关系，强化这方面的分析研究，对发电厂的安全经济和稳定运行有着现实的意义。参考书目1哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.高等教育出版社.19882山西电力工业局.电机检修.中国电力出版社.19983赵家礼.电动机故障诊断与修理.机械工业出版社.19944内蒙古电业管理局.转动机械检修技术.火电厂检修技术培训教材.19945内蒙古电力技术编委会.给水泵的振动原因及防范措施.内蒙古电力技术总 70 期.1993作者简介王晓丽(1970 年 11 月),女,内蒙古,1990 年 7 月毕业于内蒙电校热动专业专业，现从事化学设备检修技术工作。4
