两极高压感应电机振动问题分析及处理

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1、两极高压感应电机振动问题分析及处理崔龙妹上海交通大学自动化系摘要：高压电机生产和运行过程中，经常会遇到振动超标的问题，尤其是对于两极电机。振动问题，会对电机的轴承、绝缘、机械部件等造成损害，影响电机性能和使用寿命，给电机运行的可靠性和持续性造成威胁。引起电机振动的原因比较复杂，有机械方而、电气方而和棊础状况等因素，需要在故障检修时通过一些测试手段找出振动原因，并且针对不同原因采取不同的处理办法，从而及时有效的解决振动问题。常用的振动测试手段是将振动传感器采集的信号进行频谱分析，再结合经验，找出可能的

2、振源。后续通过对振源或者电机系统进行处理，来解决振动问题。关键词：振动;高压电机;频谱;作者简介：崔龙妹(1988-),河北人，女，工程硕士在读，研究方向为控制理论与控制工程，目前在ABB高压电机有限公司做产品技术支持工作。0引言电机是电动机和发电机的统称，就感应电机而言，绝大部分作为电动机运行。所以电机的振动问题，大多数是电动机的振动问题。高压感应电机原理简单、运行可靠，在各行各业有广泛应用。感应电机作为一种旋转设备，在运行屮发生振动，只要在标准允许的范围内，是可以接受的。但是超过标准允许值，则可

3、能产生严重危害。电机振动问题，是高速感应电机常出现的一个问题，尤其是对于两极电机。电机的振动问题，给电机运行的可靠性和持续性造成很大威胁，长期网扰着电机厂商和用户。电机振动问题的危害，主要总结为以下几个方面[1-3]:(1)损坏电机轴承:振动过大时，振动直接传递给轴承，造成轴承异常的磨损，降低使用寿命；(2)损坏电机绝缘:振动过大，会造成定子端部松动，绝缘间隙变化，绝缘电阻降低，甚至造成绝缘摩擦、破损、击穿等；(1)损坏机械部件:振动过大，会影响处在振动中的各个部件。比如一些紧固螺栓可能松脱，焊接点

4、可能被震裂，零部件的磨损增加等；(2)降低电机效率：电磁原因造成的振动问题，会造成电机异常发热，浪费能量,降低效率；(3)损坏负载设备:振动往往会传输到被电机驱动的负载设备，影响负载设备的正常运行；(4)增加噪音:过大的振动，还会产生过大的噪音，影响工作人员的操作环境，以及现场某些设备的正常运行。1电机振动原根据振动理论，如果维持振动的能量是由外界激振力提供的，这种振动称为强迫振动。如果维持振动的能量是由系统自身运动提供的，这种振动称为自激振动。电机的振动问题主要是强迫振动造成的。另外，电机设计中，

5、径向为激振力的主要方向，轴向一般情况下振动值不会超过径向。如果轴向发生振动超标，通常会涉及到部件振动或者部件故障。引起电机振动问题的原因很多，总体来说分为机械振动和电磁振动。就目前ABB设计范围的高压电机而言，主要考虑由转子不平衡引起的机械振动和由电磁力引起的电磁振动。1.1转子不平衡U1转子不平衡是由转动部件质量偏心或出现缺损造成，如转子、风扇等加工制造上的公差、组装安装不当、转动件运转时的变形等。转子不平衡激振力是转速的函数，因此频谱中以稳定的基频分量(IX)为主，其它倍频幅值很小。在振动测试分

6、析中，可以通过断电降速实验得到不平衡响应频谱、轴心轨迹等来判断。对于转子不平衡造成的振动问题，可以利用平衡校验方法进行处理，加平衡块或减平衡块来解决。有时加减平衡块无法解决的，可能需要对转子部件重新加工，使其动平衡达到要求。1.2电磁力电磁振动是两极电机2倍频(2X)振动的主要原因。两极电机的磁场在气隙中分布不均匀，棊波磁密的作用力以正弦波规律在阅周上分布，频率为供电电源的两倍。基波磁密随着电动势增加而增加，所以对于同一台电机来说，电磁振动的振幅会随着电源电压的增大而逐渐增大。感应电机不可避免会受到

7、电磁力激励，理论上激励的方向只沿着电机的径向。频谱中以2倍频（2X）为主，其它倍频幅值很小。在振动测试分析中，可以通过降压实验来正向判定或者通过断电降速实验排除法判定。1.3共振共振是指机械系统所受激励的频率与该系统的某阶阀有频率相接近时，系统振幅显著增大的现象。各种电机标准都有与共振问题相关的规定。共振已在电机设计时避开或者即使无法避开也满足设计准则。有时候如果不平衡激振力或者电磁激励很小，但是仍产生了大的振动，很可能是因为共振，才会在小激励下也产生很大的振幅。共振问题分析的步骤是找出激振频率和共

8、振部件，对应的解决方法是降低激振力和改变共振部件的频率，分析时可以借助ANSYS软件分析结果或者模态测试结果确定共振的部件。2案例分析及处理2.1振动分析常用方法振动传感器采集到的信号，通过振动软件分析，可以获得信号的频谱阁和波德图。频谱反映了复杂信号所含频率分量，即振动信号的频域特性。不同故障具有不同的频率特征，因此频谱分析已经成为故障诊断的基木工具，在故障诊断中得到广泛应用。将振动幅值和相位随转速的变化情况以图形的方式表达出来，即可得到波德图，又称相频图。波德图可