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

電機變頻改造后的振動分析與解決

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)用多通道振動監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)分析電機變頻改造后振動超標(biāo)的原因，并通過現(xiàn)場動平衡進(jìn)行整改，使電機運行正常。

關(guān)鍵詞：電機變頻；振動；現(xiàn)場動平衡

1　概述

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

山東?；瘓F(tuán)熱電公司三電廠共有3臺650t/h流化床鍋爐，每臺鍋爐配置2臺2400kW一次風(fēng)機和2臺1400kW二次風(fēng)機，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12臺風(fēng)機電機進(jìn)行了變頻節(jié)能改造。改造后1#爐1#二次風(fēng)機在頻率37Hz左右時振動超標(biāo)。最后分析可能是電機和風(fēng)機存在動平衡問題，決定對其進(jìn)行故障診斷。

2　振動監(jiān)測與分析

2.1振動監(jiān)測

對電機軸伸端、風(fēng)機軸伸端、電機自由端的振動狀態(tài)進(jìn)行了在線監(jiān)測，所用設(shè)備為LC-8000多通道振動監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)。典型振動數(shù)據(jù)見表1，典型頻譜圖見圖1。

表1　振動數(shù)據(jù)表

2.2振動故障分析

2.2.1振動頻譜圖基礎(chǔ)知識

（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)生的原因多為動不平衡，可通過動平衡校正來減小振動。

（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，需要重新加固。

（4）強烈的徑向振動，特別是垂直方向，出現(xiàn)3～10倍頻，有時含有1/2倍頻、3/2倍頻等分?jǐn)?shù)倍頻分量，軸向振動很小或正常。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械松動，這時則需要重新修刮軸瓦或更換軸承。

2.2.2振動故障分析

振動監(jiān)測結(jié)果顯示，該電機當(dāng)天振動并未超標(biāo)，但軸伸端振動略高，且以一倍頻振動為主，其它分量較小。該電機在變頻工況下存在一個臨界轉(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），電機在此區(qū)間運行時，軸伸端水平方向空載振動47μm，比最高轉(zhuǎn)速時振動還大，帶負(fù)載后振動最高達(dá)60μm。

根據(jù)頻譜特點，判定電機動平衡不良，且在1117r/min附近存在臨界區(qū)，可通過現(xiàn)場動平衡來解決。

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，這個與固有頻率有關(guān)的轉(zhuǎn)速就叫臨界轉(zhuǎn)速。對于現(xiàn)實的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)子上的各點的振幅達(dá)到最大值時的轉(zhuǎn)速并不相等，而是存在一個臨界轉(zhuǎn)速區(qū)間。

3　處理措施及效果

現(xiàn)場動平衡的原理一般為影響系數(shù)法，其過程分四步：（1）首先測轉(zhuǎn)子的振幅和相位；（2）給轉(zhuǎn)子加一個試重，造成轉(zhuǎn)子振動向量發(fā)生變化，測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，加一個平衡質(zhì)量，使轉(zhuǎn)子得到平衡。

目前現(xiàn)場動平衡可以直接使用相關(guān)的動平衡分析系統(tǒng)進(jìn)行，其功能非常強大。除了具備上文中用到的幅值譜及相位譜監(jiān)測功能外，動平衡分析系統(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)場運行數(shù)據(jù)，自動估算出合理的動平衡試重質(zhì)量及相位，進(jìn)而準(zhǔn)確計算需加配重的質(zhì)量及相位，是兼有判斷功能及處理功能的理想工具。

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

4　結(jié)束語

電機振動超標(biāo)是一種常見故障，引起電機振動的原因比較復(fù)雜，軸對中不理想、基礎(chǔ)松動、軸瓦間隙過大、軸瓦緊力不足等都可能引起振動超標(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)速下運行，振動會加劇，問題就會顯現(xiàn)出來。通過現(xiàn)場動平衡，可使普通電機滿足變頻工況的使用要求?，F(xiàn)場動平衡是旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷和維護(hù)的有效手段，是消除現(xiàn)場電機振動的一項重要措施。

參考文獻(xiàn)：

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

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

作者簡介：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。