李小輝 王澤威 王曉輝

摘要：利用噪聲頻譜分析噪聲成分，并與電機(jī)振動(dòng)頻譜和電機(jī)固頻頻譜相對(duì)照分析原因，又計(jì)算定子諧波頻率反向驗(yàn)證分析結(jié)果。采取相應(yīng)修理措施實(shí)踐驗(yàn)證分析結(jié)果。

Abstract： The noise component is analyzed by noise spectrum， and the cause is analyzed in comparison with the vibration spectrum of the motor and the solid-frequency spectrum of the motor. The results of the verification of the stator harmonic frequency are verified. Appropriate repair measures are taken to verify the results of the analysis.

關(guān)鍵詞：電磁噪聲；頻譜

Key words： electromagnetic noise；spectrum

中圖分類號(hào)：TM341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）29-0151-03

噪聲是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的，再通過(guò)空氣或其它彈性介質(zhì)才能傳播到人的耳朵。它由很多雜亂無(wú)章的單調(diào)聲音混合而成。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)污染環(huán)境的噪聲提出了越來(lái)越高的要求與限制，由于工廠電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲是工廠現(xiàn)場(chǎng)的噪聲聲源之一，所以用戶對(duì)電機(jī)噪聲要求越來(lái)越高。每個(gè)電機(jī)廠會(huì)在電機(jī)裝配好后對(duì)電機(jī)做出廠試驗(yàn)，只有出廠試驗(yàn)合格后電機(jī)才能出廠。在出廠試驗(yàn)中有許多項(xiàng)考核指標(biāo)，在噪聲指標(biāo)是個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)，如果噪聲超標(biāo)是不能出廠的。

根據(jù)電機(jī)噪聲產(chǎn)生的不同方式，大致可把其噪聲分為三大類：①電磁噪聲；②機(jī)械噪聲；③空氣動(dòng)力噪聲。每一類噪聲的聲波來(lái)源自電機(jī)上不同部位振動(dòng)。每一種噪聲源都有與之相對(duì)應(yīng)的特定頻率，并且針對(duì)各種噪聲有各自不同的治理辦法。但是，實(shí)施盲目的修理只會(huì)勞而無(wú)功，延長(zhǎng)電機(jī)修理時(shí)間耽誤交貨期，給公司造成損失。只有對(duì)電機(jī)噪聲進(jìn)行頻譜分析，從電機(jī)雜亂的噪聲中尋找并判斷主要的噪聲來(lái)源，才能使電機(jī)噪聲治理有的放矢。所以，工廠電機(jī)噪聲超標(biāo)時(shí)必須對(duì)噪聲作成分分析，找尋主噪聲來(lái)源，并針對(duì)相關(guān)頻率做出修理方案，為電機(jī)后續(xù)改進(jìn)提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

下面以我廠一臺(tái)噪聲超標(biāo)的電機(jī)，采用頻譜分析方法對(duì)電機(jī)修理為實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

最近廠里有一臺(tái)YB400-14 200kW 380V出廠試驗(yàn)時(shí)電機(jī)噪聲超標(biāo)，不合格不能出廠。由于過(guò)去同等型號(hào)和功率檔的電機(jī)以前也制造過(guò)，以前制造的電機(jī)噪聲并沒(méi)有超標(biāo)，但是現(xiàn)在同型號(hào)的電機(jī)噪聲超標(biāo)。首先，把以前制造的電機(jī)與當(dāng)前制造的電機(jī)相對(duì)比分析，得出前后兩次電機(jī)的相互區(qū)別是：以前電機(jī)采用鑄鐵機(jī)座而這回電機(jī)采用鋼板機(jī)座。這種僅僅改變了電機(jī)機(jī)座的材料就造成電機(jī)噪聲超標(biāo)的情況使設(shè)計(jì)人員一時(shí)感到無(wú)法處理，于是這個(gè)問(wèn)題交由我們振動(dòng)室治理。

我們初步分析，以前的電機(jī)和現(xiàn)在的電機(jī)中的風(fēng)扇和風(fēng)罩這些空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)部件加工尺寸和安裝尺寸并沒(méi)有改變，所以現(xiàn)在電機(jī)與以前電機(jī)相比噪聲超標(biāo)，不是風(fēng)扇和端罩流體造成的空氣噪聲導(dǎo)致噪聲超標(biāo)。第二步考慮是否是零部件剮蹭造成噪聲超標(biāo)。于是，我們把電機(jī)各個(gè)零部件拆檢，發(fā)現(xiàn)各個(gè)零部件并沒(méi)有變形和刮蹭，軸承沒(méi)有異聲，這樣排除了電機(jī)噪聲超標(biāo)是由于機(jī)械剮蹭造成的。那電機(jī)只剩下電磁噪聲這一個(gè)因素。

我們初步判斷和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)人員的反饋，初步判斷電機(jī)噪聲超標(biāo)是因?yàn)殡姍C(jī)電磁造成的。電磁噪聲是因?yàn)殡姶胖C波振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。電機(jī)的電磁諧波振動(dòng)是電機(jī)轉(zhuǎn)子的氣隙磁場(chǎng)作用于電機(jī)鐵心產(chǎn)生的電磁力波所引發(fā)的。在感應(yīng)電機(jī)中，電磁力波可沿鐵心的徑向、切向和軸向引起振動(dòng)力波，其中徑向力波起主要作用。當(dāng)徑向力波頻率與定子鐵心和機(jī)座的固有頻率接近或相同時(shí)，會(huì)發(fā)生共振，此時(shí)鐵心振動(dòng)和輻射將大大增加，噪聲也增大。

具體來(lái)說(shuō)電機(jī)電磁噪聲超標(biāo)是源自定子鐵心共振還是機(jī)座共振。因?yàn)樵肼晛?lái)源不同所采取的治理措施就不同，這就需要采集電機(jī)噪聲頻譜進(jìn)行分析研究后作出判斷。

針對(duì)我廠來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有頻譜分析儀器以前，我廠處理電機(jī)電磁噪聲超標(biāo)時(shí)，會(huì)把所有想到的治理措施都采取一番，但是這些治理措施基本上都是針對(duì)鐵芯共振的。電機(jī)治理后，有的電機(jī)有效但是也有的電機(jī)采取措施后并沒(méi)有效。技術(shù)人員也不能肯定：采取措施后電機(jī)噪聲還超標(biāo)，這是由于這些治理措施實(shí)施的不到位還是振動(dòng)源判斷錯(cuò)，工作具有盲目性。

現(xiàn)在我司采購(gòu)了B&K;的振動(dòng)測(cè)試儀，設(shè)計(jì)人員可以利用先進(jìn)儀器采集電機(jī)噪聲頻譜、電機(jī)振動(dòng)頻譜和電機(jī)固有頻率頻譜，通過(guò)這三個(gè)頻譜相互對(duì)照分析找原因。

測(cè)試環(huán)境和測(cè)試要求：

①測(cè)試工具：B&K;振動(dòng)測(cè)試儀和4個(gè)振動(dòng)傳感器；

②測(cè)試環(huán)境待測(cè)電機(jī)周圍沒(méi)有其他電機(jī)運(yùn)行造成噪聲干擾；

③在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，距離電機(jī)中心1米處測(cè)量電機(jī)噪聲頻譜；

④四個(gè)傳感器安置在電機(jī)上下水平、垂直四個(gè)位置，測(cè)量電機(jī)振動(dòng)；

⑤敲擊電機(jī)機(jī)座獲得電機(jī)固有頻率譜。

電機(jī)運(yùn)行半小時(shí)后，測(cè)量的噪聲頻譜如圖1。

從電機(jī)噪聲頻譜中看出，有高點(diǎn)的頻率很多，但是在這些高點(diǎn)頻率中，對(duì)噪聲起主要作用的頻率為：786Hz、 1.47kHz；通過(guò)分析這幾個(gè)頻率的來(lái)源去判斷電機(jī)噪聲的源頭。

隨后，把振動(dòng)傳感器粘到機(jī)座表面，測(cè)量電機(jī)表面的振動(dòng)。測(cè)試頻率如圖2。

從電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)頻譜（測(cè)點(diǎn)在機(jī)殼表面）可以看出：

從振動(dòng)頻譜中看出：電機(jī)機(jī)座表面振動(dòng)頻譜主要振動(dòng)頻率是：786Hz、1.47kHz。

電磁方案定子槽數(shù)105轉(zhuǎn)子槽數(shù)96，通過(guò)利用電磁分析軟件計(jì)算：電機(jī)定子諧波頻率有：785Hz和1471Hz。

從噪聲頻譜和振動(dòng)頻譜兩個(gè)頻譜分析：電機(jī)振動(dòng)與電機(jī)噪聲頻譜中主要因素頻率相同，都是786Hz、1.47kHz和1.771Hz。由此就驗(yàn)證了這臺(tái)電機(jī)的噪聲主要成分是電機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的。再把電機(jī)定子諧波頻率上面兩個(gè)頻譜相對(duì)照，可以確定這個(gè)電機(jī)的噪聲超標(biāo)是由于電磁噪聲造成。

確定電機(jī)噪聲超標(biāo)是電磁噪聲的原因后，需要進(jìn)一步分析，電機(jī)電磁噪聲是由定子諧波與機(jī)座共振還是與定子鐵芯共振產(chǎn)生，這就需要根據(jù)機(jī)座固頻與定子鐵芯固頻來(lái)判斷。由于，電機(jī)的機(jī)座在電機(jī)的最外面，電機(jī)的機(jī)座固頻與定子鐵芯固頻相比，機(jī)座的固頻是好測(cè)量的。所以先測(cè)量機(jī)座的固頻。

振動(dòng)傳感器吸在機(jī)座上，用力錘敲擊機(jī)座得到機(jī)座的沖擊頻譜。

電機(jī)機(jī)座固頻譜如圖4。

分析：電機(jī)機(jī)座在頻率786Hz處有峰值，初步判斷頻率786Hz是電機(jī)的固頻。

電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出，振動(dòng)傳感器吸在定子鐵芯上，用力錘敲擊定子鐵芯得到定子鐵芯的沖擊頻譜。

從上面的定子鐵芯的沖擊頻譜看出：190Hz和270Hz處頻譜曲線有峰值，這兩個(gè)頻率可能是定子鐵芯的固有頻率；并且在785Hz附近頻譜曲線沒(méi)有峰值。

初步判斷電機(jī)噪聲超標(biāo)的原因是：定子諧波與機(jī)座固頻接近，發(fā)生共振導(dǎo)致的。有了噪聲的主要來(lái)源，就有針對(duì)性的措施處理。

電機(jī)已經(jīng)干好，改變地那幾定子諧波頻率很困難了，最好的辦法就是改變機(jī)座的固頻，這回采取的方法是加強(qiáng)機(jī)座剛度，提高機(jī)座的固頻。

針對(duì)這臺(tái)電機(jī)的機(jī)座提高剛度的辦法最直接就是增加支撐筋，電機(jī)剛度提高后測(cè)試機(jī)座的固頻，頻譜如圖6。

從頻譜上可以看出，隨著機(jī)座的剛度提高，機(jī)座的固有頻率升高。固頻由以前的786Hz上升到830Hz附近。電機(jī)機(jī)座加固后，機(jī)座固頻與電機(jī)定子諧波頻率786Hz錯(cuò)開(kāi)，電機(jī)振動(dòng)減小，電磁噪聲減弱。

電機(jī)修理后重新進(jìn)試驗(yàn)站測(cè)空氣噪聲，噪聲減小達(dá)標(biāo)后電機(jī)出廠。

這個(gè)電機(jī)修理的例子雖然簡(jiǎn)單，但是能說(shuō)明設(shè)計(jì)人員可以利用電機(jī)的噪聲頻譜、振動(dòng)頻譜和電機(jī)的固有頻率，分析出電機(jī)噪聲超標(biāo)的主要原因，有針對(duì)性的解決電機(jī)噪聲超標(biāo)地問(wèn)題。使設(shè)計(jì)人員由以前盲目治理電機(jī)噪聲變成有目的地治理電機(jī)噪聲，不僅僅縮短電機(jī)的修理時(shí)間，為以后的電機(jī)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

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