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        HXN5機車交流電機振動分析及處置

        2019-03-08 02:52:02朱惠民
        西部論叢 2019年6期
        關(guān)鍵詞:動平衡電磁振動

        朱惠民

        摘 要:隨著公司對HXN5機車C5修、C6修的開展,機車檢修公司承修的交流電機種類以及數(shù)量均大幅度增加,在交流電機試驗時常發(fā)生電機振動大的情況,本文從機械、電磁這兩方面出發(fā)對電機異常振動產(chǎn)生的原因進行系統(tǒng)分析,總結(jié)出故障判斷方法并且制定相應(yīng)的解決方案。

        關(guān)鍵詞:交流電機 振動 動平衡 電磁

        1 概述

        隨著公司對HXN5機車C5修、C6修的開展,機車檢修公司承修的交流電機種類以及數(shù)量均大幅度增加,在交流電機試驗時經(jīng)常發(fā)生電機振動大的情況(以下簡稱振動),電機返工帶來較大的人工以及物料損失,且對生產(chǎn)造成影響,為此非常有必要對電機異常振動產(chǎn)生的原因進行系統(tǒng)分析,總結(jié)出故障判斷方法并且制定相應(yīng)的解決方案。

        2 原因分析

        在進行振動分析前,首先需要判別是機械方面引起的振動還是電磁方面引起的振動,具體方法如下:使用變頻器將電機轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速,同時將變頻器輸出電壓設(shè)置為電機額定電壓,然后關(guān)斷變頻器電源,如振動消失即可判斷為電磁方面引起的振動,如振動未消失則為機械方面引起的振動。

        2.1 電磁振動的原因及判斷方法

        (1)裝配氣隙不均勻。電機裝配氣隙不均勻?qū)a(chǎn)生單邊磁拉力將轉(zhuǎn)子拉向一側(cè),使軸承一側(cè)始終受力嚴(yán)重,加快軸承的損壞同時引起振動和噪聲。判斷方法如下:使用樣板或者塞尺測量定轉(zhuǎn)子兩端槽口處氣隙是否均勻,如果電機密封性較好則需拆解檢查。

        (2)鼠籠導(dǎo)條斷裂。鼠籠導(dǎo)條斷裂后,斷裂導(dǎo)條不再產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此斷裂導(dǎo)條無電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生,造成轉(zhuǎn)子整體力矩不平衡,進而造成電機振動大。判斷方法如下:目視檢查轉(zhuǎn)子兩端導(dǎo)條與端環(huán)焊接處有無裂縫;如目視檢查未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷,則使用鐵榔頭輕輕敲擊導(dǎo)條與端環(huán)焊接處,如導(dǎo)條焊接良好則敲擊聲“清脆”,如導(dǎo)條斷裂或存在裂紋則敲擊聲“沉悶”。

        (3)三相繞組不平衡。電機三相繞組內(nèi)部如發(fā)生匝間短路、相間短路、線圈斷路等故障時會造成三相電流不平衡,在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上產(chǎn)生的電磁力矩不平衡,進而造成電機振動大。判斷方法如下:使用雙臂電橋測量三相相電阻或者三相線電阻,計算三相電阻不平衡度是否超限。如未超限,則計算額定電壓額定頻率下的三相空載電流不平衡度是否超限。

        (4)三相電源電壓不平衡。三相電源電壓不平衡將會造成旋轉(zhuǎn)磁場畸變,在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上產(chǎn)生的電磁力矩不平衡,進而造成電機振動大。判斷方法如下:使用FLUKE表檢測變頻器輸出的三相電源電壓值是否平衡、電壓波形是否存在畸變、相位是否異常。

        2.2 機械振動的原因及判斷方法

        (1)電機安裝不良。檢查電機安裝底腳是否緊固、平整,檢查基礎(chǔ)臺面是否傾斜,檢查被試電機是否與其他工件接觸。

        (2)機械接磨。手動盤轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子或者使用變頻器驅(qū)動電機低速轉(zhuǎn)動,如存在明顯的機械卡滯或接磨聲則可判斷為接磨引起的振動。

        (3)轉(zhuǎn)軸彎曲變形。將磁力座固定在電機端蓋或者機座上,將百分表安裝在磁力座上后對準(zhǔn)電機軸伸,校零后測量轉(zhuǎn)軸跳動量是否超限。

        (4)軸承運轉(zhuǎn)異常。使用聽筒聽電機兩端軸承蓋處有無異音傳出;使用測振儀測量電機振動值,從軸承蓋處向電機中間依次測量,如果振動值逐步減小,則可以判斷振源來自軸承處。

        (5)轉(zhuǎn)子不平衡力矩大。上述的故障種類均排查后如仍未找到故障原因,則需將電機拆解后轉(zhuǎn)子復(fù)做動平衡,為了避免動平衡機聯(lián)接法蘭的裝配對轉(zhuǎn)子動平衡量的影響,將轉(zhuǎn)子軸伸和法蘭盤0°聯(lián)接以及180°聯(lián)接各一次,兩次數(shù)據(jù)均在范圍內(nèi)才可判斷轉(zhuǎn)子超差。

        3 解決方案

        3.1 電磁振動的解決方案

        (1)裝配氣隙不均勻解決方案。此類故障一般是端蓋裝配造成的,電機拆解后先檢查電機兩端端蓋止口以及機座止口有無殘漆、飛邊、毛刺、磕碰等缺陷,如存在缺陷則消除缺陷即可。如無明顯缺陷,則需測量端蓋止口和機座止口圓度以及配合間隙是否超限,如超限則根據(jù)工藝對止口進行加工修復(fù)。

        (2)鼠籠導(dǎo)條斷裂解決方案。針對此類故障,通過鼠籠壓裝來更換鼠籠,在鼠籠壓裝前需嚴(yán)格進行轉(zhuǎn)軸以及鼠籠相關(guān)尺寸的測量,確保轉(zhuǎn)軸和鼠籠內(nèi)孔有效配合,同時在鼠籠冷卻過程中需定時對鎖緊螺母進行扭矩緊固,避免壓裝后硅鋼片松散。

        (3)三相繞組不平衡解決方案。此類故障常發(fā)生于繞組槽口處以及匯流環(huán)焊接處,對于使用使用成型繞組的電機,如HXN5機車主輔發(fā)電機定子,如發(fā)生三相繞組不平衡的情況可以采取局部修復(fù)的方式更換故障線圈來進行電機修復(fù);對于使用漆包線繞制的電機,需要進行整體重嵌線修復(fù)。

        (4)三相電源電壓不平衡解決方案。該情況是變頻器故障造成的,一般為變頻器內(nèi)部IGBT模塊損壞或測量單元故障,需聯(lián)系專業(yè)維修人員進行修復(fù)。

        3.2 機械振動的解決方案

        (1)電機安裝不良解決方案。確保電機安裝底腳緊固、平整,基礎(chǔ)臺面無傾斜,檢查被試電機是否與其他工件接觸。

        (2)機械接磨解決方案。此類故障一般為定子與轉(zhuǎn)子之間的接磨造成的,需要對電機進行拆解,拆解后找出定轉(zhuǎn)子上的接磨點,常見的接磨有如下3種:(a)端蓋與異型動平衡塊接磨;(b)定子內(nèi)表面存在漆瘤與轉(zhuǎn)子碰;(c)轉(zhuǎn)子風(fēng)葉與端部線圈、聯(lián)線接磨。通過對零部件整形或銼修的方式來消除接磨點。

        (3)轉(zhuǎn)軸彎曲變形解決方案。針對該故障需要對轉(zhuǎn)子進行換軸處理,使用四柱液壓機將轉(zhuǎn)軸從轉(zhuǎn)子上壓出,在壓軸之前應(yīng)根據(jù)硅鋼片與轉(zhuǎn)軸的過盈量對轉(zhuǎn)子進行加熱,同時需要安裝專用夾緊工裝確保硅鋼片在換軸過程中不發(fā)生松散、變形。

        (4)軸承運轉(zhuǎn)異常解決方案。該故障的種類較多,常見的3種故障及解決方案如下:

        (a)軸向竄動量大。該故障通常是軸承蓋或端蓋(軸承室)用錯,造成軸承在端蓋(軸承室)內(nèi)有較大軸向竄動,對于該故障需要選用正確的型號的軸承蓋或端蓋來消除該故障。

        (b)迷宮槽變形。該故障常見原因是軸承蓋、油封或端蓋(軸承室)上的迷宮槽變形以及有飛邊毛刺,對于該故障需對故障零部件進行修復(fù)或更新處理。

        4 結(jié)論

        通過從機械、電磁這兩方面對電機異常振動原因進行分析,總結(jié)出故障判斷手段并且制定相應(yīng)的恢復(fù)方案,系統(tǒng)解決了交流電機振動大的問題,上述方案已陸續(xù)固化到檢修工藝中。

        參考文獻(xiàn)

        [1] GB 755-2008,旋轉(zhuǎn)電機-定額和性能

        [2] GB/T 1032-2005,三相異步電機試驗方法

        [3] GB 10068-2008,軸中心高為56 mm及以上電機的機械振動 振動的測量、評定及限值

        [4] TB/T 1608-2001,機車車輛用三相異步電機基本技術(shù)條件

        [5] GB/T 1032-2005,三相異步電機試驗方法

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