李昉駿，徐 敏，張景偉

（海洋石油富島股份有限公司，海南東方 572600）

0 引言

現(xiàn)代化工企業(yè)在生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每時(shí)每刻都處于各種激勵(lì)的作用下，不可避免地產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的產(chǎn)生必然會(huì)帶來各種各樣的噪聲。有的噪聲連續(xù)、均勻，屬于正常的聲音；有的噪聲尖銳，伴有高頻嘯叫聲，隨時(shí)間的推移越來越大?！吨腥A人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》中第三章第二十五條明確規(guī)定：產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染的工業(yè)企業(yè)，應(yīng)當(dāng)采取有效措施，減小噪聲對(duì)周圍生活環(huán)境的影響。所以，作為一個(gè)現(xiàn)代化企業(yè)，有責(zé)任、有義務(wù)做好生產(chǎn)設(shè)備噪聲的治理工作。

化工企業(yè)中，由電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的聲音是噪聲重要來源之一，同時(shí)電機(jī)噪聲又是衡量電機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。電機(jī)出廠時(shí)，制造廠已經(jīng)在銘牌標(biāo)注了這臺(tái)設(shè)備的噪聲限值。在日常運(yùn)行維護(hù)時(shí)，運(yùn)維人員會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的電機(jī)發(fā)出各種噪聲，正常的噪聲不用處理，而長時(shí)間“異常噪聲運(yùn)行”狀態(tài)嚴(yán)重威脅著電機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除異常現(xiàn)象，必須詳細(xì)了解電機(jī)噪聲的鑒別與控制方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理隱患才能確保生產(chǎn)裝置的連續(xù)運(yùn)行。

1 電機(jī)噪聲的分類與防治

簡單來說，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲是由機(jī)械噪聲、電磁噪聲和空氣動(dòng)力噪聲組合而成。

電機(jī)噪聲主要來源是機(jī)械噪聲，大型、高速電機(jī)易產(chǎn)生機(jī)械噪聲，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好、機(jī)械不對(duì)中或地腳缺陷等都會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，引起機(jī)械噪聲增大。電機(jī)定、轉(zhuǎn)子部件固有頻率和轉(zhuǎn)速頻率一致時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械噪聲。當(dāng)電機(jī)裝有端罩式風(fēng)罩時(shí)，罩子往往被電機(jī)的振動(dòng)所搖撼并發(fā)生振動(dòng)，同樣會(huì)產(chǎn)生噪聲。通過提高安裝質(zhì)量，提高轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度，加裝抑振設(shè)施等方法可以有效減小機(jī)械振動(dòng)，降低噪聲。

電磁噪聲主要是由電磁場交替變化，引起某些機(jī)械部件或空間振動(dòng)造成。此種噪聲與交變電磁場特性、被迫振動(dòng)部件和空間大小形狀等因素有關(guān)，當(dāng)電磁場消失時(shí)，該噪聲也隨之消失。設(shè)計(jì)時(shí)通過降低電機(jī)的氣隙磁通密度，采用電樞斜槽和磁性槽楔，都是降低齒諧波和電磁噪聲的有效措施。提高氣隙裝配時(shí)的均勻度和鐵心的疊裝質(zhì)量，都有利于降低電磁噪聲。

空氣動(dòng)力噪聲分為渦流噪聲和笛鳴噪聲兩種。渦流噪聲主要是由轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇引起的冷卻空氣湍流，在旋轉(zhuǎn)表面交替出現(xiàn)渦流引起的；笛鳴噪聲是通過壓縮空氣或空氣在固定障礙物上擦過而產(chǎn)生的，優(yōu)秀的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)會(huì)有效降低此種噪聲。

2 設(shè)備概況及故障現(xiàn)象

一臺(tái)額定功率為725 kW、額定轉(zhuǎn)速1490 r/min 的6 kV 交流異步電機(jī)，冷卻方式為IC411。該電機(jī)于2020 年7 月送到電機(jī)修理廠進(jìn)行大修，返廠后運(yùn)行1 個(gè)月左右，運(yùn)維人員反映該電機(jī)在運(yùn)行時(shí)發(fā)出異常噪聲，且呈逐漸增大趨勢(shì)，并伴隨著明顯的嘯叫聲。

經(jīng)過初步檢查，電機(jī)各位置振動(dòng)速度均不超過1.5 mm/s，電機(jī)軸承潤滑良好。用簡易測(cè)振儀器檢測(cè)電機(jī)振動(dòng)速度時(shí)，發(fā)現(xiàn)最高振動(dòng)值出現(xiàn)在500 Hz 附近（圖1），這個(gè)頻率遠(yuǎn)大于電機(jī)轉(zhuǎn)速的1 倍頻和2 倍頻，而1 倍頻和2 倍頻的振動(dòng)主要與電機(jī)軸承損壞、動(dòng)不平衡、不對(duì)中、地腳缺陷相關(guān)。由此判斷，該噪聲應(yīng)該與機(jī)械振動(dòng)無關(guān)。

圖1 電機(jī)軸伸端振動(dòng)

電機(jī)電磁噪聲大小隨磁場強(qiáng)弱、負(fù)載電流的大小而改變。通?？梢岳秒姶旁肼暤倪@種特征，對(duì)運(yùn)行的電機(jī)靜聽一段時(shí)間后突然切斷電源，隨著電源的切斷，部分噪聲會(huì)立即消失，則可判定為電磁噪聲。運(yùn)維人員決定用“突然斷電”的方式來進(jìn)一步判斷這臺(tái)電機(jī)的異常噪聲來源。在按下電機(jī)停運(yùn)的瞬間，異常噪聲并未立即消失，而是伴隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而減弱，運(yùn)維人員可以據(jù)此確定該異常噪聲不是電磁噪聲。

至此，運(yùn)維人員基本鎖定電機(jī)異常噪聲的來源為空氣動(dòng)力噪聲。電機(jī)停運(yùn)后，運(yùn)維人員打開風(fēng)扇罩，對(duì)風(fēng)扇葉和風(fēng)扇罩內(nèi)部進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇葉松動(dòng)、開裂的現(xiàn)象，風(fēng)扇罩內(nèi)部無任何異物，可以判斷噪聲來源于電機(jī)內(nèi)部。

運(yùn)維人員將電機(jī)下線送往檢修廠房，拆開電機(jī)兩側(cè)端蓋，抽出電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)內(nèi)部軸承、繞組均未見異常，僅在非軸伸端轉(zhuǎn)子內(nèi)風(fēng)扇底部發(fā)現(xiàn)有絕緣漆滴落后開裂現(xiàn)象（圖2）。該絕緣漆是電機(jī)大修時(shí)真空浸漆后，絕緣漆由于重力作用滴落在定子殼體上，修理廠檢修人員未及時(shí)清理干凈所致。

圖2 絕緣漆滴落后開裂

3 故障原因分析

經(jīng)過測(cè)量，電機(jī)各項(xiàng)電氣指標(biāo)均正常。運(yùn)維人員通過對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察與分析，發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)子上有一圈管道連接了轉(zhuǎn)子的兩端，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)起通風(fēng)散熱作用（圖3）。

圖3 電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)管道

相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu)繪制出電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，如圖4 所示。

圖4 電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu)示意

每當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，會(huì)有18 個(gè)小孔經(jīng)過開裂的絕緣漆層位置，小孔內(nèi)的氣流吹過形成了“口哨效應(yīng)”。經(jīng)過簡單計(jì)算：每秒電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1490÷60=24.83 圈；每秒會(huì)有18×24.83=447 個(gè)小孔吹過絕緣漆層開裂位置，可以理解為氣流吹過該位置的頻率為447 Hz。

這個(gè)數(shù)字接近電機(jī)主振頻率（500 Hz），電機(jī)噪聲的來源基本確認(rèn)可能與開裂的絕緣漆層有關(guān)。如果把開裂的絕緣漆層清理干凈，噪聲應(yīng)會(huì)消失。

4 改進(jìn)措施及效果

運(yùn)維人員清除了滴落在定子殼體內(nèi)部的絕緣漆層，將電機(jī)回裝后試車，發(fā)現(xiàn)異常噪聲消失，測(cè)量振動(dòng)的頻譜，500 Hz 處的沒有任何反應(yīng)（圖5），可以確認(rèn)該電機(jī)之前發(fā)出的噪聲確實(shí)為空氣動(dòng)力性噪聲，即空氣在開裂的絕緣漆皮上擦過而產(chǎn)生的笛鳴噪聲。

圖5 電機(jī)檢修后500 Hz 處振動(dòng)消失

5 結(jié)束語

與水體污染、大氣污染和固體廢物污染不同，噪聲污染是一種物理性污染，其特點(diǎn)是局部性和沒有后效。噪聲在環(huán)境中只是造成空氣物理性質(zhì)的暫時(shí)變化，噪聲源的聲輸出停止后污染立即消失，不留下任何殘余物質(zhì)。噪聲的防治主要是控制聲源和聲的傳播途徑，以及對(duì)接收者進(jìn)行保護(hù)。本次噪聲故障處理是一起典型的噪聲防治案例，產(chǎn)生噪聲的直接原因就是絕緣漆層起皮形成的“笛鳴噪聲”，將故障點(diǎn)處理完畢后異常噪聲立即消失。

此次電機(jī)的異常噪聲主要是由于電機(jī)大修時(shí)，定子繞組浸漆過程中遺留在電機(jī)內(nèi)的絕緣漆未清理干凈所致。為此，及時(shí)將故障處理過程向電機(jī)修理廠家反饋，進(jìn)一步改進(jìn)電機(jī)維修質(zhì)量管控細(xì)則，將電機(jī)修理工作分解成小項(xiàng)，列出每項(xiàng)工作的檢修標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照檢修標(biāo)準(zhǔn)修理，確保不再出現(xiàn)類似檢修質(zhì)量事故。