Przyczyn drgań silnika jest wiele i są one bardzo skomplikowane. Silniki o liczbie biegunów większej niż 8 nie będą powodować drgań z powodu problemów z jakością produkcji. Wibracje są powszechne w silnikach 2–6 biegunowych. Norma IEC 60034-2, opracowana przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC), jest normą dotyczącą pomiaru drgań silników obrotowych. Norma ta określa metodę pomiaru i kryteria oceny drgań silnika, w tym wartości graniczne drgań, przyrządy pomiarowe i metody pomiaru. Na podstawie tej normy można określić, czy drgania silnika spełniają wymagania normy.

Szkodliwy wpływ drgań silnika na silnik

Wibracje generowane przez silnik skracają żywotność izolacji uzwojeń i łożysk, wpływają na prawidłowe smarowanie łożysk, a siła wibracji powoduje rozszerzenie szczeliny izolacyjnej, umożliwiając wnikanie kurzu i wilgoci z zewnątrz, co skutkuje zmniejszeniem rezystancji izolacji i wzrostem prądu upływu, a nawet może prowadzić do wypadków, takich jak przebicie izolacji. Ponadto wibracje generowane przez silnik mogą łatwo spowodować pękanie rur z wodą chłodzącą i otwieranie się spoin. Jednocześnie może to spowodować uszkodzenie maszyny pod obciążeniem, zmniejszenie dokładności obrabianego przedmiotu, zmęczenie wszystkich wibrujących części mechanicznych oraz poluzowanie lub zerwanie śrub kotwiących. Silnik spowoduje nienormalne zużycie szczotek węglowych i pierścieni ślizgowych, a nawet poważny pożar szczotek i spalenie izolacji pierścienia kolektora. Silnik będzie generował duży hałas. Taka sytuacja występuje zazwyczaj w silnikach prądu stałego.

Dziesięć powodów, dla których silniki elektryczne wibrują

1. Wirnik, sprzęgło, sprzęgło i koło napędowe (koło hamulcowe) są niewyważone.

2. Luźne wsporniki rdzenia, luźne kliny skośne i sworznie oraz luźne mocowania wirnika mogą być przyczyną braku równowagi w obracających się częściach.

3. Układ osi mechanizmu łączącego nie jest wyśrodkowany, osie nie pokrywają się, a centrowanie jest nieprawidłowe. Główną przyczyną tego błędu jest nieprawidłowe ustawienie i nieprawidłowa instalacja podczas procesu montażu.

4. Osie elementów łączących są spójne, gdy są zimne, ale po pewnym czasie pracy osie te ulegają zniszczeniu z powodu odkształcenia punktu podparcia wirnika, fundamentu itp., co powoduje wibracje.

5. Przekładnie i sprzęgła podłączone do silnika są uszkodzone, koła zębate nie zazębiają się dobrze, zęby kół zębatych są mocno zużyte, koła są słabo nasmarowane, sprzęgła są skośne lub niewspółosiowe, kształt i skok zębów sprzęgła zębatego są nieprawidłowe, szczelina jest zbyt duża lub zużycie jest duże. Wszystkie te czynniki powodują pewne drgania.

6. Wady samej konstrukcji silnika, takie jak owalny czop, wygięty wał, zbyt duża lub zbyt mała szczelina między wałem a łożyskiem, niewystarczająca sztywność gniazda łożyska, płyty bazowej, części fundamentu lub nawet całego fundamentu, na którym zamontowano silnik.

7. Problemy z instalacją: silnik i płyta bazowa nie są mocno zamocowane, śruby podstawy są luźne, gniazdo łożyska i płyta bazowa są luźne itp.

8. Jeśli szczelina między wałem a łożyskiem jest zbyt duża lub zbyt mała, nie tylko spowoduje to wibracje, ale także nieprawidłowe smarowanie i temperaturę łożyska.

9. Obciążenie napędzane przez silnik przenosi drgania, np. drgania wentylatora lub pompy wodnej napędzanej silnikiem, co powoduje drgania silnika.

10. Nieprawidłowe podłączenie stojana silnika prądu przemiennego, zwarcie uzwojenia wirnika silnika asynchronicznego z uzwojeniem, zwarcie między zwojami uzwojenia wzbudzenia silnika synchronicznego, nieprawidłowe podłączenie cewki wzbudzenia silnika synchronicznego, pęknięty pręt wirnika klatkowego silnika asynchronicznego, odkształcenie rdzenia wirnika powodujące nierównomierną szczelinę powietrzną między stojanem a wirnikiem, co prowadzi do niezrównoważonego strumienia magnetycznego w szczelinie powietrznej, a w konsekwencji do drgań.

Przyczyny drgań i typowe przypadki

Istnieją trzy główne przyczyny drgań: przyczyny elektromagnetyczne, przyczyny mechaniczne i przyczyny elektromechaniczne mieszane.

1. Przyczyny elektromagnetyczne

1. Zasilanie: napięcie trójfazowe jest nierównomierne, a silnik trójfazowy pracuje w zaginionej fazie.

2. Stojan: Rdzeń stojana staje się eliptyczny, mimośrodowy i luźny; uzwojenie stojana jest przerwane, uziemione, zwarte między zwojami, nieprawidłowo podłączone, a prąd trójfazowy stojana jest niesymetryczny.

Na przykład: Przed remontem uszczelnionego silnika wentylatora w kotłowni, na rdzeniu stojana znaleziono czerwony proszek. Podejrzewano, że rdzeń stojana był luźny, ale nie mieściło się to w zakresie standardowego remontu, więc nie podjęto się naprawy. Po remoncie, podczas próbnego uruchomienia silnika, silnik wydawał przenikliwy, piskliwy dźwięk. Usterkę usunięto po wymianie stojana.

3. Awaria wirnika: Rdzeń wirnika staje się eliptyczny, mimośrodowy i luźny. Pręt klatki wirnika i pierścień końcowy są zespawane, pręt klatki wirnika jest zerwany, uzwojenie jest nieprawidłowe, styk szczotek jest słaby itp.

Na przykład: Podczas pracy silnika piły bezzębnej w sekcji podkładu stwierdzono wahania prądu stojana silnika w przód i w tył, a drgania silnika stopniowo rosły. Na podstawie tego zjawiska stwierdzono, że pręt klatki wirnika silnika mógł ulec zespawaniu i pęknięciu. Po rozmontowaniu silnika stwierdzono 7 pęknięć w pręcie klatki wirnika, z czego dwa poważne były całkowicie uszkodzone po obu stronach i na pierścieniu końcowym. Jeśli usterka nie zostanie wykryta na czas, może to doprowadzić do poważnego wypadku z przepaleniem stojana.

2. Przyczyny mechaniczne

1.Silnik:

Niewyważony wirnik, wygięty wał, zdeformowany pierścień ślizgowy, nierówna szczelina powietrzna między stojanem a wirnikiem, niespójny środek magnetyczny między stojanem a wirnikiem, uszkodzenie łożyska, nieodpowiedni montaż fundamentu, niewystarczająca wytrzymałość mechaniczna, rezonans, luźne śruby kotwiące, uszkodzony wentylator silnika.

Typowy przypadek: Po wymianie górnego łożyska silnika pompy kondensatu drgania silnika nasiliły się, a wirnik i stojan wykazywały niewielkie oznaki zamiatania. Po dokładnej inspekcji stwierdzono, że wirnik silnika został podniesiony na niewłaściwą wysokość, a środek magnetyczny wirnika i stojana nie był wyrównany. Po ponownym wyregulowaniu nakrętki śruby głowicy oporowej, usterka drgań silnika została wyeliminowana. Po remoncie silnika wciągnika poprzecznego drgania były zawsze duże i wykazywały oznaki stopniowego wzrostu. Po upuszczeniu haka przez silnik stwierdzono, że drgania silnika były nadal duże i występował duży ciąg osiowy. Po demontażu stwierdzono, że rdzeń wirnika był luźny, a wyważenie wirnika również było problematyczne. Po wymianie zapasowego wirnika usterka została wyeliminowana, a oryginalny wirnik został zwrócony do fabryki w celu naprawy.

2.Współpraca ze sprzęgiem:

Sprzęgło jest uszkodzone, ma słabe połączenie, nie jest wycentrowane, obciążenie jest niezrównoważone mechanicznie, a układ rezonuje. Wał układu zawieszenia nie jest wycentrowany, osie nie pokrywają się, a centrowanie jest nieprawidłowe. Główną przyczyną tego błędu jest słabe wycentrowanie i nieprawidłowy montaż. Inną sytuacją jest to, że osie niektórych elementów zawieszenia są spójne na zimno, ale po pewnym czasie pracy ulegają zniszczeniu z powodu odkształcenia punktu podparcia wirnika, fundamentu itp., co powoduje drgania.

Na przykład:

a. Drgania silnika pompy obiegowej wody zawsze były wysokie podczas pracy. Kontrola silnika nie wykazała żadnych problemów, a po odciążeniu wszystko działało prawidłowo. Producent pompy uznał, że silnik pracuje prawidłowo. Ostatecznie stwierdzono, że środek ciężkości silnika jest zbyt różny. Po ponownym wyosiowaniu pompy, drgania silnika zostały wyeliminowane.

b. Po wymianie koła pasowego wentylatora wyciągowego kotłowni, silnik generuje drgania podczas pracy próbnej, a prąd trójfazowy silnika wzrasta. Wszystkie obwody i podzespoły elektryczne są sprawdzane i nie wykazują żadnych usterek. Ostatecznie stwierdzono, że koło pasowe jest niesprawne. Po wymianie drgania silnika zostają wyeliminowane, a prąd trójfazowy silnika powraca do normy.

3. Przyczyny mieszane elektromechaniczne:

1. Drgania silnika są często spowodowane nierównomierną szczeliną powietrzną, która powoduje jednostronne napięcie elektromagnetyczne, a jednostronne napięcie elektromagnetyczne dodatkowo zwiększa szczelinę powietrzną. Ten mieszany efekt elektromechaniczny objawia się drganiami silnika.

2. Osiowy ruch struny silnika, wynikający z grawitacji wirnika lub poziomu instalacji oraz nieprawidłowego środka magnetycznego, powoduje, że napięcie elektromagnetyczne powoduje osiowy ruch struny silnika, co prowadzi do wzrostu wibracji silnika. W skrajnych przypadkach wał zużywa podstawę łożyska, co powoduje gwałtowny wzrost temperatury łożyska.

3. Przekładnie i sprzęgła połączone z silnikiem są uszkodzone. Ta usterka objawia się głównie słabym zazębieniem, znacznym zużyciem zębów kół zębatych, niedostatecznym smarowaniem kół, skośnym i niewspółosiowym ustawieniem sprzęgieł, nieprawidłowym kształtem i skokiem zębów sprzęgła, nadmiernym luzem lub nadmiernym zużyciem, co powoduje pewne drgania.

4. Wady konstrukcyjne silnika i problemy z montażem. Wada ta objawia się głównie eliptycznym czopem wału, wygięciem wału, zbyt dużą lub zbyt małą szczeliną między wałem a łożyskiem, niewystarczającą sztywnością gniazda łożyska, płyty fundamentowej, części fundamentu, a nawet całego fundamentu montażowego silnika, luźnym mocowaniem silnika do płyty fundamentowej, luźnymi śrubami stopowymi, luzem między gniazdem łożyska a płytą fundamentową itp. Zbyt duża lub zbyt mała szczelina między wałem a łożyskiem może powodować nie tylko drgania, ale także nieprawidłowe smarowanie i temperaturę łożyska.

5. Obciążenie napędzane przez silnik przewodzi drgania.

Na przykład: drgania turbiny parowej generatora turbiny parowej, drgania wentylatora i pompy wodnej napędzanych silnikiem, powodujące drgania silnika.

Jak znaleźć przyczynę drgań?

Aby wyeliminować drgania silnika, musimy najpierw znaleźć przyczynę drgań. Tylko wtedy możemy podjąć ukierunkowane działania w celu ich wyeliminowania.

1. Przed wyłączeniem silnika należy sprawdzić drgania każdej części za pomocą miernika drgań. W przypadku części o dużych drganiach należy dokładnie zmierzyć wartości drgań w kierunku pionowym, poziomym i osiowym. Jeśli śruby kotwiące lub śruby pokrywy łożyska są luźne, można je bezpośrednio dokręcić. Po dokręceniu należy zmierzyć wielkość drgań, aby sprawdzić, czy zostały wyeliminowane lub zredukowane. Następnie należy sprawdzić, czy napięcie trójfazowe w sieci zasilającej jest zrównoważone i czy bezpiecznik trójfazowy nie jest przepalony. Praca silnika jednofazowego może nie tylko powodować drgania, ale także gwałtowny wzrost temperatury silnika. Należy obserwować, czy wskazówka amperomierza porusza się w przód i w tył. Gdy wirnik jest uszkodzony, prąd również się waha. Na koniec należy sprawdzić, czy prąd trójfazowy w silniku jest zrównoważony. W przypadku stwierdzenia jakichkolwiek problemów należy skontaktować się z operatorem w odpowiednim czasie, aby zatrzymać silnik i uniknąć jego spalenia.

2. Jeśli drgania silnika nie ustąpią po usunięciu zjawiska powierzchniowego, należy kontynuować odłączanie zasilania, poluzować sprzęgło, odłączyć podzespoły podłączone do silnika i uruchomić sam silnik. Jeśli sam silnik nie wibruje, oznacza to, że źródłem drgań jest niewspółosiowość sprzęgła lub podzespołów. Jeśli silnik wibruje, oznacza to problem z samym silnikiem. Ponadto, metoda wyłączania zasilania pozwala na rozróżnienie, czy przyczyną jest prąd elektryczny, czy mechaniczna. Po odcięciu zasilania silnik przestaje wibrować lub drgania natychmiast się zmniejszają, co oznacza, że ​​przyczyną jest prąd elektryczny. W przeciwnym razie jest to awaria mechaniczna.

Rozwiązywanie problemów

1. Kontrola przyczyn elektrycznych:

Najpierw należy sprawdzić, czy rezystancja trójfazowego prądu stałego stojana jest symetryczna. Jeśli jest niesymetryczna, oznacza to, że występuje przerwa w spawie połączenia stojana. Należy odłączyć fazy uzwojenia w celu sprawdzenia. Należy również sprawdzić, czy występuje zwarcie między zwojami uzwojenia. Jeśli usterka jest oczywista, można zauważyć ślady przepalenia na powierzchni izolacji lub użyć przyrządu pomiarowego do pomiaru rezystancji uzwojenia stojana. Po potwierdzeniu zwarcia między zwojami, uzwojenie silnika jest ponownie wyłączane.

Na przykład: silnik pompy wodnej nie tylko mocno wibruje podczas pracy, ale ma również wysoką temperaturę łożysk. Drobna naprawa wykazała, że ​​rezystancja prądu stałego silnika była nieprawidłowa, a uzwojenie stojana silnika miało otwarty spaw. Po znalezieniu usterki i jej usunięciu metodą eliminacji, silnik pracował normalnie.

2. Naprawa przyczyn mechanicznych:

Sprawdź, czy szczelina powietrzna jest równomierna. Jeśli zmierzona wartość przekracza normę, wyreguluj szczelinę powietrzną. Sprawdź łożyska i zmierz luz łożyskowy. Jeśli jest on nieodpowiedni, wymień nowe łożyska. Sprawdź odkształcenie i luz rdzenia żelaznego. Luźny rdzeń żelazny można skleić i wypełnić klejem epoksydowym. Sprawdź wał, ponownie zespawaj wygięty wał lub bezpośrednio go wyprostuj, a następnie przeprowadź próbę wyważenia wirnika. Podczas próbnego uruchomienia po remoncie silnika wentylatora silnik nie tylko gwałtownie wibrował, ale również temperatura łożysk przekroczyła normę. Po kilku dniach ciągłej obróbki usterka nadal nie została rozwiązana. Podczas rozwiązywania problemu członkowie mojego zespołu stwierdzili, że szczelina powietrzna silnika była bardzo duża, a poziom gniazda łożyska był nieodpowiedni. Po znalezieniu przyczyny usterki wyregulowano szczeliny każdej części, a silnik pomyślnie przeszedł jeden test.

3. Sprawdź część mechaniczną obciążenia:

Przyczyną usterki był element łączący. W tym momencie należy sprawdzić poziom fundamentu silnika, jego nachylenie, wytrzymałość, poprawność ustawienia osi, ewentualne uszkodzenie sprzęgła oraz zgodność uzwojenia wału silnika z wymaganiami.

Kroki radzenia sobie z wibracjami silnika

1. Odłącz silnik od obciążenia, przetestuj silnik bez obciążenia i sprawdź wartość drgań.

2. Sprawdź wartość drgań stopy silnika zgodnie z normą IEC 60034-2.

3. Jeśli drgania tylko jednej z czterech stóp lub dwóch stóp ukośnych przekraczają normę, należy poluzować śruby kotwiące. Drgania zostaną uznane za kwalifikowane, co oznacza, że ​​podkładka stopy nie jest solidna, a śruby kotwiące powodują odkształcenie i drgania podstawy po dokręceniu. Należy mocno podłożyć stopę, ponownie ustawić i dokręcić śruby kotwiące.

4. Dokręć wszystkie cztery śruby kotwiące do fundamentu, a poziom drgań silnika nadal będzie przekraczał normę. W tym momencie sprawdź, czy sprzęgło zamontowane na przedłużeniu wału jest zlicowane z kołnierzem wału. Jeśli nie, siła wymuszająca generowana przez dodatkowy klin na przedłużeniu wału spowoduje, że drgania poziome silnika będą przekraczać normę. W takim przypadku wartość drgań nie przekroczy wartości granicznej, a często może się zmniejszyć po dokowaniu do hosta, dlatego należy nakłonić użytkownika do jej użycia.

5. Jeśli drgania silnika nie przekraczają normy podczas testu bez obciążenia, ale przekraczają normę pod obciążeniem, istnieją dwa powody: po pierwsze, duża odchyłka współosiowości; po drugie, niewyważenie resztkowe części obrotowych (wirnika) silnika głównego i niewyważenie resztkowe wirnika silnika nakładają się w fazie. Po dokowaniu, niewyważenie resztkowe całego układu wałów w tym samym położeniu jest duże, a generowana siła wzbudzenia jest duża, co powoduje drgania. W tym momencie można rozłączyć sprzęgło, a każde z dwóch sprzęgieł obrócić o 180°, a następnie dokować do testu, co zmniejszy drgania.

6. Prędkość (intensywność) drgań nie przekracza normy, ale przyspieszenie drgań przekracza normę i łożysko nadaje się jedynie do wymiany.

7. Wirnik dwubiegunowego silnika dużej mocy charakteryzuje się niską sztywnością. Jeśli silnik nie jest używany przez dłuższy czas, może ulec odkształceniu i wibrować po ponownym obróceniu. Wynika to z niewłaściwego przechowywania silnika. W normalnych warunkach silnik dwubiegunowy jest przechowywany. Silnik należy obracać korbą co 15 dni, a każde kręcenie korbą powinno obejmować co najmniej 8 obrotów.

8. Drgania silnika w łożysku ślizgowym są związane z jakością montażu łożyska. Sprawdź, czy łożysko ma punkty podparcia, czy wlot oleju do łożyska jest wystarczający, czy siła dokręcania łożyska, luz łożyskowy i oś magnetyczna są prawidłowe.

9. Zasadniczo przyczynę drgań silnika można łatwo ocenić na podstawie wartości drgań w trzech kierunkach. Jeśli drgania poziome są duże, wirnik jest niewyważony; jeśli drgania pionowe są duże, fundament montażowy jest nierówny i zły; jeśli drgania osiowe są duże, jakość montażu łożysk jest niska. To tylko prosta ocena. Należy rozważyć rzeczywistą przyczynę drgań, biorąc pod uwagę warunki lokalne i wymienione powyżej czynniki.

10. Po dynamicznym wyważeniu wirnika, resztkowe niewyważenie wirnika utrwala się na wirniku i nie ulegnie zmianie. Drgania samego silnika nie zmienią się wraz ze zmianą lokalizacji i warunków pracy. Problem drgań można łatwo rozwiązać u użytkownika. Zasadniczo nie ma potrzeby wykonywania dynamicznego wyważania silnika podczas jego naprawy. Z wyjątkiem skrajnie szczególnych przypadków, takich jak elastyczne podłoże, odkształcenie wirnika itp., wymagane jest dynamiczne wyważanie na miejscu lub zwrot do fabryki w celu dalszej obróbki.

Anhui Mingteng Permanent Magnetic Electromechanical Equipment Co., Ltd.(https://www.mingtengmotor.com/) technologia produkcji i możliwości zapewnienia jakości

Technologia produkcji

1. Nasza firma dysponuje maksymalną średnicą toczenia wynoszącą 4 m, wysokością 3,2 m i mniejszą pionową tokarką CNC, używaną głównie do obróbki podstawy silnika. Aby zapewnić koncentryczność podstawy, wszystkie elementy podstawy silnika są wyposażone w odpowiednie narzędzia obróbcze. Silnik niskonapięciowy wykorzystuje technologię obróbki „jednym nożem”.

Odkuwki wałów zazwyczaj wykonane są ze stali stopowej 35CrMo, 42CrMo i 45CrMo. Każda partia wałów spełnia wymagania określone w „Warunkach Technicznych Kucia Wałów” dotyczące prób rozciągania, udarności, twardości i innych badań. Łożyska mogą być dobierane zgodnie z potrzebami SKF lub NSK, a także innych importowanych łożysk.

2. Wirnik silnika z magnesem trwałym naszej firmy wykonany jest z materiału o wysokiej energii magnetycznej i wysokiej koercji wewnętrznej, spiekanego NdFeB. Standardowe gatunki to N38SH, N38UH, N40UH, N42UH itp. Maksymalna temperatura pracy wynosi nie mniej niż 150°C. Zaprojektowaliśmy profesjonalne narzędzia i uchwyty prowadzące do montażu stali magnetycznej, a także przeprowadziliśmy jakościową analizę polaryzacji zmontowanego magnesu za pomocą odpowiednich metod, aby zapewnić zbliżoną wartość względnego strumienia magnetycznego każdego magnesu szczelinowego, co zapewnia symetrię obwodu magnetycznego i jakość montażu stali magnetycznej.

3. Ostrze wirnika dziurkujące wykorzystuje materiały dziurkujące o wysokiej specyfikacji, takie jak 50W470, 50W270, 35W270 itp., rdzeń stojana cewki formującej wykorzystuje proces dziurkowania stycznego, a ostrze wirnika dziurkujące wykorzystuje proces dziurkowania podwójnej matrycy, aby zapewnić spójność produktu.

4. Nasza firma stosuje w procesie dociskania stojana specjalnie zaprojektowane przez nas narzędzie podnoszące, które umożliwia bezpieczne i płynne podnoszenie kompaktowego stojana dociskowego do podstawy maszyny. Podczas montażu stojana i wirnika, maszyna do montażu silników z magnesami trwałymi jest projektowana i uruchamiana samodzielnie, co zapobiega uszkodzeniu magnesu i łożyska na skutek zasysania magnesu oraz wirnika na skutek zasysania magnesu podczas montażu.

Możliwość zapewnienia jakości

1. Nasze centrum testowe może przeprowadzać pełne testy wydajności silników synchronicznych z magnesami trwałymi o napięciu 10 kV i mocy 8000 kW. System testowy wykorzystuje sterowanie komputerowe i tryb sprzężenia zwrotnego energii, co czyni go obecnie systemem testowym o wiodącej technologii i dużym potencjale w dziedzinie ultrawydajnych silników synchronicznych z magnesami trwałymi w Chinach.

2. Wdrożyliśmy solidny system zarządzania i uzyskaliśmy certyfikaty ISO 9001 dla systemu zarządzania jakością oraz ISO 14001 dla systemu zarządzania środowiskowego. Zarządzanie jakością koncentruje się na ciągłym doskonaleniu procesów, redukuje zbędne powiązania, zwiększa zdolność do kontrolowania pięciu czynników, takich jak „człowiek, maszyna, materiał, metoda i środowisko”, i musi osiągnąć cel: „ludzie najlepiej wykorzystują swoje talenty, najlepiej wykorzystują swoje możliwości, najlepiej wykorzystują swoje materiały, najlepiej wykorzystują swoje umiejętności i optymalnie wykorzystują swoje otoczenie”.

Prawa autorskie: Niniejszy artykuł jest przedrukiem oryginalnego linku:

https://mp.weixin.qq.com/s/BoUJgXnms5PQsOniAAJS4A

Niniejszy artykuł nie odzwierciedla poglądów naszej firmy. Jeśli masz inne zdanie lub poglądy, prosimy o ich skorygowanie!