高速电机振动异常分析及对策

高速电机振动异常分析及对策摘要：振动是所有设备在运行过程中普遍存在的现象。异步电机在运转过程中会发生不同程度的振动。尤其是2极电机，其转速较高，更易发生振动。振动不仅影响电机的工作性能和寿命，还会产生有损于基础的动载荷和不利于工作的噪声。振动严重时，会使机械零部件失效，甚至破坏而造成事故。造成电机振动的原因很多，下面通过我司现场一台2极电机振动超标返厂修理的具体实例，来分析产生振动的具体原因并提出改进的措施。关键词：振动；动平衡；残余应力1高速电动机振动超标案例我司一台电机型号Y3555-2的电机是国内某知名厂家生产的2极电机。该设备投产运行17个月后后，振动值突然增大，经过解体检修更换轴承、对轮中心复测调整后，运行中振动依然超标，严重影响了机组正常安全稳定运行。将其返回电机厂家修理，测试相关数据如表1。其中测得振动值分别为驱动端端和非驱动端的水平、垂直和轴向振动值。2振动超标分析2.1电机振动检查将此电机返厂解体，电机转子是在电机厂家1000kg圈带式动平衡机上做的平衡试验测试。从转子不平衡量与整机振动测试值看，电机的转子平衡工艺和设备不存在问题，平衡精度是可靠的。当不平衡量合格时，振动值也合格或相应的小，当不平衡量为225g时，振动值也大幅度上升。说明造成这台电机振动超标的原因是转子不平衡量增加了。2.2转子不平衡量增加的原因分析这台转子的不平衡量初始状态数据厂家记录在5g左右；在我司投运17个月后，转子不平衡量分别增加到225g。通过这台电机出厂时、返厂时和修后三种情况数据对比，振动和平衡的关系可以看出，虽然出厂时和修理后转子平衡精度按一个标准控制，不平衡量相差无几，但返厂修理后的振动状况远远好于出厂时的状况。经过厂家现场试验和仔细分析，我仍认为这主要是因为转子在初始状况本身存在残余应力。这也是电机出厂前为什么我们每次平衡得到的平衡值都不一样的原因。经过总装出厂，电机以2975r/min的负载运行一年左右的时间后，应力和变形不断进行，残余应力得到充分释放，变形得以恢复，于是转子质量分布趋于稳定。原来在存在应力情况下经过平衡试验的转子将不再平衡，于是转子不平衡量将大大增加，电机运行一段时间的使用相当于经过了振动失效，直到再返厂做动平衡，说明只要保证转子平衡精度，电机振动值将大大改善。2.3电机转子应力的产生转子轴在加工中残存的压轴应力、焊接应力、车削铣削应力均可能是产生残余应力的隐患。针对具体这台Y3555-2铸铝转子，转子压装时产生的残余应力是最主要的。转子在压轴（或热套轴）时，由于转轴没有足够的强度，转轴产生轻微的临时性挠曲，它能随时间自行恢复。但由于生产任务急迫，一般压轴后立刻车外圆和平衡。也就是我们在初始弯曲的轴上车了铁心，校正了平衡。待电机试验运行后，轴渐渐恢复到正常状态，这就反映在振动拆机后，支在两轴承档测铁心径跳比原来增大，增大的径跳值就是轴弯曲的变化量。②在压装过程中，这台电机铸铝转子铁心和轴通过12hl1的键连成一体。转子上的键和键槽的配合间隙为+0.11mm~-0.043mm，铁心键槽和键的配合间隙为+0.06mm〜-0.05mm；两边都是过渡配合，可能产生间隙或者产生过盈。再考虑双边键槽不对称度误差，键的两侧可能会一边过盈很大，一边会有间隙。过盈增大时，应力和变形随之增大，局部出现塑性变形。卸压后，塑性变形部分限制了与其相邻部分变形的恢复，出现了残余应力。该应力是一个不稳定的应力状态。电机在以后的运输、负载高速运行后，残余应力会趋于稳定。此时，就会伴随着转子变形，产生新的不平衡量。3防止残余应力产生的对策通过以上分析得出，在转子做动平衡前应尽可能消除加工过程中产生的残余应力，是保证平衡精度稳定的关键。因此，为了防止残余应力的产生，我们建议电机厂家采取以下措施。增加轴的强度。通过试验验证，轴材质对残余应力的产生有很大影响。由于2极电动机的转速高，必须保证转轴有足够的强度和刚度。强度是衡量其抵抗破坏的能力，是保证转轴工作能力的最基本的要求，刚度是衡量其抵抗弹性变形的能力。如果刚性不足时，就会产生不允许的弹性变形，形成载荷集中等，极易发生振动，影响电机的正常工作。因此，一定要选择合适的轴材料。根据2极电动机高速的特殊要求，建议厂家将轴的材质由45号锻钢改为经过调质处理的40Cr锻钢。两者的机械性能查表对比如表2所示。压轴时，轴要放正，不可倾斜，防止压力过大。压轴后，放一段时问（15天左右），其挠曲变形慢慢恢复后，再车外圆。电机在厂家初试振动大，不要停机，运行到热态后再拆机修理测试以便校对转子动平衡。4结语据，在我们动平衡测试工艺和设备不存在问题的情况下，高速异步电机