Как проверяется вибрация электрической машины

Испытание электрических машин — Измерение вибрации электрических машин

Измерение вибрации электрических машин позволяет контролировать качество и надежность ЭМ, решать вопросы диагностики, амортизации и виброизоляции. Методы оценки вибрационных характеристик ЭМ (собственной вибрации) при периодических, типовых и приемо-сдаточных испытаниях устанавливаются ГОСТ 12379-75 (СТ СЭВ 2412-80).

7.3.2. Методы измерения вибрации.

Как указывалось выше, измерения вибрации электрических машин проводятся в соответствии с ГОСТ 12379-75 (СТ СЭВ 2412-80) для электрических машин массой 0,5—2000 кг и частотой вращения от 600— 30000 об/мин, а для машин, имеющих массу свыше 2000 кг, по ГОСТ 20815-75 (СТ СЭВ 1097-78).
Измерения вибрации проводятся в диапазоне от рабочей частоты вращения до 2000 Гц при определении общего уровня виброскорости vCK3. Для тех ЭМ, у которых рабочая частота вращения до 3000 об/мин, можно измерять vCK3 до 1000 Гц. Необходимость проведения измерений вибрационной скорости в диапазоне частот до 2000 Гц или вибрационного ускорения в диапазоне частот до 10000 Гц, если в диапазон измерений входят частоты свыше 2000 Гц, а также необходимость спектрального анализа обычно устанавливается заказчиком в стандартах или технических условиях на конкретные типы электрических машин.
В качестве измерительной аппаратуры используются виброизмерительные приборы, выполненные в соответствии с требованиями ГОСТ 25275-82 (СТ СЭВ 3173-81) и ГОСТ 25865-83, а также октавные и третьоктавные фильтры — по ГОСТ 17168-82 (СТ СЭВ 1807-79), которые обеспечивают измерения необходимых параметров вибрации. Класс точности виброизмерительных приборов, отградуированных в абсолютных единицах должен быть не более 15, а градуированных в децибелах — не более 1,5.
При контроле вибрации электрических машин следует применять упругую установку. При этом должна обеспечиваться свобода вибрационных перемещений испытуемой машины путем введения упругих элементов, которые могут быть расположены ниже или выше опорных точек крепления электрических машин. В тех случаях, когда упругая установка ЭМ технически невозможна и имеется соответствующее указание в стандарте или ТУ на конкретный тип ЭМ, допускается жесткая установка. Требования к фундаментам, собственным частотам упругоустановленной машины и правила выбора амортизаторов приведены в п. 7.2.2.
Точки измерения и условия работы ЭМ во время испытаний выбираются в соответствии с ГОСТ 12379-75 (СТ СЭВ 2412-80). Число и расположение точек измерения может быть изменено при наличии специальных указаний в стандартах или ТУ на конкретные типы ЭМ.
В качестве преобразователей механических колебаний в электрические в ЭМ преимущественно применяются виброизмерительные пьезоэлектрические преобразователи (ВИП), устанавливаемые в точках измерения на ЭМ. Способ закрепления преобразователя влияет на частотные характеристики всего измерительного тракта и, следовательно, на точность измерений.

Рис. 7.9. Способы установки виброизмерительных преобразователей:
а — крепление металлической шпилькой; б — крепление на мастике; в — крепление постоянным магнитом

Рекомендуются следующие основные способы установки ВИП (рис. 7.9):

1. Способ установки преобразователей с помощью металлической шпильки показан на рис. 7.9, а (для максимальной температуры 1000 °С). При таком креплении получаются наиболее надежные результаты измерения, так как обеспечивается полное совпадение частотной характеристики с калибровочной кривой. Такой же результат дает ввертывание преобразователя в резьбовое отверстие на вибрирующей поверхности (в том случае, если на наружной поверхности датчика имеется резьба). Для получения хорошего механического контакта с вибрирующей поверхностью применяются силиконовые смазки ПМС-400, ПМС-600 или масло К-17, позволяющие устранить резонансы резьбы.
2. Способ установки ВИП с помощью специальной мастики показан на рис. 7.9, б (для максимальной температуры 40 °С). При этом способе крепления между преобразователем и опорной вибрирующей поверхностью наносится тонкий слой мастики. Если мастика достаточно твердая, то частотная характеристика также совпадает с калибровочной кривой. Применение мягких мастик снижает коэффициент преобразования ВИП на частотах выше 3000 Гц. К такому же результату приводит повышение температуры опорной поверхности. Этот метод крепления очень широко распространен.
3. Способ крепления с помощью постоянного магнита показан на рис. 7.9, в (для максимальной температуры 150 °С). Этот способ удобен тем, что позволяет быстро устанавливать ВИП в точке измерения, однако он имеет ряд недостатков. Одним из существенных недостатков является снижение собственной резонансной частоты крепления ВИП примерно до значения 3000 Гц, что ограничивает верхнюю границу частотного диапазона измерений до 1000 Гц. Кроме того, повышение температуры поверхности снижает силу притяжения магнитного прихвата, что изменяет частотную характеристику ВИП и увеличивает погрешность измерения.

Для установки ВИП на ЭМ необходимо подготовить опорную площадку, которая должна иметь поверхность, обеспечивающую плотное прилегание к ней опорной поверхности ВИП. По размерам площадка должна быть больше, чем поверхность фланца или основания ВИП, и иметь шероховатость не выше R = 1,25 мкм с отклонением от плоскостности не более 0,01 мм. Резьбовое отверстие для крепления ВИП должно быть выполнено под углом 90 ± 0,5° к опорной поверхности. Резьбовое гнездо должно также иметь фаску, равную 1,2—1,4 высоты профиля резьбы.
При выборе крепления ВИП отдается предпочтение способам, рекомендуемым предприятием-изготовителем ВИП. При всех способах крепления желательно убедиться в отсутствии резонансов крепления в контролируемом диапазоне частот, что проверяется калибровкой преобразователей на образцовом вибростенде с выбранным способом крепления.
При контроле вибрации электрических машин помехи от внешней вибрации в принятых точках измерения не должны превышать 25% нормируемой величины, а при измерении ускорений в децибелах необходимо, чтобы уровень полезного сигнала превышал уровень помех на 8—10 дБ. Помехи от внешней вибрации следует определять при неработающей ЭМ, но при включении всех вспомогательных стендовых механизмов, обеспечивающих работу ЭМ.
Измерения вибрации при периодических, типовых и приемо-сдаточных испытаниях проводятся в порядке, предусмотренном стандартами или ТУ на конкретные типы ЭМ после испытания по программе приемосдаточных испытаний, но до испытаний на внешние механические воздействия и испытания на ресурс. Условия работы машины во время испытаний, при которых контролируется вибрация, приведены в ГОСТ 12379-75 (СТСЭВ 2412-80).

7.3.3. Оформление результатов испытаний.

Протокол испытаний по определению вибрации электрических машин должен содержать следующие данные:
тип и заводской номер, наименование предприятия-изготовителя, номер стандарта или ТУ на ЭМ;
основные номинальные данные ЭМ;
способ установки машины с указанием собственных частот и наличие упругой установки;
режим работы при испытаниях;
измеряемую величину;

Рис. 7.10. Упрощенная схема виброметра

тип и номер вибропреобразователей и измерительных приборов; результаты измерения вибрации в отдельных точках, в том числе данные спектрального анализа;
класс вибрации для машины в соответствии с ГОСТ 16921-83; место, дату испытания, фамилию испытателя.
Содержание протокола измерения вибрации при необходимости может быть расширено или изменено.

Вибрация электродвигателя и методы ее устранения

Вибрация электродвигателя во время эксплуатации довольно распространенная проблема, которая со временем может привести к разрушению подшипников, появлению трещин на станине и подшипниковых щитах, искривлению вала и отрыву бочки ротора что, в конечном итоге, станет причиной выхода самой электрической машины из строя. Чтобы не допустить этого на моделях, используемых для привода ответственных механизмов, устанавливают датчик вибрации электродвигателя.

Кроме того, необходимо периодически проводить измерение вибрации электродвигателя. Для этого используются специальный прибор – виброаналозатор, который в отличие от вибрографа и виброметра не только фиксирует величину и амплитуду колебаний, но и позволяет выявить их источник и причину возникновения. Замеры выполняются на холостом ходу и в режиме номинальной нагрузки.

Вибрация электродвигателя: причины

Возникновение нежелательных колебаний может быть обусловлено влиянием как электромагнитных, так и механических факторов.

Причины электромагнитного характера:

• появление трещин в стержнях короткозамкнутого ротора или их полный обрыв;
• деформация пластин ротора.

Обрыв или появление трещины хотя бы в одном стержне «беличьей клетки» является причиной появления асимметрии в магнитных моментах, действующих на ротор

Из-за деформации пластин в активной стали воздушный зазор между статором и ротором будет неравномерным, что приведет к несимметричности магнитных потоков.

Причины механического характера:

• неправильная центровка двигателя и приводимого механизма;
• дефекты в соединительных муфтах;
• износ подшипников в двигателе или приводимом механизме;
• деформация вала электродвигателя;
• дисбаланс ротора;
• ослабление крепления на месте установки;
• обрыв сварочных швов в консоли или раме.

Алгоритм выявления вибрации и методы ее устранения

Допустимая вибрация электродвигателя определяется требованиями ГОСТ 16921-71 и ГОСТ 20815-75. Если нет возможности определить ее величину и причины возникновения с помощью специальной аппаратуры, используется такая простая методика.

В режиме штатной нагрузки необходимо осмотреть двигатель, и проверить надежность его крепления к сварной конструкции или анкерам фундамента и затянуть ослабленные резьбовые соединения. После этого двигатель отсоединяют от приводимого механизма и запускают в режиме холостого хода. Если вибрация электродвигателя отсутствует, то причиной ее возникновения является соединительная муфта со стороны приводимого механизма. В этом случае проверяют центровку полумуфт, состояние резиновых шайб и лепестков, а также вес пальцев одной пары (при выявлении расхождения подбираются пальцы с одинаковой массой).

Когда вибрация сохраняется и на холостом ходу, то причина ее возникновения кроется в самом двигателе. Выявить источник можно в режиме выбега электрической машины (естественной остановки после прекращения подачи питания). Если останов электродвигателя происходит без биения вала, необходимо проверить равномерность зазора между ротором и статором. Затухающая амплитуда при снятом напряжении свидетельствует о деформации вала ротора, обрыва стержней короткозамкнутого или замыкания обмоток фазного ротора.

Дисбаланс ротора устраняется на специальных станках высверливанием лишнего металла из торца вала. В случае повреждения обмоток фазных роторов их необходимо перемотать. Треснувшие и оборванные стержни «беличьей клетки « удаляются и заменяются новыми.

Причиной вибрации могут быть изношенные подшипники, сигнализирующие о наличии дефекта повышенной температурой и сильным шумом. Такой вид биения устраняется простой заменой отработавших подшипников. Измерение вибрации подшипников электродвигателя при помощи установленных датчиков позволяет выявить появление проблемы на ранней стадии.

Для ответственных механизмов на оборонных предприятиях, гидроэлектростанциях и прочее установлен график измерения вибрации электродвигателей.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.

Допустимые пределы вибрации электродвигателя

Вибрация электродвигателя – это обязательный эксплуатационный параметр. Превышение допустимой нормы приводит к перегреву подшипников, повреждениям на станине и подшипниковых щитах, деформации вала и отрыву бочки ротора, поломке самого асинхронного двигателя. Для контроля на ранних стадиях применяется датчик отслеживания данных показателей. Виды вибрации — механическая, электромеханическая, электромагнитная, поперечная, осевая.

Нормы, допуски вибрации электродвигателя определены по ГОСТ 16921-71, ГОСТ 20815-75.

Измерение вибрации двигателя производится специальным прибором – виброаналозатором. Он измеряет значение отклонения от нормы, также выявляет источник и причину. Замеры выполняются на холостом ходу и в режиме номинальной нагрузки. Таким образом вычисляют значения СКЗ вибросмещения (мкм), СКЗ виброскорости (мм/с) или СКЗ виброускорения (мм/с2) в диапазоне частот от 10 Гц до 1000 Гц.

Измерение

Измерения проводят на машине в свободно подвешенном или в жестко закрепленном состоянии в соответствии с требованиями ГОСТ 20815-93

В таблице приведены нормы для общепромышленных электродвигателей АИР. А – виброскорость в свободно подвешенном состоянии, мм/с. Б – допустимое вибросмещение для двигателей после капремонта, мкм.

Вибрация электродвигателя и определение причин

Повышенная вибрация резко снижает надежность электродвигателя и прежде всего опасна для его подшипников. От воздействия вибрации может также наступить изгиб или излом вала, появиться трещина в станине статора или в торцовой крышке, повредиться опорная рама и фундамент. Повышается и ускоряется износ изоляции обмоток.

Причины вибрации могут быть следующие:

• Неправильная центровка с приводимым механизмом (насос, компрессор, вентилятор);
• Неудовлетворительное состояние соединительной муфты, износ пальцев, несоосность отверстий под пальцы;
• Небаланс ротора приводимого механизма, особенно часто встречающийся у дымососов и вентиляторов в следствии износа лопаток;
• Дефект подшипников приводимого механизма;
• Дефекты фундамента и фундаментной рамы;
• Небаланс ротора;
• Изгиб или излом вала ротора;
• Слабое крепление отдельных деталей электродвигателя (подшипников, торцовых крышек);
• Дефекты подшипников качения.

Если в момент пуска и на холостом ходу электродвигатель работает без вибрации, то причины вибрации следует искать в износе пальцев, нарушении центровки, износе самих полумуфт или появлении дисбаланса в приводимой машине.

Если же вибрация наблюдается и на холостом ходу, то причина вибрации находится в самом двигателе. В этом случае следует проверить, не исчезает ли вибрация сразу же после отключения от сети. Исчезновение вибрации сразу же после отключения от сети указывает на наличие неравномерного зазора между ротором и статором.

Сильная вибрация при пуске на холостом ходу указывает на неравномерный зазор или на обрыв стержня в обмотке ротора. Если вибрация двигателя отсоединенного от механизма, после отключения от сети пропадает не сразу, а снижается постепенно по мере снижения числа оборотов, то причина — в небалансе ротора.

Вибрация по причине износа или дефектности подшипников обнаруживается легко. Неисправный подшипник сильно шумит и греется.