高壓非同步電機共振故障分析及處理

1．故障現象

12台10 kv空氣鼓風機電機(額定功率355 kW、額定電流 24．9 A、轉速2987 r／min，功率因數0．86、防護等級IP54、啟動方式Y、SKF6220C3軸承，重5200 kg)投入使用兩年後，相繼出現不 同程度的振值偏大。故障情況相似，軸向振動偏小、徑向振動偏大，

振幅達到100-1 10¨m左右，遠大於峰峰位移幅值50.8um的標準值(1500--2999 r／min電機)；尤其非負荷側振動更大，軸承運行溫度偏高且聲音異常，解體後發現電機兩側軸承不同程度的跑外圓、軸承位磨損、轉子鼠籠條開焊等現象。電機運行時聲音時大時小，嚴重時每週都會有1台電機振動大以致需要修理。

2．故障處理

運行時徑向振動偏大、軸向振動偏小，電流沒有增大，初步判斷振動由轉子不平衡引起，

採取措施消除轉子不平衡。①清理電機風罩灰塵積垢。②檢查並緊固螺栓，增加緊固螺栓。③重新加注機座基礎。④修補焊接轉子籠條、修理轉子軸承位。⑤分別為兩側鑲軸承套並更換兩側軸承(SKF6220C3)，添加適量2#鋰基脂，清理裝配。⑥增加風筒緊固螺栓，緊固電機風罩及風筒連接部位螺栓，進行防腐處理。這些措施實施後，轉子動平衡試驗合格，重新裝配安裝就位，空載試車120 min，運行正常。

電機帶負荷運行數月後，

類似故障重現。多次更換電機軸承，未解決問題。考慮到電機空載運行正常，帶負荷運行後聲音時大時小，振動逐漸增大，據此判斷電機振動大可能由共振引 起。

3．共振的產生和消除措施

電機運行時，當機械部分的固有諧振頻率與電機的工作頻率相等時，機械部分將會產生很大振動和雜訊，振幅迅速增大，發生共振。通常電機廠家在生產設計時考慮了規避共振點，

電機 空載時不會產生共振。作為傳動系統的一部分，電機軸接上負載 後，整個傳動鏈上的共振點就不再是原先電機聲場設計時規避的共振點，共振點發生偏移。當電機負載運行在共振點時，電機聲音異常、徑向振值偏大，此時電機頻率為某一頻段，運行頻率超出此頻段，振值偏小。若電機長期反復運行在共振點，將嚴重影響其安全運行，共振消除措施如下。

(1)精確的動平衡。

由於共振幅值等於強迫振動幅值x放大因數，可利用減小強迫振動源(如不平衡)減小共振幅值。在這種 情況下，若通過動平衡處理，可明顯減小動平衡強迫振動幅值，即使處於共振時，其共振振幅暫時可減小到可接受程度，但因未 改變共振頻率，共振沒有消除，會再次發生同樣共振現象。

(2)改變電機機械部分的剛性。採用夾緊地腳以消除加墊引起的變形，增強軸承座或框架的剛性，

影響電機機械部分的固有諧振頻率。但是對於大容量空氣鼓風機電機．由於風機風量波動動大，電機正常運行時振動大，地腳螺栓容易發生鬆動，電機機械部分的剛性減弱，導致共振再次發生，因此夾緊地腳只能暫時消除大容量風機電機的共振。

(3)加防振橡膠或緩衝墊。發生共振會有明顯的劇烈振動．為此可在安裝部位裝入防振橡膠或加緩衝墊。不過對於大容量風機電機，正常運行時振動大，防振橡膠或緩衝墊容易磨損，壽命很短，雖然改變了設備的固有振動 頻率，共振現象可以暫時改善，隨著防振橡膠或緩衝墊的磨損，共振會再次發生。

(4)增、減重量。該方法可改變電機機械部分的諧振頻率，如在電機風葉軸後端加慣性重錘，但只在電機局部共振(如本文電機非負荷側振動很大)時才有效。

(5)採取隔振措施。由於鄰近運行的外部設備振動頻率與正常運行的電機自振頻率相等時，電機在該外部設備振動頻率的強迫下，產生共振時，可採取隔振措施。如設計的1780 r／min轉速下運轉的泵，有1個750 r／min的自振頻率，若附近有1台以750 r／min轉速運轉的大風機不平衡，則該泵可能出現共振問題。此時隔離泵與風機，對風機做動平衡或將泵體與地板隔離，以消除共振。

(6)變頻電機設置電機跳頻。利用變頻器的“頻率跳變選用件”設置電機頻率，當變頻器運行到此頻段時。跳過此段頻率，不在共振頻率上平滑運轉，避免電機產生共振。

(7)安裝調諧阻尼器。設置調諧阻尼器的自振頻率等於故障頻率，並且與共振的振動回應相位差180。，將有效抵消給電機帶來故障的自振頻率。

此例最初採取措施增強了機械部分剛性，暫時減小了振動，但該鼓風機電機為大容量電機，風機風量波動大使電機負荷波動大，電機正常運行時振動也大，地腳螺栓容易鬆動，電機機械部分的剛性減弱，造成共振再次發生。為此增加機械部分重量，改變電機機械部分的諧振頻率，避免共振。由於電機徑向振動偏大、軸向振動偏小，在電機風罩兩側加焊板筋，改變機械部分固有頻率。所加板筋為厚10 mm的鋼板加工而成的厚10 mm、寬25mm條狀鋼條，橫向和豎向板筋經鑲嵌後焊接在電機風罩上(圖1)。

採取上述措施後．設備運行兩年左右，基本正常，類似故障未再出現，電機共振消除。

正常運行時振動大，防振橡膠或緩衝墊容易磨損，壽命很短，雖然改變了設備的固有振動 頻率，共振現象可以暫時改善，隨著防振橡膠或緩衝墊的磨損，共振會再次發生。

(4)增、減重量。該方法可改變電機機械部分的諧振頻率，如在電機風葉軸後端加慣性重錘，但只在電機局部共振(如本文電機非負荷側振動很大)時才有效。

(5)採取隔振措施。由於鄰近運行的外部設備振動頻率與正常運行的電機自振頻率相等時，電機在該外部設備振動頻率的強迫下，產生共振時，可採取隔振措施。如設計的1780 r／min轉速下運轉的泵，有1個750 r／min的自振頻率，若附近有1台以750 r／min轉速運轉的大風機不平衡，則該泵可能出現共振問題。此時隔離泵與風機，對風機做動平衡或將泵體與地板隔離，以消除共振。

(6)變頻電機設置電機跳頻。利用變頻器的“頻率跳變選用件”設置電機頻率，當變頻器運行到此頻段時。跳過此段頻率，不在共振頻率上平滑運轉，避免電機產生共振。

(7)安裝調諧阻尼器。設置調諧阻尼器的自振頻率等於故障頻率，並且與共振的振動回應相位差180。，將有效抵消給電機帶來故障的自振頻率。

此例最初採取措施增強了機械部分剛性，暫時減小了振動，但該鼓風機電機為大容量電機，風機風量波動大使電機負荷波動大，電機正常運行時振動也大，地腳螺栓容易鬆動，電機機械部分的剛性減弱，造成共振再次發生。為此增加機械部分重量，改變電機機械部分的諧振頻率，避免共振。由於電機徑向振動偏大、軸向振動偏小，在電機風罩兩側加焊板筋，改變機械部分固有頻率。所加板筋為厚10 mm的鋼板加工而成的厚10 mm、寬25mm條狀鋼條，橫向和豎向板筋經鑲嵌後焊接在電機風罩上(圖1)。

採取上述措施後．設備運行兩年左右，基本正常，類似故障未再出現，電機共振消除。