Измерение вибрации электродвигателей: Измерение вибрации электродвигателей, измерение вибрации подшипников электродвигателя, виброметр-балансировщик, измерение вибраций двигателя

Содержание

Измерение вибрации электродвигателей, измерение вибрации подшипников электродвигателя, виброметр-балансировщик, измерение вибраций двигателя

Повышенные вибрации электродвигателя являются одной из главных причин его преждевременного выхода из строя, в первую очередь – подшипников. Помимо подшипников, повышенная вибрация быстро изнашивает изоляцию обмоток, может привести к излому/изгибу вала , появлению трещин и повреждений в корпусе, опорной раме или фундаменте и др.

Источники вибраций электродвигателя по происхождению классифицируют на:

  • Магнитные источники, обусловленные: наличием зубцов на статоре и роторе; неравномерностью питающего напряжения; эксцентриситетом воздушного зазора; несинусоидальностью МДС (магнитной движущей силой) обмотки.
  • Механические источники, обусловленные: погрешностями изготовления деталей и сборки (дефекты подшипников, дисбаланс ротора, перекос посадочных мест подшипника, прогиб вала, несоосность валов), а также тепловыми деформациями ротора;
  • Аэродинамические источники, обусловленные расположенными на роторе деталями (вентиляторами).

Измерение вибраций двигателя проводится с целью получения данных о параметрах вибрации и дальнейшего их сравнения с допустимыми значениями, регламентируемыми ГОСТ Р МЭК 60034-14-2008 (см. табл.1).

Таблица 1 — Максимально допустимые значения вибросмещения, виброскорости и виброускорения для электродвигателей мощностью до 50 МВт, вращающихся с частотой (120÷15000) об/мин.

Измерение вибрации подшипников электродвигателей проводится в контрольных точках, расположенных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, расположенных как можно ближе к оси вращения ротора (см.рис.2)

 

Рис. 2 Измерение составляющих вибрации.

Рис.3 Рекомендуемое расположение датчиков на одном или обоих краях электродвигателя

Рис.4 Рекомендуемое расположение датчиков, когда расположение датчиков по рис.3 невозможно без разборки электродвигателя.

Рис.5 Расположение датчиков для подшипников скольжения

Рис. 6 Расположение датчиков для вертикальных электродвигателей

При возможности выбора способа установки вибропреобразователя к исследуемой поверхности (щуп, магнит, штифт), наиболее предпочтительным является резьбовое соединение, при котором штифт устанавливается в направлении измерения вибрации. Также следует помнить, что масса вибропреобразователя не должна превышать 5% от массы электродвигателя.

Измерение вибрации электродвигателей включает определение значений СКЗ вибросмещения (мкм), СКЗ виброскорости (мм/с) или СКЗ виброускорения (мм/с2) в диапазоне частот от 10 Гц до 1000 Гц. Для низко-оборотистых электродвигателей со скоростью вращения менее 600 об/мин, нижний порог частотного диапазона не должен превышать 2 Гц. В случае асинхронных двигателей, для которых характерно появление биений с двойной частотой скольжения, действительное значение измеряемого параметра вычисляется по формуле:

где Xmax и Xmin – соответственно максимальное и минимальное значение СКЗ измеряемого параметра

Измерение вибрации электродвигателей, как правило, проводится в режиме холостого хода (если дополнительно не оговорено в технических условиях электродвигателя) при частоте:

  • номинальной частоте вращения – для однорежимных электродвигателей;
  • частоте вращения с наибольшей вибрацией – для многоскоростных электродвигателей;
  • номинальной и максимальной частоте вращения – для электродвигателей с регулируемой частотой вращения.

Измерение вибрации электродвигателей быстро и легко проводится с помощью виброанализатора CSI 2140  и программного обеспечения MotorView Gold (Silver). Более бюджетным вариантом являются переносные виброметры «БАЛТЕХ» – виброручки BALTECH VP-3405-2 или вибротестер BALTECH VP-3410, а с помощью виброметра-балансировщика «ПРОТОН-Баланс-II» или взрывозащищенного BALTECH VP-3470-Ex можно еще провести и балансировку вала электродвигателя в собственных опорах. Все виброметры «БАЛТЕХ» соответствуют требованиям ГОСТ ISO 10816-1-97 и рекомендуются к использованию специалистам, прошедшим обучение на курсе повышения квалификации ТОР-103 «Основы вибродиагностики. Диагностика электродвигателей» в Учебном центре «БАЛТЕХ».

 

 

 

Измерение вибрации электродвигателей


Высокий уровень вибрации вызывает снижение надежности электродвигателя, в первую очередь его подшипников. Ударные и толчковые нагрузки от вибрирующего ротора передаются подшипникам скольжения, разрушая масляную пленку и вызывая расплавление баббита, в котором может появиться трещины и сколы. Подшипники качения разрушаются от быстроразвивающейся усталости металла, в результате которой появляются выбоины и трещины на их рабочих поверхностях или разрываются сепараторы. Под воздействием повышенной вибрации быстрее изнашивается изоляция обмоток электродвигателя, может наступить излом или изгиб вала, от вала может оторваться бочка ротора, в торцовой крышке и станине статора могут появиться трещины, возникнуть повреждения фундамента и опорной рамы.

Очевидна необходимость устранения сверхнормативной вибрации электродвигателя, устранив ее причины, которые можно подразделить на две группы. К первой относятся дефекты, касающиеся сборки агрегата в целом или приводного механизма (ошибки в центровке электродвигателя с механизмом, повреждения соединительной муфты, дисбаланс ротора или дефект подшипников приводного механизма, дефекты рамы и фундамента). Ко второй группе относятся дефекты собственно двигателя (дисбаланс ротора электродвигателя, отрыв от вала бочки ротора, обрыв стержней или образование трещин короткозамкнутой обмотки ротора, излом или изгиб вала ротора, излишний зазор в подшипниках скольжения, дефекты подшипников качения или недостаточное крепление отдельных деталей электродвигателя).

Для недопущения возникновения и преждевременного износа двигателя необходимо постоянно проводить замеры уровня вибрации. Измеряемыми параметрами являются виброскорость (или частота вибрации, измеряемая в мм/с) и виброперемещение (или амплитуда вибрации, измеряемая в мкм).

Специальная оценка условий труда

Измерения производятся в контрольных точках в трех плоскостях, расположенных взаимно перпендикулярно друг к другу и проходящих через ось вращения ротора. Среднеквадратическое значение виброскорости в выбранных точках (при высоте оси вращения 225мм) не должно быть больше 2,8 мм/с при рабочем числе оборотов от 600 до 1800 об/мин и не больше 4,5 мм/с при работе в диапазоне от 1800 до 6000 об/мин.

Всего таких вибрационных групп или классов насчитывается восемь.

Особое значение имеет измерения вибрации подшипников, которые производятся при номинальном значении частоты и напряжения в электросети. Допустимые значения вибрации каждого подшипника не должны превышать 30 мкм при частоте вращения электродвигателя до 3000 об/мин, 60 мкм при частоте вращения 1500 об/мин, 80 мкм – до 1000 об/мин, и 90 – до 750 об/мин.

Существует два способа измерения уровня вибрации электродвигателя. Контактный способ осуществляется при помощи пьезоэлектрических датчиков (акселерометров) которые устанавливаются на корпусе объекта, например подшипника. Бесконтактный способ предназначен для контроля вибрации ротора методами открытого резонатора (при помощи вихретоковых датчиков) или методом ультразвуковой фазометрии. Результаты вибрационных измерений заносятся в протокол стандартной формы.


Допустимая вибрация электродвигателя – пределы и нормы ГОСТ

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. Вибрации бывают механические, электромеханические, электромагнитные, поперечная, осевая.

Допуски вибрации электродвигателя определены по ГОСТ 16921-71 и ГОСТ 20815-75.

Измерение вибрации двигателя производится специальным прибором – виброаналозатором. Он не только измеряет значение и амплитуду колебаний, но 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.

Допустимые нормы вибрации электродвигателей по ГОСТ

Допустимые нормы вибрации электродвигателей

Мощность, квт

3000 об/мин

1500 об/мин

1000 об/мин

750 об/мин

Марка

А

Б

Марка

А

Б

Двигатель

А

Б

Двигатель

А

Б

1,1

АИР71В2

1,12

70

АИР80А4

1,12

100

АИР80В6

1,12

130

АИР90LB8

1,12

160

1,5

АИР80А2

1,8

АИР80В4

1,8

АИР90L6

1,8

АИР100L8

1,8

2,2

АИР80В2

1,8

АИР90L4

АИР100L6

АИР112МА8

3

АИР90L2

1,8

АИР100S4

АИР112МА6

АИР112МВ8

4

АИР100S2

1,8

АИР100L4

АИР112МВ6

АИР132S8

5,5

АИР100L2

1,8

АИР112М4

АИР132S6

АИР132М8

7,5

АИР112М2

1,8

АИР132S4

АИР132М6

АИР160S8

11

АИР132М2

2,8

АИР132М4

АИР160S6

АИР160М8

15

АИР160S2

2,8

АИР160S4

АИР160М6

АИР180М8

18,5

АИР160М2

2,8

АИР160М4

АИР180М6

АИР200М8

22

АИР180S2

2,8

АИР180S4

АИР200М6

АИР200L8

30

АИР180М2

2,8

АИР180М4

АИР200L6

АИР225М8

37

АИР200М2

2,8

АИР200М4

АИР225М6

АИР250S8

Для уменьшения осевой вибрации электродвигателя необходимо, чтобы активная длина пакета статора была одинаковой в нескольких плоскостях по внутренней расточке.

Причины и устранение

Вибрации электродвигателей могут возникать на холостом ходу, то причина дефекта в самом двигателе. Проверьте, исчезают ли колебания после отключения от сети. Исчезновение указывает на наличие зазора между ротором и статором или обрыв стержня в обмотке ротора.

Колебания двигателя в момент пуска мотора и под нагрузкой указывают на механическую природу проблемы.

Механические причины возникновения вибрации электродвигателя:

  • Нарушения центровки вала с приводимым устройством (насос, вентилятор)
  • Плохое состояние соединительной муфты
  • Ослабление резьбовых соединений
  • Дефект или перегрев подшипников
  • Изгиб или излом вала, лопастей
  • Слабое крепление торцовых крышек

Существенно повышает вибрацию двигателя механическая несимметрия конструкции корпуса (наличие окон, ребер жесткости, опорных лап, коробки выводов). Это приводит к расслоению спектра его частот колебаний и повышению колебаний.

Диагностика и ремонт электродвигателей у СЛЭМЗ

На базе Слобожанского завода успешно функционируют три сервисных центра в Киеве, Харькове и Днепре. Заказывайте ремонт у СЛЭМЗ, чтобы определить причину и устранить вибрации и другие поломки электродвигателя. Гарантия на перемотанные и восстановленные электромоторы до 12 месяцев.

Приборы для измерения вибрации подшипников, электродвигателей, машин

Описание

Приборы для измерения параметров вибрации многоканальные ВИБ-8 предназначены для измерения и преобразования выходных сигналов напряжения переменного тока с первичных преобразователей вибрации в значения вибро­скорости и вибро­ускорения.

Приборы имеют 8 измерительных каналов с поочередной внутренней коммутацией. Приборы дополнительно обеспечивают формирование стабилизированного тока питания, необходимого для работы пьезоэлектрических датчиков с электронным предусилителем заряда (Integrated Circuit Piezoelectric — ICP).

Коммутация измерительных каналов, а также аналого-цифровое преобразование и обработка результатов измерений выполняются поочередно для каждого канала. Под управлением микропроцессора осуществляются процессы коммутации измерительных каналов, цифровой обработки, хранения и обмена информацией по интерфейсам RS-485 (Modbus RTU) и Ethernet (Modbus TCP/IP).

Приборы применяются для контроля и балансировки механизмов в газовой, нефтяной, энергетической, электротехнической и других отраслях промышленности, где используются агрегаты роторного типа (газовые, паровые и гидротурбины, компрессоры, насосы, электродвигатели и т.д.).


Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики:

 №
п/п
 Наименование характеристики   Ед. изм.   Значение 
1  Диапазон измерений среднеквадратического значения напряжения переменного тока в диапазоне частот от 5 до 3000 Гц (при наличии постоянной составляющей напряжения электрического тока в диапазоне от 8 до 12 В) В  от 0,0007 до 5 
2  Пределы допускаемой приведенной (к верхнему пределу измерений) погрешности измерений среднеквадратического значения напряжения переменного тока  % ±1,0 
3  Значение силы постоянного тока для питания подключаемых пьезоэлектрических датчиков  мА 11±3 
4  Коэффициент масштабного преобразования виброускорения  м/(В*с2)  100
5  Диапазоны измерений параметров вибрации, при использовании подключаемых первичных преобразователей:
   — виброускорение, м/с2
   — виброскорость, мм/с

м/с2
мм/с

 

от 0,1 до 500
от 0,01 до 20

6  Напряжение питания от источника постоянного тока В 24±2,4
7  Потребляемая мощность, не более Вт 4,0
8  Габаритные размеры, (длина?ширина?высота), не более
мм  36x61x91
9  Масса, не более кг 0,15
10  Рабочие условия применения:
   — температура окружающего воздуха
   — относительная влажность воздуха при температуре +30 °С

°С
 %
 

от -40 до +60
90

11  Средняя наработка на отказ, не менее  ч 40 000
12  Средний срок службы, не менее  лет 15

Виброускорение, виброскорость и виброперемещение.

В чём измеряют вибрацию?

В чём измеряют вибрацию?

Для количественного описания вибрации вращающегося оборудования и в диагностических целях используют виброускорение, виброскорость и виброперемещение.

Виброускорение

Виброускорение – это значение вибрации, прямо связанное с силой, вызвавшей вибрацию. Виброускорение характеризует то силовое динамическое взаимодействие элементов внутри агрегата, которое вызвало данную вибрацию. Обычно отображается амплитудой (Пик, Peak) — максимальное по модулю значение ускорения в сигнале. Применение виброускорения теоретически идеально, т. к. пъезодатчик (акселерометр) измеряет именно ускорение и его не нужно специально преобразовывать. Недостатком является то, что для него нет практических разработок по нормам и пороговым уровням, нет общепринятого физического и спектрального толкования особенностей проявления виброускорения. Успешно применяется при диагностике дефектов, имеющих ударную природу — в подшипниках качения, редукторах. ((AdB-120)/20)

Например, 140 дБ = уровень 10 м/с2 = 1 G

Виброскорость

Виброскорость – это скорость перемещения контролируемой точки оборудования во время её прецессии вдоль оси измерения.

В практике измеряется обычно не максимальное значение виброскорости, а ее среднеквадратичное значение, СКЗ (RMS). Физическая суть параметра СКЗ виброскорости состоит в равенстве энергетического воздействия на опоры машины реального вибросигнала и фиктивного постоянного, численно равного по величине СКЗ. Использование значения СКЗ обусловлено ещё и тем, что раньше измерения вибрации велись стрелочными приборами, а они все по принципу действия являются интегрирующими, и показывают именно среднеквадратичное значение переменного сигнала.

Из двух широко применяемых на практике представлений вибросигналов (виброскорость и виброперемещение) предпочтительнее использование виброскорости, так как это параметр, сразу учитывающий и перемещение контролируемой точки и энергетическое воздействие на опоры от сил, вызвавших вибрацию. Информативность виброперемещения может сравниться с информативностью виброскорости только при условии, когда дополнительно, кроме размаха колебаний, будут учтены частоты, как всего колебания, так и его отдельных составляющих. На практике сделать это весьма проблематично.

Для измерения СКЗ виброскорости используются самые простые приборы – виброметры. В более сложных приборах (виброанализаторах) также всегда присутствует режим виброметра.

Виброскорость измеряется в:

  • миллиметрах на секунду [мм/сек]
  • дюймов в секунду [in/s]: 1 in/s = 25,4 мм/сек
  • децибелах, должен быть указан уровень 0 дБ. Если не указан, то, согласно ГОСТ 25275-82, берётся значение 5 * 10-5 мм/сек (По международному стандарту ISO 1683:2015 и ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009 за 0 dB берётся 10-6 мм/сек)

Как перевести виброскорость в дБ ?

Для стандартного уровня 0 дБ = 5 * 10-5 мм/сек:

VdB = 20 * lg10(V) + 86

VdB – виброскорость в децибелах

lg10 – десятичный логарифм (логарифм по основанию 10)

V – виброскорость в мм/с

86 дБ – уровень 1 мм/с

Ниже приведены значечения виброскорости в дБ для стандартного ряда норм вибрации. Видно, что разница между соседними значениями – 4 дБ. Это соответствует разнице в 1,58 раза.

мм/с дБ
45 119
28 115
18 111
11,2 107
7,1 103
4,5 99
2,8 95
1,8 91
1,12 87
0,71 83

Виброперемещение

Виброперемещение (вибросмещение, смещение) показывает максимальные границы перемещения контролируемой точки в процессе вибрации. Обычно отображается размахом (двойной амплитудой, Пик-Пик, Peak to peak). Виброперемещение – это растояние между крайними точками перемещения элемента вращающегося оборудования вдоль оси измерения.

Виброперемещение измеряется в линейных единицах:

  • в микрометрах [мкм]
  • в миллиметрах [мм]: 1 мм = 1000 мкм
  • в милсах, миллидюймах [mils]: 1000 mils = 1 дюйм, 1 mil = 25,4 мкм, 1000 mils = 25,4 мм

Видео от Сергея Бойкина

Автор: Андрей Щекалев

Не хватает информации ?

Напишите мне свой вопрос, я отвечу Вам и дополню статью полезной информацией.

Вибрация электродвигателя | Центр Экологических Экспертиз

Санитарные нормы являются обязательными для всех организаций и юридических лиц на территории Российской Федерации, независимо от форм собственности, подчинения и принадлежности и физических лиц, независимо от гражданства.

Измерение и гигиеническая оценка вибрации, а также профилактические мероприятия должны проводиться в соответствии с руководством 2.2.4/2.1.8-96 «Гигиеническая оценка физических факторов производственной и окружающей среды»

Величина вибрации измеряется на всех подшипниках электродвигателей в горизонтально — поперечном (перпендикулярно оси вала), горизонтально-осевом и вертикальном направлениях.

Измерение в двух первых направлениях производится на уровне оси вала, а в вертикальном – в наивысшей точке подшипника.

Вибрация электродвигателей измеряется виброметрами.

Повышенная вибрация может быть вызвана электромагнитными или механическими или иными причинами.

Электромагнитные причины возникновения вибрации электродвигателей:

  • неправильное выполнение соединений отдельных частей или фаз обмоток;
  • недостаточная жесткость корпуса статора, вследствие чего активная часть якоря притягивается к полюсам индуктора и вибрирует; замыкания различного вида в обмотках электродвигателей;
  • обрывы одной или нескольких параллельных ветвей обмоток;
  • неравномерный воздушный зазор между статором и ротором.

Механические причины вибрации электродвигателей:

  • неправильная центровка электродвигателя с рабочей машиной;
  • неисправности в соединительной муфте;
  • искривление вала;
  • неуравновешенность вращающихся частей электродвигателя или рабочей машины;
  • ослабление крепления или посадки вращающихся частей.

Технические характеристики виброметров

Виброметр — К1

Малогабаритный виброметр марки «К1» предназначен для проведения измерения вибрации в размерности виброскорости (мм/с) в стандартном диапазоне частот от 10 до 1000 Гц. Благодаря наличию всего одной кнопки управления, прибор может быть использован даже неквалифицированным персоналом.

Преимуществами применения прибора «Виброметра -К1» являются:

  • яркий экран, допускающий работу в широком диапазоне температур, до -20 градусов;
  • малые габариты и вес;
  • возможность длительной работы от встроенных аккумуляторов.

Vibro Vision — переносный виброметр

Малогабаритный виброметр марки «Vibro Vision» предназначен для контроля уровня вибрации и экспресс-диагностики дефектов вращающегося оборудования. Позволяет измерять общий уровень вибрации (СКЗ, пик, размах), оперативно диагностировать состояние подшипников качения.

Виброметр регистрирует сигналы в размерности виброускорения, виброскорости, виброперемещения при помощи встроенного или внешнего датчика. На фотографии показано измерение вибрации прибором при помощи встроенного вибродатчика. В таком режиме виброметр наиболее удобен для простых и оперативных измерений.

При использовании внешнего датчика, устанавливаемого на контролируемом оборудовании при помощи магнита или с использованием щупа, можно проводить более сложные измерения. На второй фотографии в место контроля вибрации на магните установлен внешний датчик вибрации, который подключен к прибору

Дополнительными функциями виброметра «Vibro Vision» являются определение состояния подшипников качения на основе расчета эксцесса виброускорения и простейший анализатор вибросигналов. Прибор позволяет оценивать форму вибросигнала (256 отсчетов) и анализировать спектр вибросигнала (100 линий). Это позволяет «на месте» диагностировать некоторые дефекты, например, небаланс, расцентровка. Эти функции позволяет диагностировать этим простым и дешевым прибором наиболее часто встречающиеся дефекты вращающегося оборудования.

Вся информация в виброметре показывается на графическом экране расширенного температурного диапазона, предусмотрена его подсветка. Пример изображения на экране в режиме регистрации виброускорения показан на рисунке.

Виброметр может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от минус 20 до плюс 50 градусов и относительной влажности воздуха до 98%, без конденсации влаги.

«Vibro Vision» питается от двух встроенных аккумуляторов размера АА, допускается работа от двух батарей аналогичного размера.

Как устранить вибрацию электродвигателя

Повышенная вибрация резко снижает надежность электродвигателя и прежде всего опасна для его подшипников.

Под воздействием толчковых, ударных нагрузок от вибрирующего ротора в подшипниках скольжения может нарушиться масляная пленка и наступить подплавление баббита. В некоторых случаях в баббите появляются трещины и сколы. В подшипниках качения быстро развиваются усталостные явления металла, появляются трещины, выбоины на рабочих поверхностях качения, разрываются сепараторы.

От воздействия вибрации может также наступить изгиб или излом вала, бочка ротора — оторваться от вала, появиться трещина в станине статора или в торцовой крышке, повредиться опорная рама и фундамент. Повышается и ускоряется износ изоляции обмоток электродвигателя.

Вибрация электродвигателя, превышающая норму, должна быть устранена. Но для этого нужно знать ее причину. Причинами вибрации, которые условно разделяются на две группы, могут быть следующие.

Первая группа

  • Неправильная центровка электродвигателя с механизмом.
  • Неудовлетворительное состояние соединительной муфты: износ пальцев, сухариков, зубцов, несносность отверстий под пальцы в полумуфтах, небаланс полумуфты или пальцев.
  • Небаланс ротора приводимого механизма, особенно часто встречающийся у дымососов и вентиляторов вследствие износа лопаток.
  • Дефект подшипников приводимого механизма.
  • Дефекты фундамента и фундаментной рамы: раз рушение бетона маслом, обрыв сварки на ребрах жесткости рамы, плохое крепление двигателя к раме после центровки и т. д.

Эта группа причин вибрации электродвигателя должна устраняться персоналом, ремонтирующим приводимый механизм, за исключением, пожалуй, устранения дефекта в сварке рамы под электродвигателем, если она одновременно не является рамой механизма.

Вторая группа

  • Небаланс ротора электродвигателя.
  • Образование трещин и обрыв стержней коротко- замкнутой обмотки ротора от кольца.
  • Отрыв бочки ротора от вала.
  • Изгиб или излом вала ротора.
  • Слабое крепление отдельных деталей электродвигателя (подшипников, торцовых крышек).
  • Недопустимо большой зазор в подшипниках скольжения, дефекты подшипников качения.

Эта группа причин устраняется персоналом, ремонтирующим электродвигатели.

На практике вибрация иногда вызывается не одной, а несколькими причинами.

При обнаружении повышенной вибрации подшипников электродвигателя желательно замерить ее виброметром или вибрографом, чтобы знать истинную величину.

Не отключая двигателя, следует проверить, не являются ли причиной вибрации слабое закрепление двигателя, нарушение сварки элементов фундаментной рамы или разрушение бетона фундамента. Для этого на ощупь определяют и сравнивают вибрацию лап электродвигателя или стульев его подшипников, болтов, крепящих электродвигатель, и рамы вблизи лап.При недостаточной затяжке болта вибрирует только лапа двигателя, а болт не вибрирует или вибрирует незначительно.

Лучше всего разницу в вибрации можно заметить, приложив палец на стык двух сопрягаемых деталей, в данном случае на стык болта и лапы. При нарушении прочного сопряжения между ними вибрация вызывает перемещение одной детали относительно другой, и палец легко обнаружит это. Если вибрирует и болт, то указанным способом проверяется, нет ли разницы в вибрации на стыке между лапой и рамой, между верхней полкой и вертикальной частью рамы, между ребром жесткости и верхней и нижней полками, между нижней полкой рамы и фундаментами и т. д. Иногда нарушение прочного сопряжения между деталями обнаруживается также по появлению мелких пузырей, а при сильной вибрации — и мелких брызг масла в месте стыка.

При обнаружении дефекта в сопряжении между рамой и фундаментом, появляющегося чаще всего из-за разъедания бетона маслом, весь пропитанный бетон, в том числе и пока сохранивший прочность, должен быть удален и заменен свежим. На время схватывания бетона агрегат должен быть остановлен и выведен из резерва.

Если дефектов в фундаменте, раме, креплении электродвигателя и его торцовых крышек, креплении приводимого механизма не обнаружено, следует рассоединить муфту между электродвигателем и механизмом и запустить электродвигатель в работу на холостом ходу. 

Если в момент пуска и на холостом ходу электродвигатель работает без вибрации, то причину вибрации следует искать в нарушении центровки, износе пальцев или самих полумуфт или появлении небаланса в приводимом механизме.

Если же электродвигатель вибрирует и на холостом ходу, то причина вибрации находится в самом электродвигателе. В этом случае следует проверить, не исчезает ли вибрация сразу же после отключения электродвигателя от сети. Исчезновение вибрации сразу же после отключения от сети указывает на наличие неравномерного зазора между ротором и статором. Для устранения вибрации, вызванной неравномерным зазором, следует принять меры к его выравниванию.

Сильная вибрация электродвигателя при пуске на холостом ходу указывает на неравномерный зазор или на обрыв стержня в обмотке ротора. Если зазор равномерен, то причина вибрации только в обрыве стержня ротора. Вибрация в этом случае устраняется путем ремонта обмотки ротора.

Если вибрация электродвигателя, отсоединенного от механизма, после отключения от сети пропадает не сразу, а снижается по мере снижения числа оборотов, то причина вибрации — в небалансе ротора из-за неуравновешенности полумуфты, изгиба или появления трещины на валу, смещения обмотки, отрыва бочки ротора от вала. В этом случае полезно снять полумуфту и электродвигатель запустить без нее.

Нормальная работа электродвигателя указывает на небаланс полумуфты. Такую полумуфту необходимо установить на оправку и проточить по всей наружной поверхности на токарном станке. Если же и после снятия полумуфты вибрация осталась, ротор должен быть вынут и проверен на отсутствие дефектов на валу и в креплении на нем роторной бочки. При отсутствии дефектов ротор должен быть подвергнут динамической балансировке на станке. Статическая балансировка ротора на ножах в данном случае не поможет, и поэтому производить ее не следует.

Повышенные зазоры в подшипниках скольжения сами по себе вибрацию не вызывают. Если нет других причин вибрации, то и при больших зазорах электродвигатель, особенно на холостом ходу, будет работать нормально. Но если появятся другие причины вибрации, то величина ее при больших зазорах будет значительно выше, чем при допустимых зазорах. Поэтому если электродвигатель вибрирует только под нагрузкой и определить причину вибрации не удается, то следует принять меры к уменьшению зазора в подшипниках путем их перезаливки.

Вибрация электродвигателя по причине дефектности подшипников качения обнаруживается легко. Дефектный подшипник сильно шумит, греется. Его необходимо заменить и только потом продолжить выяснение причины вибрации, если она осталась.

Дефектами соединительной муфты, вызывающими вибрацию, являются неуравновешенность полумуфт, несоосность отверстий в полумуфтах более чем на 1 мм, неодинаковость веса пальцев, неравномерный износ их или износ мягких шайб до такой степени, что пальцы касаются сталью отверстий в полу муфтах.

Все пальцы должны быть взвешены. Если есть разница в весе, то каждые два пальца, имеющие одинаковый вес, устанавливаются в противоположные отверстия полумуфт. Все сработавшиеся пальцы должны быть восстановлены заменой кожи или резины. Полумуфты, имеющие несоосность отверстий, должны быть заменены. 

Измерение уровня вибрации производятся по следующим параметрам:

  • Общая – передающаяся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Например, вибрация при езде на автомобиле
  • Локальная — передающуюся через руки или ноги человека, контактирующие с вибрирующим инструментом.  Например бор-машина стоматолога или фен у парикмахера.

В соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий», измерение вибрации являются обязательными для всех организаций и предприятий, имеющих источники общей или локальной вибрации. 

Измерение вибрации проводится 1 раз в год и включает в себя замеры уровней вибрации от различных источников. Многие люди заблуждаются, предполагая, что источником вибрации являются сложные технические устройства или какие-либо специализированные механизмы. Порой они просто не замечают окружающей действительности. Например, обычный автотранспорт может вызывать вибрации высокого частотного диапазона. Это же касается и привычных бытовых приборов. Вот некоторые распространенные источники вибрации:

  • Вентиляционные системы
  • Лифты
  • Автотранспорт
  • Инструмент (фены, отбойные молотки и т.п)

Методы измерения вибрации.

Существует две группы методов измерения параметров вибрации: контактные, подразумевающие механическую связь датчика с исследуемым объектом, и бесконтактные, т.е. не связанные с объектом механической связью.

Контактные методы. Наиболее простыми являются методы измерения вибрации с помощью пьезоэлектрических датчиков. Они позволяют проводить измерения с высокой точностью в диапазоне низких частот и относительно больших амплитуд вибрации, но вследствии своей высокой инерционности, приводящей к искажению формы сигнала делает невозможным измерение вибрации высокой частоты и малой амплитуды. Кроме того, если масса исследуемого объекта, а следовательно и его инерционность не велика, то такой датчик может существенно влиять на характер вибрации, что вносит дополнительную ошибку в измерения. Эти недостатки позволяет устранить метод открытого резонатора. Суть метода заключается в измерении параметров СВЧ резонатора, изменяющихся вследствие вибрации исследуемого объекта.

Резонатор имеет два зеркала, причем одно из них фиксировано , а другое механически связано с исследуемым объектом. Регистрация перемещений при малых амплитудах вибрации производится амплитудным методом по изменению выходной мощности в случае проходной схемы включения резонатора или отраженной мощности, в случае применения оконечного включения. Этот метод измерения требует постоянства мощности, подводимой к резонатору и высокой стабильности частоты возбуждения.

В случае больших амплитуд вибрации регистрируется смещение резонансной частоты, что можно сделать с очень высокой точностью. Для повышения добротности и уменьшения дифракционных потерь используют сферические зеркала. Разрешающая способность данного метода 3 мкм. Метод обладает малой инерционностью по сравнению с описанным выше, но его применение рекоменуется, если масса зеркала принципиально меньше массы исследуемого объекта.

Однако механическая связь датчика с исследуемым объектом далеко не всегда допустима, поэтому последние годы основное внимание уделяется разработке бесконтактных методов измерения параметров вибрации. Кроме того, их общим достоинством является отсутствие воздействия на исследуемый объект и пренебрежительно малая инерционность.

Вибрация электродвигателя и методы ее устранения | Полезные статьи

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 [email protected] с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.  

 

Анализ вибрации электрических асинхронных двигателей

Электродвигатель — это электромеханическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Электродвигатели делятся на две большие группы: двигатели постоянного тока (DC) и двигатели переменного тока (AC); Двигатели переменного тока делятся на однофазные и многофазные. Многофазные двигатели могут быть асинхронными или синхронными. Тогда асинхронные двигатели могут быть с фазным ротором или короткозамкнутым ротором. Двигатели с короткозамкнутым ротором являются наиболее широко используемыми двигателями в современной промышленности.Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором — это относительно простые, очень надежные и неприхотливые в обслуживании машины.

Асинхронные двигатели

работают по принципу электромагнитной индукции и также известны как асинхронные двигатели, поскольку их скорость вращения (об / мин) не достигает синхронной частоты электродвижущего поля. Асинхронные двигатели производятся для различных применений и требований, рабочая скорость, мощность и КПД, среди других параметров, рассматриваются при проектировании, существуют двигатели малой, средней и большой мощности, они также изготавливаются для работы на различных скоростях; количество полюсов двигателя определяет его рабочую скорость.

Количество полюсов Синхронная скорость (об / мин) в зависимости от частоты входной мощности
50 Гц 60 Гц
2 3000 3600
4 1500 1800
6 1000 1200
8 750 900
10 600 720
12 500 600
16 375 450

Основные компоненты электродвигателя

Основными компонентами асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором являются:

  1. Статор
  2. Ротор
  3. Рама двигателя
  4. Торцевой щиток
  5. Подшипники
  6. Клеммная коробка
  7. Опорная база
  8. Вентилятор охлаждения

Точки измерения вибрации

Как мы уже обсуждали в общих чертах в нашей статье «Где разместить датчик вибрации», в электродвигателе точки измерения вибрации должны соответствовать средней линии вала на корпусе подшипника.Обеспечьте стабильную установку на твердую деталь. По возможности производите измерения в горизонтальном (H), вертикальном (V) и осевом (A) направлениях каждого подшипника.

В крайнем неприводном положении датчик не всегда удастся разместить на средней линии, так как его закрывает защитная крышка вентилятора, однако рекомендуется подойти как можно ближе к подшипнику. Точки мониторинга должны быть отмечены, и данные всегда берутся с одних и тех же мест. Некоторые кожухи двигателя изготовлены из алюминия; следовательно, магнит не прилипает; в этих случаях его можно удерживать рукой, сильно нажав.Избегайте использования удлинителей, поскольку они подавляют высокочастотные колебания. В некоторых приложениях устанавливаются аксессуары для измерения вибрации; это устройства, которые крепятся с помощью клея или болтов, создавая фиксированный и прочный акселерометр.

Безопасность является приоритетом при выборе точек мониторинга вибрации; мы должны гарантировать, что мы не соприкасаемся с вращающимися или горячими частями, безопасность при сборе данных заботится об инструментах и ​​нашем здоровье.

Типичные отказы электродвигателей, обнаруживаемые с помощью анализа вибрации

Дисбаланс

В электродвигателях дисбаланс обычно вызывается одной из следующих причин:

  • Неправильная процедура балансировки в мастерской.
  • Неправильный выбор класса качества балансировки.
  • Использование шпоночной канавки вне спецификации.
  • Не учитывать шпоночный паз при балансировке в мастерской.
  • Деформация ротора из-за перегрева.
  • Износ или поломка охлаждающего вентилятора.
  • Износ или поломка муфты.
  • Поломка или неправильная установка охлаждающего вентилятора.

При обнаружении дисбаланса в электродвигателе могут быть рекомендованы следующие действия:

  • Просмотрите историю эксплуатации и технического обслуживания, чтобы проверить, когда возникла проблема: во время эксплуатации, после технического обслуживания, нового двигателя и т. Д.Это поможет в анализе первопричин.
  • Проверьте процедуры и уровень качества балансировки для приложения.
  • Осмотрите муфту и вентилятор охлаждения, проверьте ее целостность и состояние.
  • Выполните проверку биения , чтобы обнаружить деформации в роторе.
  • Проверить калибровку балансировочного станка.
  • Выполните точную балансировку в соответствии с применением, критичностью и характеристиками двигателя.
  • Проверить вентилятор охлаждения.

Несоосность

В электродвигателях несоосность обычно вызывается одной из следующих причин:

  • Несоответствующая процедура центровки.
  • Неправильный расчет стандартов или допусков центровки.
  • Тепловое расширение.
  • Слабость или несоответствующая опорная база.
  • Мягкая опора или обернутая моторная база.
  • Поломки в муфте, чрезмерное биение или износ.

При обнаружении несоосности в электродвигателе можно порекомендовать следующее:

  • Оценить процедуры и обучение персонала.
  • Выполните точную центровку, применяя соответствующие стандарты.
  • Измерьте и исправьте мягкую стопу.
  • Оцените состояние основания и муфты.
  • Оцените влияние теплового расширения и учтите это при процедуре центровки.

Проблемы с подшипником

В электродвигателях проблемы с подшипниками обычно возникают по одной из следующих причин:

  • Плохая сборка, чрезмерный предварительный натяг или износ корпуса подшипника.
  • Сбои в процедуре смазки, избыток или недостаток смазочного материала.
  • Смазка некачественная или несовместимая с областью применения.
  • Загрязненная смазка.
  • Чрезмерная вибрация во время работы.
  • Неисправности заземляющей проводки.

При обнаружении проблем с подшипником в электродвигателе могут быть рекомендованы следующие действия:

  • Проанализировать характеристики повреждений: коррозия, эрозия, износ…
  • Оцените процедуру сборки подшипника.
  • Проверить балансировку и центровку.
  • Проверить правильный выбор подшипника.
  • Проверить размеры и допуски при установке в корпус и ротор.
  • Оптимизируйте процесс смазки.
  • Проверить заземляющий провод.

Эксцентриситет

В электродвигателях эксцентриситет обычно вызывается одной из следующих причин:

  • Чрезмерный износ подшипника или корпуса подшипника.
  • Износ ротора или подшипника.
  • Несоосность корпусов.
  • Деформация ротора.
  • Эксцентриситет отверстий муфты или шкивов.

При обнаружении эксцентриситета в электродвигателе могут быть рекомендованы следующие действия:

  • Проверьте соосность между корпусом подшипника или торцевыми щитками двигателя.
  • Проверить износ корпусов подшипников.
  • Измерьте биение в муфте, шкивах и роторе.

Ослабление вращения

В электродвигателях люфт или люфты при вращении обычно возникают по одной из следующих причин:

  • Износ подшипников или корпуса.
  • Износ подшипников баббита .
  • Неправильная регулировка деталей.

При обнаружении зазоров в электродвигателе могут быть рекомендованы следующие действия:

  • Проверка размеров корпуса подшипника, подшипников и ротора.

Структурные вопросы

В электродвигателях структурные проблемы обычно возникают по одной из следующих причин:

  • Слабые или поврежденные основания из-за коррозии.
  • Неисправные анкерные болты или болты.
  • Ослабленные винты или анкерные болты.

При обнаружении структурных проблем в электродвигателе могут быть рекомендованы следующие действия:

  • Оцените состояние оснований как станка, так и фундамента.
  • Оцените состояние анкерных болтов.
  • Отрегулируйте болты до правильного момента затяжки.

Проблемы с электрикой

В электродвигателе проблемы с электричеством обычно возникают по любой из следующих причин:

  • Неравномерный воздушный зазор между ротором и статором.
  • Ослабленная или сломанная штанга ротора.
  • Низкое качество электроэнергии: несимметрия напряжений, гармоники …
  • Отказы от преобразователей частоты.
  • Избыточная нагрузка.
  • Превышение числа пусков и остановов двигателя.
  • Проблемы с изоляцией.

При обнаружении электрических проблем в электродвигателе в зависимости от симптомов могут быть рекомендованы следующие действия:

  • Выполните анализ качества электроэнергии.
  • Изучите воздушный зазор и оцените его происхождение (ротор / статор).
  • Провести электрические испытания двигателя (качество изоляции).
  • Оцените целостность соединений в стержнях ротора.
  • Проанализируйте количество следующих друг за другом стартапов.

Резонанс

В электродвигателях резонанс обычно вызывается одной из следующих причин:

  • Работайте со скоростью, близкой к критической или собственной частоте системы.
  • Изменения жесткости конструкции.
  • Изменения скорости, которые приближают двигатель к критической скорости (двигатели с регулируемой скоростью).

При обнаружении резонанса в электродвигателе могут быть рекомендованы следующие действия:

  • Выполните тест для расчета критических скоростей.
  • Проведите испытание на удар, чтобы проверить, не возбуждается ли какая-либо собственная частота.
  • Оцените, изменилась ли жесткость системы.

Прочие технологии прогнозирования

Осмотр электродвигателей должен быть комплексным, включая динамические, термические и эксплуатационные испытания.Следующие технологии также применимы к электродвигателям:

Прогностическая технология Обнаруживаемые отказы
Термография в двигателе и в силовой цепи Отсутствие теплоотвода (охлаждения), перегрузка, неправильное соединение, трение, несимметрия нагрузки или напряжения.
Визуальный осмотр Грязь, необычный шум, недостатки безопасности, структурные проблемы, целостность заземления, плохое охлаждение, влажность, утечки, ослабленные болты, неплотное соединение, недостающие детали, износ.
УЗИ Проблемы с подшипниками, проблемы с электрикой, проблемы со смазкой.
Анализ масла или трибология Плохое состояние смазочного материала, загрязненный смазочный материал: вода, гликоль, топливо, твердые частицы; Недостаточное количество смазки, качество и применимость смазки, плохая процедура смазки.
Анализ качества электроэнергии Неуравновешенность нагрузки, напряжение, частота, сила тока, состояние изоляции, состояние стержней ротора, электрические гармоники, КПД.

Нормы и стандарты

Допустимые пределы вибрации для электродвигателей можно найти в стандарте ISO 10816-3. Стандарты NEMA и IEC также устанавливают некоторые критерии приемлемости.

Паспортная табличка двигателя

Идентификационная табличка является важным источником полезной информации, и ее понимание является решающим фактором; Данные на табличке — это параметры, которые всегда следует учитывать для обеспечения надежной и эффективной работы, эффективного осмотра и надлежащего обслуживания.Эксплуатация двигателя за пределами его проектных ограничений резко сократит его срок службы и эффективность. Операторы, инспекторы и специалисты по техническому обслуживанию должны понимать все эти параметры и соотносить их с рабочим и функциональным состоянием машины.

Найдите паспортную табличку двигателей, защитите ее и поддерживайте в хорошем состоянии. Солнечное излучение, загрязнение окружающей среды и влажность влияют на состояние и читаемость таблички.

Поиск и устранение неисправностей электродвигателя

с помощью анализа вибрации

Фото: Getty Images / sarinyapinngam

Прежде чем обсуждать технологию как средство устранения неисправностей, важно проанализировать терминологию.

Частота — относится к «сколько» колебаний за заданный промежуток времени (например, одна минута), измеряется в циклах в минуту (CPM) или циклах в секунду (герц) Гц, связанных с 1-кратной скоростью вращения вала. .

Смещение — указывает, «насколько» объект вибрирует, измеряется в милах (1/1000 дюйма) от пика до пика. Смещение (расстояние или перемещение) обычно является лучшим параметром для измерения частоты до 600 CPM.

Скорость — указывает, «насколько быстро» объект вибрирует, измеряется в дюймах в секунду или в миллиметрах в секунду.Скорость часто используется для анализа вибрации оборудования, где важные частоты лежат в диапазоне от 600 до 60 000 CPM.

Ускорение — объекта, который вибрирует, связано с силами, вызывающими вибрацию, измеряется в «gs» (1 g = 32 фута / сек2 или 9,8 м / сек2) и отображается или отображается как среднеквадратичный (RMS). Ускорение (силу) лучше всего измерять, когда все неприятные вибрации происходят на частотах выше 60 000 CPM.

1. Как ваше предприятие определяет правильный выбор и применение датчиков?
Логика: качество данных, собранных с помощью анализа вибрации, зависит от правильного выбора и установки датчиков.Если возможно, измерения вибрации следует снимать с датчиком, установленным перпендикулярно поверхности в горизонтальном, вертикальном и осевом направлениях. Сигналы вибрации, содержащие «высокие частоты», должны приниматься с помощью акселерометра, плотно привинченного или приклеенного к поверхности, поскольку одно лишь ручное давление не может удерживать его достаточно плотно к поверхности, чтобы следовать высокочастотному движению.

Бесконтактные проксиметры смещения используются для прямого наблюдения за вращающимися валами механизмов, и получаемые частоты будут довольно низкими.Чувствительность датчика скорости резко падает на скоростях ниже 600 об / мин. Преимущество акселерометров в том, что они обладают адекватной чувствительностью в широком диапазоне частот. Нижний предел обычно составляет от одной до трех Гц, а верхний диапазон может достигать 20 кГц. По этой причине акселерометры являются предпочтительным устройством.

2. Могут ли ваши аналитики определить причины проблем с вибрацией в электродвигателях?
Логика: двигатели используют электромагнитные силы в дополнение к механическим силам и обладают некоторыми характеристиками, которые отличаются от чисто механических вращающихся механизмов.Например, вал двигателя может «прогнуться» или «погнуться» из-за чрезмерного локального нагрева из-за короткого замыкания пластин. Спектр этого состояния будет проявляться как дисбаланс, но балансировка вала и присоединенных компонентов не решит проблему. В отличие от чисто механической машины, двигатель имеет множество частот, генерируемых электромагнитными силами, присущими машине. Магнитный поток, создаваемый проводниками в машинах переменного тока, изменяется с частотой сети, и все двигатели переменного тока создают вибрацию с частотой сети 2X.В системах, работающих на частоте 60 Гц, частота вибрации составляет 120 Гц.

В асинхронном двигателе полюса обмотки статора создают вращающую магнитную силу, которая действует через воздушный зазор между статором и ротором. Это вызывает вибрацию статора 120 Гц, и количество полюсов в обмотке определяет форму моды этой вибрации. Количество полюсов и частота сети также определяют синхронную скорость вращающегося магнитного поля и скорость вращения двигателя. Разница называется «пробуксовкой».Число стержней ротора x скорость ротора в оборотах в минуту и ​​гармоники частоты прохождения стержня ротора могут указывать на проблему.

3. Могут ли специалисты по анализу вибрации определить потенциальные причины дисбаланса электродвигателя?
Логика: двигатели переменного тока могут иметь неравные магнитные силы, вызывающие дисбаланс, который может быть вызван изменениями тока в статоре или роторе, колебаниями воздушного зазора между ротором и статором или сочетанием этих условий. Эти колебания переменного тока могут быть вызваны слабой или неплотной опорой статора, коротким замыканием или ослаблением ламелей статора, короткими или открытыми обмотками, электрическим дисбалансом между двумя последовательными проводящими катушками или несбалансированным сопротивлением между любой из трех фаз тока.Эти изменения будут влиять на спектры вибрации независимо от того, нагружен двигатель или нет. Любой или все эти дефекты будут отображаться на анализаторе спектра в виде пика с высокой амплитудой на линейной частоте 2 X с отсутствием боковых полос около частоты 7200 CPM.

Оборванные, незакрепленные провода или плохие разъемы могут быть видны как боковые полосы на линейной частоте X с каждой стороны от пика 7200 CPM. Дисбаланс электромагнитных сил из-за колебаний тока ротора обычно вызывается сломанными или треснувшими стержнями ротора, сломанными, трещинами или плохо спаянными соединениями торцевых колец, соединениями торцевых колец с высоким сопротивлением или короткими или ослабленными пластинами ротора.Эти условия чаще всего возникают на анализаторе спектра, когда двигатель находится под нагрузкой.

Эта частота может возникать при 1X об / мин и может быть ошибочно принята за дисбаланс. Когда боковые полосы частот прохождения полюса присутствуют на трех или четырех гармониках рабочей скорости с амплитудами от 0,0125 до 0,0150 дюйма в секунду пикового значения, происходит неравномерный нагрев двигателя, который может вызвать перегрев и изгиб вала ротора. Это условие приведет к увеличению электромагнитного дисбаланса, выделяя еще больше тепла.При подозрении на это состояние проверьте фазу двигателя с помощью стробоскопа. Любое изгибание ротора вызовет повышение температуры, которое покажет фазовые изменения. В этом отличие от несоосности, потому что амплитуда вибрации при 1-кратном об / мин и фаза стабилизируется на конкретном числе об / мин, если имеется условие смещения. Состояние может усилиться до такой степени, что изогнутый ротор соприкоснется со статором, что приведет к катастрофическому отказу.

4. Понимают ли ваши аналитики неисправности, вызванные внутренними проблемами двигателя?
Логика: воздушный зазор между ротором и статором влияет на индуцированный ток ротора.Воздушный зазор должен составлять менее пяти процентов от общего радиального воздушного зазора между статором и ротором, и его можно измерить с помощью щупа. Статический эксцентриситет — это условие, при котором минимальный воздушный зазор фиксируется при одном условии. Обычно это вызвано такими условиями, как деформация опоры, деформация сердечника статора, изношенные подшипники скольжения (если они используются) или неконцентрические корпуса подшипников качения в концевых раструбах двигателя. Это состояние проявляется в виде пика высокой амплитуды на линейной частоте 2 X 7200 CPM, с гармониками, но без боковых полос.

Динамический эксцентриситет — это состояние, при котором минимальный воздушный зазор «перемещается» по отверстию статора при вращении ротора, вызванном эксцентричным ротором, изогнутым валом, ротором, работающим на резонансной скорости, смещенной муфтой или несбалансированным консольным вентилятором. Спектр вибрации может показывать высокую амплитуду при 1X об / мин и может иметь боковые полосы частот, проходящих через полюс. Эти проблемы возникают, когда двигатель частично нагружен. Если зубцы паза статора и ротора не равноудалены, возникнут колебания магнитного сопротивления, вызывающие колебания крутящего момента двигателя.

Импульсы крутящего момента могут вызвать ослабление или поломку стержней или концевых колец ротора, ослабленных обмоток, расслоений или опор в статоре. Это будет обозначено линейной частотой 2X (7200) с гармониками и проявится как состояние механической неплотности, если в спектре появятся кратные 2-кратной линейной частоте. Незакрепленные катушки статора в синхронных двигателях будут генерировать довольно высокую вибрацию на частоте прохождения катушки (CPF), которая равна количеству катушек x об / мин (# катушек X полюсов X # катушек / полюс). CPF будет окружен боковыми полосами 1X RPM.

Высокие пики амплитуды при 60 000–90 000 CPM, сопровождаемые двумя боковыми полосами линейной частоты, могут указывать на проблемы синхронного двигателя. Аналитики должны получить по крайней мере один спектр до 90 000 CPM для каждого корпуса подшипника двигателя. Незакрепленные или открытые стержни ротора в асинхронных двигателях переменного тока обозначаются двумя боковыми полосами линейной частоты, окружающими частоту прохода стержня ротора и / или ее гармоники (частота прохода стержня ротора = количество стержней X об / мин), часто вызывают высокие уровни при 2-кратном RBPF , с небольшой амплитудой при 1X RBPF.Электрически индуцированная дуга между незакрепленными стержнями ротора и концевыми кольцами часто будет иметь высокие уровни при 2-кратном RBPF (с 2 боковыми полосами FL), но небольшое увеличение амплитуды или его отсутствие при 1-кратном RBPF. Частоты электрических неисправностей, включая трещины или поломки стержней ротора, ослабленные роторы, ослабленные пластинки трансформатора и эксцентриковые статоры или роторы, все не синхронны.

В дополнение к анализу вибрации электрическое оборудование может включать анализ магнитного потока, тока двигателя и цепей, которые окажутся очень полезными для постановки правильного диагноза. MRO

____________

L. (Tex) Леугнер, автор Практического руководства по смазке машин, ветеран Королевской канадской службы инженеров-электромехаников с 15-летним стажем работал техническим специалистом. Он был основателем и операционным директором Maintenance Technology International Inc. в течение 30 лет. Текс имеет сертификат специалиста по смазочным материалам STLE и является слесарем и механиком, работающим в тяжелых условиях. С ним можно связаться по адресу [email protected]

(PDF) анализ вибрации электродвигателя

нерастяжимые моды, на которые в основном влияет модуль сдвига в плоскости поперечного сечения

, в то время как частота (0, 2) моды в основном равна! на

модуль Юнга в окружном направлении [24, 32].Следовательно, возможно

, что если модуль сдвига в плоскости поперечного сечения каким-то образом достаточно мал, частота

моды (1, 2) может быть меньше, чем частота моды (0, 2). Это говорит о том, что

материал статора должен быть ортотропным, а не изотропным. Осмотр конструкции двигателя

показывает, что пластинки сжаты в осевом направлении

, так как радиус корпуса двигателя немного меньше, чем у пластин статора

.Таким образом, хотя плотность материала статора остается

при 7800 кг / м², жесткость статора в осевом направлении не будет такой же

, как у статора, сделанного из твердого материала. Было обнаружено, что для многослойной конструкции

, такой как здесь статор, модуль Юнга в осевом направлении на

меньше, чем в окружном направлении, и он также зависит от давления

, действующего в осевом направлении [33 ].Поскольку в нашем случае трудно определить давление

между слоями, то, согласно Гарви [33], типичное значение модуля Юнга

в осевом направлении, 2) 7; 10Н / м, что составляет 2% от модуля Юнга

в окружном направлении. Результаты, полученные для модели

C с ортотропным статором, перечислены в таблице 8. Можно видеть, что порядок режимов статора

теперь такой же, как и в эксперименте. Кроме того, из-за уменьшения жесткости на

в осевом направлении расчетные частоты мод обсадной колонны

приближаются к экспериментальным результатам.Эти результаты показывают, что

необходимо рассматривать материал статора как ортотропный.

3.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ

Таблица 8 показывает, что даже для модели C с ортотропным статором частоты

мод кожуха все еще выше, чем экспериментальные результаты. Для дальнейшего улучшения расчетных частот

моделируются пазы в корпусе двигателя (модель

D). Прорези обычно предназначены для вентиляции.Однако, поскольку эти пазы изменяют не только массу, но и жесткость корпуса

, вибрационные свойства корпуса

, особенно части, выступающей над статором, могут сильно измениться. Расчетные собственные частоты

модели D приведены в Таблице 8. Видно, что

частоты мод статора незначительно увеличиваются, в то время как частоты колебаний корпуса

существенно снижаются. Это связано с тем, что для статора уменьшение массы корпуса

снижает нагрузку на статор, а для корпуса изменение жесткости

имеет решающее значение.

Сравнивая результаты модели D с ортотропным статором в таблице 8 с экспериментальными результатами

в таблице 5, можно обнаружить, что несколько экспериментальных режимов

, например режимы 1} 3, не могут быть определены с помощью расчеты. В

для дальнейшего улучшения прогнозов была разработана модель, показанная на Рисунке 8 (e)

, включающая пазы, опору и опорную пластину (модель E). Опора

была «прикреплена к корпусу через восемь точек, а опорная плита» прикреплена к опоре

через четыре точки.Общее количество узлов и элементов составляет 3041,

,

и 2127 соответственно. Результаты, полученные для этой модели (без зубцов), составляют

по сравнению с результатами для экспериментального состояния 5 в Таблице 5. Для номеров режимов

ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 749

Причины вибрации электродвигателя и способы устранения

Ваша компания полагается на электродвигатели для выполнения основных задач, обеспечивая продуктивность каждой операции. Изо дня в день машины равномерно распределяют электроэнергию, независимо от того, работает ли ваш бизнес в строительстве, производстве или автомобилестроении.

Со временем в двигателях могут возникать вибрации, которые впоследствии могут привести к отказу системы. Мониторинг вибрации электродвигателя и обнаружение предупреждающих знаков дает вам и вашим работникам время для устранения проблем, связанных с вибрацией, и опережать любые потенциальные поломки электродвигателя.

Global Electronic Services призывает все корпорации наблюдать и устранять вибрации двигателя, чтобы обеспечить непревзойденное время безотказной работы и эффективность.

Запросить цену

Быстрые ссылки

Почему так важно контролировать вибрацию

Вибрация может показаться не поводом для беспокойства, но вибрация двигателя также может привести к более серьезным повреждениям и стать причиной значительного простоя вашей компании.Все моторы имеют небольшой уровень вибрации. Однако когда движения прекращаются или становятся более интенсивными, вашим инженерам нужно будет составлять отчеты.

Начните с внедрения программ для наблюдения за каждой вибрацией двигателя и помощи в выявлении любых проблем на раннем этапе. Вы даже можете обратиться к диаграмме вибрации электродвигателя для получения дополнительной информации. Расчетные тенденции вибрации укажут вам предупреждающие признаки отказа двигателя. Знание того, что происходит внутри оборудования, даст достаточно времени для принятия корректирующих мер.

Общая эффективность оборудования — OEE — двигателей — важный аспект во всех отраслях промышленности, начиная от насосов, воздушных компрессоров и вентиляторов до конвейерных лент и механических процессов. Жизненно важно предотвратить непредвиденные отказы оборудования, чтобы сократить время простоя. Несмотря на то, что они являются надежными технологиями, производительность двигателя может снижаться в агрессивных средах и при повседневном использовании.

По мере снижения производительности двигателя успех ваших операций может последовать.Одна из наиболее типичных причин изношенных двигателей связана с вибрациями, которые часто возникают из-за дисбаланса двигателя. Хотя многие люди путают вибрацию с шумом, шум — это побочный продукт движения. Хотя они находятся в причинной последовательности, вибрации и шумы — это две разные вещи. Когда двигатель работает в стандартных рабочих условиях, граница между вибрацией и шумом составляет один кГц. Вибрация равна измерению в один кГц или меньше, а все, что выше, является шумом.

Поскольку вибрация может вызвать повреждение электродвигателей, вашей компании важно сразу же определить источник вибрации и устранить неисправность.Все просто, правда?

Это не всегда так просто, как вы надеетесь. Иногда общая амплитуда вибрации ниже по сравнению с другим оборудованием. То есть пульсации, вызванные внутренними недостатками, либо не обнаруживаются, либо не считаются серьезной модификацией.

Определение того, является ли вибрация незначительной, связано с тем, насколько она часто создает проблемы с течением времени, а не является непосредственной угрозой. Колебания будут влиять на производительность машины на более поздних этапах, поэтому снижение производительности двигателя в то время не считается значительным.Но не будьте небрежны — в ваших интересах исправлять мелкие проблемы сейчас, чтобы потом не заниматься более серьезными проблемами.

Передовые технологии, такие как средства мониторинга и обнаружения, поддерживают отрасли, в которых используется оборудование с электродвигателями. Они могут помочь вашим инженерам изолировать проблему вибрации и внести необходимые исправления, чтобы не упускать из виду важные задачи. Технология также может определять внешние условия, вызывающие вибрации, такие как неправильная установка двигателя, невыровненная установка вала и другие помехи от подключенного оборудования и внешних факторов.

Как измерить вибрацию двигателя

Руководители предприятий, которые хотят контролировать вибрацию, могут хорошо работать с различными видами оборудования, такими как:

  • Сенсорные метки
  • Регистраторы вибрации
  • Палочка вала
  • Виброметры
  • Бесконтактные щупы
  • Регистраторы данных вибрации
  • Акселерометры
  • Системы измерения вибрации

Ваша компания может положиться на передовые технологии для получения точных измерений и данных, которые помогут вашим инженерам определить чрезмерные уровни вибрации двигателя.Однако для различных расчетов требуются специальные инструменты для обеспечения точных показаний.

Вибрация вала и корпуса

Если вибрация исходит от корпуса двигателя, проанализируйте данные о вибрации корпуса. Если проблема связана с ротором, соберите информацию о вибрации вала. Оба используют разные измерительные инструменты. В первом используется акселерометр, а во втором — датчик приближения или стержень вала.

Датчик приближения определяет данные о вибрации вала на основе контрольной точки, в то время как стержень вала предполагает размещение портативного акселерометра, прикрепленного к стержню, напротив вращающейся поверхности вала.Обязательно используйте эталон при расчете уровней вибрации корпуса.

Вычислить правильное направление измерения

При рассмотрении вибрации корпуса требуются измерения в трех плоскостях — осевой, горизонтальной и вертикальной, в то время как для вибрации вала требуются два направления — 90 градусов друг от друга на одном конце двигателя. Если у имеющегося двигателя уже есть датчики приближения, поместите их под углом 45 градусов с обеих сторон по отношению к верхнему вертикальному центру.

Вы можете измерять вибрации несколькими способами, например, вычисляя единицы смещения, скорости или ускорения.Данные смещения выделяют низкие частоты. Информация о скорости дает равный акцент на всех частотах, а детали ускорения выделяют высокие частоты. Вибрации вала идут рука об руку с смещающими элементами, в то время как вибрации корпуса используют скорость.

Определение влияния различных условий эксплуатации

Когда ваши инженеры будут получать данные о вибрации, имейте в виду, что другие факторы, такие как шум, амплитудная модуляция и комбинированные сигналы, могут влиять на информацию.После расчета данных выясните, при каких условиях эксплуатации вибрация двигателя увеличивается, уменьшается или остается неизменной. Различные настройки могут повлиять на количество вибрации. Сопряженная, нагруженная, стабилизированная и работающая на полное напряжение машина должна быть вашим контролируемым параметром в обычных условиях. Поддающиеся измерению рабочие условия, в которых можно разделить определенные переменные, включают:

  • Связанное, ненагруженное и полное напряжение: Может устранить большую часть вибраций, связанных с нагрузкой.
  • Разъединенный, ненагруженный и полное напряжение: Устраняет влияние муфты и механической нагрузки, изолируя базовую систему от расчетов.
  • Разъединенное, ненагруженное и пониженное напряжение: Уменьшает эффект магнитного пуловера, создавая возможное снижение напряжения на 25% при использовании сервисной мастерской. Если у вас двигатель, подключенный по схеме Y-треугольник, соединение «Y» имеет напряжение 57 процентов по сравнению с соединением «D». Сравнение вибрации обоих соединений проиллюстрирует чувствительность двигателя к напряжению.
  • Без сцепления, без нагрузки и выбегом: Показывает проблемы резонанса или критической скорости в системе двигателя.

Основные причины вибрации электродвигателя

Все сводится к пониманию того, что одно условие или комбинация элементов могут привести к вибрации двигателя — и не всегда легко найти виновника. Это особенно верно, поскольку неисправности могут возникать из-за дополнительных устройств, а не только из-за самого оборудования.Основные причины вибрации двигателя включают, помимо прочего, электронный или механический дисбаланс, неисправные шестерни, неисправные подшипники, неплотный фундамент, износ или несоосность.

  1. Дисбаланс : Дисбаланс похож на точку с весом во вращающемся компоненте двигателя. Когда неуравновешенный груз движется вокруг оси, начинаются вибрации, и появляется центробежная сила. Центробежная сила — это неравномерное распределение веса, направленное радиально наружу.Дисбаланс может быть вызван механическими дефектами, такими как дефекты литья, ошибками обработки или проблемами технического обслуживания, такими как грязные лопасти вентилятора или недостающие противовесы. По мере увеличения скорости двигателя увеличивается и дисбаланс, который сокращает срок службы двигателя и подшипников.
  2. Смещенные шестерни: Зубчатые колеса двигателя часто создают вибрацию, потому что они сцепляются вместе, но не в отрицательном смысле, пока они не станут смещенными. Когда зубья шестерни начинают терять контакт или ломаются и изнашиваются, они могут истираться друг о друга, вызывая опасную вибрацию.Хрупкие подводящие провода также могут вызвать искрение щеток на токосъемных кольцах или коммутаторах.
  3. Неисправности подшипников: Ослабленные подшипники являются началом других неисправностей двигателя. Когда подшипники начинают расшатываться, вибрация может распространяться на другие компоненты. Без надлежащей смазки подшипников детали быстро изнашиваются. Колебания могут даже создавать вмятины на дорожках качения подшипников, часто в промежутках между роликами или шариками.
  4. Слабый фундамент: Когда двигатель свободно прикреплен к его опорам, это позволяет вибрациям вызывать большее повреждение подшипников.Неправильная установка может вызвать износ и усталость опор и других компонентов двигателя. Если никто не проверяет фундамент болтов, может произойти механическое повреждение изоляции двигателя, что приведет к эрозии, отслаиванию или растрескиванию материала.
  5. Износ: Общий износ роликовых или шариковых подшипников, шестерен или приводных ремней двигателя вызывает вибрацию. Когда дорожка роликового подшипника покрывается колеями, подшипники могут создавать движение каждый раз, когда они перемещаются по области с изъянами.Сколы зуба шестерни или износ приводного ремня также могут создавать вибрации.
  6. Несоосность фундамента: Когда валы машины не выровнены, могут произойти две вещи. Угловое смещение возникает, когда оси и насос двигателя не параллельны. Параллельное смещение — это когда оси параллельны, но не выровнены. Либо это может развиться со временем, либо быть результатом неправильной сборки. Если с течением времени происходит несоосность, это может быть из-за смещения компонентов, неправильной сборки или теплового расширения, вызывающего радиальные или осевые колебания.

Поскольку потенциальные причины вибрации могут быть более чем одной, очень важно, чтобы вы и ваша команда придерживались программы мониторинга. Когда ваши операторы смогут узнавать новые разработки в различных машинах, это упростит процесс ремонта, помогая поддерживать бизнес в рабочем состоянии.

Имейте в виду, что вибрация также может исходить от внешних источников, будь то другие двигатели, машины или агрегаты, подключенные к вашему оборудованию. Хотя вибрации могут быть вызваны внешними факторами, внимательно проверяйте внутренние источники вибрации двигателя.

Как устранить вибрацию

Выявление причины вибрации двигателя и других основных проблем может быть утомительным, но не невозможным. В то время как некоторые процедуры основываются на передовых технологиях и программах для определения решения, ваш бизнес может полагаться на простые методы обнаружения вибраций и ремонта.

Начните с вопросов, на которые ваши сотрудники могут ответить в течение нескольких коротких минут. Если вибрации двигателя сохраняются, перейдите к процессу поиска и устранения неисправностей, чтобы определить монтаж, фундамент, критическую скорость ротора, собственную частоту, а также характеристики вала двигателя и полумуфты.

Вопросы, которые следует задать и рассмотреть перед устранением неполадок

Поскольку вибрационный двигатель может быть результатом множества причин, вам и вашим операторам следует начать с нескольких простых вопросов, чтобы сузить круг источников:

  1. Затянуты ли болты?
  2. Распространена ли «мягкая лапа»?
  3. Удовлетворительно ли горячее выравнивание?
  4. А как насчет регулировки холодного двигателя с помощью проверок термокомпенсации?
  5. Не слишком ли вибрирует какая-либо часть двигателя?
  6. Прикреплены ли к двигателю какие-либо вибрирующие элементы?
  7. Рама двигателя вибрирует сильнее, чем двигатель?
  8. Есть ли незакрепленные детали вала двигателя?
  9. Есть ли разъеденные или сломанные лопасти вентилятора?
  10. Смазка муфты на должном уровне?

Проверьте мягкость опоры, ослабив прижимные болты, проходящие через опорные лапы двигателя.Каждый должен демонстрировать вертикальное перемещение менее 0,001 дюйма по отношению к монтажной опоре, показанное циферблатным индикатором. Если их размер превышает 0,001 дюйма, установка регулировочных шайб должна устранить проблему. Двухполюсные двигатели больше всего страдают из-за их электромагнитных сил.

Прокладки предназначены для фиксации мягкой опоры и помощи в регулировке выравнивания машины. Вам нужно, чтобы они покрывали как можно большую поверхность стопы, и чем толще материал, тем лучше. Слишком маленькая прокладка не будет поддерживать двигатель, а слишком большое количество может вызвать увеличение проблем с вибрацией, известных как губчатая опора.Губчатая опора — это то место, где опора крепления становится упругой и менее жесткой.

Если корпус двигателя вибрирует более чем на 25 процентов по сравнению с двигателем, это может быть связано со слабым основанием двигателя. Если после того, как вы задали 10 вопросов выше, вибрация не исчезла, проведите анализ неисправностей, связанных с вибрацией, чтобы найти точный источник.

Действия по устранению вибрации двигателя

Первый шаг — выявить причину вибрации. Используя инструменты анализа вибрации вместе с передовым программным обеспечением, ваша компания может обнаруживать механический и электрический дисбаланс двигателя, неправильное выравнивание и другие факторы, чтобы исправить проблемы, связанные с вибрацией, раньше, чем позже.Но даже когда инженеры повторно балансируют двигатель, остаточный дисбаланс все еще существует. Производители часто доводят машины до нормального качества, но они также могут создавать уменьшенные и специальные категории, когда это необходимо.

Электродвигатели

могут быть динамически или статически сбалансированы, что означает, что вашей команде необходимо будет использовать различные методы обнаружения имеющихся балансиров вибрации. Например, используйте динамические стратегии при работе с ротором. Вот как отрегулировать и точно настроить вибрационный двигатель.

Поиск и устранение неисправностей при установке двигателя

Установка двигателя может иметь большее влияние на вибрацию, чем можно подумать. Вот быстрый процесс, позволяющий исключить различные возможности поиска источника вибрации:

  1. Проверьте установку вала двигателя: Убедитесь, что двигатель выровнен, выровнен и прикреплен к основанию. Неправильная установка может привести к опасным вибрациям. Неправильная центровка также может вызвать ненужную и дополнительную механическую нагрузку на двигатели, что приведет к увеличению потребления энергии и сокращению срока службы.Если существует неровная установка, используйте прокладки, чтобы выровнять ее, и используйте тугие и прочные болты правильного размера с подходящим моментом затяжки. Есть ли смещенные валы? Исправьте это с помощью лазерного юстировочного инструмента для максимальной точности.
  2. Отсоедините двигатель: Если проблема не в неровной установке или неровном валу, отсоедините двигатель. Если он работает без сбоев, рабочие могут сделать вывод, что неисправный источник находится в приводном оборудовании. Изолируйте двигатель от приводного источника, используя амортизаторы вибрации, такие как эластомерные муфты.
  3. Отключите питание: Если после снятия двигателя с ведомой нагрузки вибрация продолжается, отключите питание. Отключение питания может привести к прекращению вибрации. Если это так, то проблема заключается в дисбалансе электродвигателя. Если пульсации продолжаются, когда машина останавливается до остановки, возможен механический дисбаланс.

Электрический дисбаланс часто связан с неисправными компонентами двигателя, такими как кольца, обмотки ротора и статоры, или даже с нерегулярным магнитным притяжением между статором и ротором.При нерегулярном притяжении вал двигателя начинает отклоняться при вращении, образуя механический дисбаланс.

Устранение неполадок в основании машины

Крепление двигателя и фундамент зависят от уровня вибрации. Основание оборудования может играть решающую роль в уровне вибрации и выполнять монтажные работы. Постарайтесь создать большую и жесткую основу, потому что она менее активна — это означает, что она может снизить фоновую вибрацию и минимизировать общее движение системы по сравнению с более слабым вариантом.

Однако в некоторых случаях строительство больших фундаментов невозможно из-за ограниченного пространства или бюджета. Многие компании по умолчанию используют неустойчивые основания, но это может привести к увеличению проблем с вибрацией. Обязательно начинайте правильный путь, чтобы ограничить ремонт надлежащей подготовкой. Ваши рабочие подозревают, что фундамент является причиной вибрации? Проверьте уровни движения стопы и фона с помощью испытания на удар.

Гибкий и активный фундамент позволяет больше перемещаться и передавать вибрации на двигатель.Напротив, жесткие основания ограничивают количество вибраций, которые испытывает машина, останавливая трансмиссию.

Устранение неисправностей и определение критических скоростей ротора

Если есть возможная проблема с критической скоростью ротора двигателя, это часто проблема только при работе с двух- или четырехполюсным двигателем. Чтобы определить критическую скорость ротора, ваша команда должна рассчитать данные бесконтактного датчика вала, когда присутствуют высокие уровни одноразовых амплитуд скорости вала.

Запишите такие данные, как амплитуда вибрации 1 x RMP, а также фазовый угол, когда двигатель работает на холостом ходу до тех пор, пока вал не перестанет вращаться.Запись данных с шагом 10 об / мин. Нанесите их на полярную сетку. Промышленным стандартом является то, что критическая скорость ротора не должна находиться в пределах 15 процентов от рабочей скорости двигателя с одной настройкой.

Ваши сотрудники также могут использовать испытания на выбег, чтобы определить, не является ли чрезмерная вибрация результатом механических или электрических неисправностей. Запишите текущие уровни вибрации, затем выключите питание оборудования. Если он снижается или останавливается, можно сделать вывод, что это проблема с электричеством.

Устранение неполадок собственных частот

Собственные частоты могут стать проблемой, если они совпадают с рабочими частотами двигателя.Когда вибрация в машине выше по одной оси по сравнению с другой, это может вызвать проблемы. Лучший способ для вашей компании рассчитать собственную частоту — использовать двухканальное испытание на удар.

Работая с модальным молотком и датчиком вибрации, вы можете определить частотную характеристику и фазовые характеристики двигателя. Фазовые данные помогают инженерам увидеть, присутствует ли собственная частота, сравнивая амплитуду и фазовый сдвиг.

Устранение неисправностей вала двигателя и полумуфт

Механический дисбаланс в двигателе может возникнуть из-за неправильной подгонки шпонок в ступицах муфты.При правильной установке шпонки используется шпонка полностью там, где стоит ступица муфты, а затем переход к полушпонке. Использование полной клавиши, которая не понижается, может вызвать механический дисбаланс.

Может показаться, что источники вибрации бесконечны, но выполнение нескольких жизненно важных проверок может минимизировать риски и повысить надежность двигателя. Если вы потратите время на устранение любых чрезмерных уровней, это защитит ваши производственные линии в будущем и обеспечит бесперебойную работу ваших операций.

Связаться с Global Electronic Services

Если ваши инженеры начинают замечать вибрацию в электродвигателях и других машинах, обратитесь к нашим сертифицированным на заводе техническим специалистам, чтобы получить ценовое предложение.Мы оцениваем агрегат перед началом технического обслуживания, а наши немедленные услуги по ремонту и замене двигателей минимизируют простои вашей компании. Улавливание вибраций на ранней стадии может избавить от проблем, связанных с устранением более значительных и дорогостоящих повреждений в будущем.

Позвоните в Global Electronic Services по телефону 877-249-1701 или запросите расценки онлайн.

Запросить цену

Анализ вибрации и мониторинг вибрации

Анализ вибрации — это процесс поиска аномалий и отслеживания изменений установленной сигнатуры вибрации системы.Вибрация любого движущегося объекта характеризуется вариациями амплитуды, интенсивности и частоты. Эти сигнатуры вибрации могут быть соотнесены с физическими явлениями, что позволяет использовать данные о вибрации для получения информации о состоянии оборудования. Анализ вибрации может быть использован для:

  • Найдите развивающуюся проблему, которую можно устранить, чтобы продлить срок службы машины
  • Обнаружение и мониторинг хронической проблемы, которую невозможно устранить и которая будет только ухудшаться
  • Установить критерии приемочных испытаний для обеспечения надлежащего проведения установки / ремонта
  • 24/7 непрерывный мониторинг вибрации может использоваться для прогнозирования отказов в рамках программы профилактического обслуживания

Контроль вибрации двигателя

Двигатели, вероятно, в какой-то момент в течение своего срока службы, вероятно, будут испытывать высокие уровни вибрации.Выполнение профилактического обслуживания с помощью мониторинга вибрации двигателя может предотвратить проблемы, возникающие в результате различных неисправностей двигателя, в том числе тех, которые часто встречаются в подшипниках двигателя, редукторах и роторах:

Контроль состояния подшипников

Дефекты подшипников часто являются источником вибрации в оборудовании, но мониторинг состояния подшипников может помочь выявить эти дефекты и определить, когда требуется ремонт или замена. Дефекты подшипников могут включать чрезмерные нагрузки, истинное или ложное бринеллирование, перегрев, обратную нагрузку, нормальное усталостное разрушение, коррозию, неплотную или неплотную посадку и несоосность, а также другие потенциальные проблемы.

Контроль вибрации коробки передач

Еще одно приложение для мониторинга состояния машины — это мониторинг вибрации редуктора. В коробках передач могут возникать удары и трение, а единственная трещина в шестерне может вызвать небольшое изменение скорости, если дефектные зубья окажутся внутри зоны нагрузки. Это приведет к ударам, а при недостаточной смазке зубьев шестерни также возникнет трение. Мониторинг вибрации машины может обнаруживать эти случаи ударов и трения при профилактическом обслуживании.

Контроль вибрации ротора

Существует несколько причин боковых колебаний роторов, включая нестабильность и дисбаланс, а также другие типы сил, воздействующих на ротор. Часто образуются трещины, которые часто приводят к снижению собственных частот в результате снижения жесткости. Анализ вибрации ротора позволяет отслеживать поведение ротора, чтобы определить местонахождение появившейся трещины.

Как проводится анализ вибрации?

Хотя можно использовать ряд сложных методов, двумя наиболее фундаментальными методами представления данных о вибрации являются временная форма волны (амплитуда как функция времени) и частотный спектр (амплитуда как функция частоты).

Анализ вибрации следует общей схеме, описанной ниже:

Расчет ожидаемого спектра вибрации

Исходя из характеристик системы, можно смоделировать ее спектр колебаний. Для данного вращающегося компонента это будет включать ожидаемый пик на основной частоте вращения вала, синхронные пики (гармоники), основанные на дополнительных компонентах, таких как лопасти вентилятора и шестерни и т. Д. В частности, электронные инструменты могут использоваться для очень эффективного моделирования ожидаемое поведение системы.

Установить базовый уровень

Чтобы эффективно использовать данные о вибрации для мониторинга состояния, важно установить базовый уровень. В конце концов, не все вибрации зловещие. Существует множество вибраций, которые по своей природе являются доброкачественными и не влияют на срок службы или производительность оборудования. Базовый спектр вибрации позволяет идентифицировать эти особенности.

Оцифровка сигнала

Данные о вибрации регистрируются акселерометрами, установленными на одной или нескольких ортогональных осях.Частота выборки акселерометров должна быть достаточно высокой, чтобы фиксировать интересующее поведение. Затем сигнал должен быть оцифрован с соответствующей частотой дискретизации, чтобы его можно было реконструировать в цифровом виде. Результатом является временная форма волны (амплитуда колебаний как функция времени) вибрации вдоль интересующих осей.

Преобразовать в частотное пространство

Следующим шагом является выполнение алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) для преобразования временной формы волны в частотный спектр вибрации.Диапазон частотного спектра зависит от используемых акселерометров и аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Как обсуждалось выше, большая часть понимания, полученного при анализе вибрации, основана на корреляции всплесков частоты с физическими характеристиками системы.

Посмотрите на гармоники

Процесс корреляции начинается с рассмотрения так называемых синхронных пиков — пиков, которые являются гармониками основной частоты вращения вала. Рассмотрим двигатель 1800 об / мин, 3 Гц, который приводится в действие электрическим входом 480 В, 60 Гц.Основная частота будет 30 Гц. Любые синхронные биения — пики в 2, 3, 4 и т. Д. — дают представление о проблемах, непосредственно связанных с вращением вала двигателя.

Рассмотрим шестилопастной насос. Например, насос с шестью лопастями будет иметь пик вибрации в 6 раз, что в шесть раз превышает основную частоту. Если этот пик увеличивается в три или четыре раза, это указывает на какую-то проблему с лопатками.

Анализ формы сигнала во времени

Анализ формы сигнала во времени может улучшить анализ вибрации машины.Его не следует рассматривать как основной инструмент, а скорее как инструмент для получения дополнительных сведений. Он может быть полезен для низкоскоростных приложений, поскольку показывает, как движется машина. Анализ формы сигнала во времени часто используется, например, для анализа зубчатых колес. Существует точка кроссовера около 100 об / мин — ниже этой скорости анализ формы сигнала во времени дает лучшие результаты, а частотный анализ неэффективен.

Пример графика временной формы сигнала

Вы можете узнать больше о методах, когда их использовать и на что обращать внимание при анализе формы сигналов во времени здесь

Фазовый анализ

Другой инструмент, который дополняет частотный и временной анализ сигналов, — это фазовый анализ.Это анализ тяжелого места анализа по отношению к какому-либо триггеру. Это может быть вибрация, вызванная чем-либо, что коррелирует с частотой вращения вала, например, дефектом подшипника. Фазовый анализ позволяет определить место возникновения вибрации вала по отношению к валу.

На что обращать внимание при анализе вибрации?

Особенности в спектрах вибрации могут быть разделены на стационарные сигналы, которые повторяются непрерывно, и переходные сигналы, возникающие в результате определенных событий.Характеристики сигнала могут быть далее подразделены на синхронные, асинхронные и субсинхронные функции следующим образом:

Пики синхронной вибрации

Во вращающемся оборудовании спектр вибрации будет иметь пик на основной частоте вращения вала. Это верно для любой системы, а не только с недостатками. Система обычно также отображает пики, кратные основной частоте, называемые 2X, 3X и т. Д. Они известны как синхронные пики.Они часто привязаны к физическим характеристикам системы. Шестерня с 32 зубьями вызовет пик вибрации в 32 раза, или, например, в 32 раза больше основной частоты.

График частот, показывающий пики синхронной вибрации

Пики асинхронной вибрации

Не все элементы в спектре вибрации синхронны. Система может подвергаться периодическим ударам или ударам, вызывающим выбросы. Асинхронные пики частоты также могут быть вызваны такими функциями, как многоступенчатая коробка передач, насос, страдающий от кавитации и т. Д.Эти асинхронные пики могут предоставить полезную диагностическую информацию.

Подсинхронные пики

Спектры вибрации могут иметь особенности третьего типа, известные как субсинхронные пики. В основном это гармоники основной частоты. Они вызваны любым физическим элементом системы, который работает с частотой ниже частоты главного вала. Свободный ремень на оси, вращающейся с частотой 30 Гц, например, может проскользнуть достаточно, чтобы двигаться с частотой всего 29,19 Гц. Это создаст частотный всплеск сразу после основного всплеска на 30 Гц.Другие примеры включают дефекты сепаратора в шарикоподшипниках, турбулентность и т. Д.

Что может обнаружить анализ вибрации?

Инструменты и методы, описанные выше, могут применяться для количественной оценки состояния и производительности оборудования. Данные о вибрации могут показать, есть ли в оборудовании порванные сварные швы или болты, целы ли стержни ротора в двигателе, если воздушный зазор между ротором и статором в двигателе неконцентрический и т. Д. рыхлость или наличие резонанса.

Пример датчика онлайн-мониторинга вибрации

Анализ вибрации можно использовать для определения правильности установки подшипников. Например, в коническом подшипнике внутреннее кольцо должно быть расширено, чтобы заполнить зазор между вращающимся элементом и внешним кольцом. Если этот зазор не убрать, подшипник может искривиться или покачиваться. Это внесет в сигнал вибрации непериодические особенности. Фазовый анализ также может использоваться для проверки соосности подшипника.

Анализ вибрации также можно использовать для определения того, насколько хорошо собран станок. Он может обнаруживать несоосность в насосе, например, определять, заедают ли вращающиеся элементы, неровно ли основание или существует ли скручивание между двигателем и насосом.

Пример подшипника двигателя вентилятора с установленной системой мониторинга состояния Dynapar OnSite ™

Лучшие классы активов для программ мониторинга вибрации

Существует несколько типов классов активов, которые идеально подходят для программ мониторинга вибрации.Как правило, оборудование, которое более подвержено повреждениям, требующим длительного, дорогостоящего или сложного ремонта, идеально подходит для вибрационного мониторинга, наряду с оборудованием, которое имеет решающее значение для производства, часто страдает от повреждений и требует частой оценки для определения надежности. Общие типы оборудования включают:

24/7 онлайн-мониторинг вибрации

Анализ вибрации обеспечивает значительные преимущества для оптимизации производительности и обслуживания широкого спектра промышленных активов. Проблема в том, как его эффективно реализовать.Периодически регистрируемые вручную показания могут собирать полезную информацию, но состояние машины постоянно меняется. Чтобы контролировать это состояние, также необходимо постоянно проводить анализ вибрации. Используя беспроводную связь интеллектуальных компонентов, системы онлайн-мониторинга состояния позволяют выполнять анализ вибрации безопасно, непрерывно и экономично. С точки зрения вариантов использования онлайн-мониторинг вибрации очень эффективен в следующих случаях.

Монитор критических активов

Мониторинг вибрации начинается с критических активов, дорогостоящего оборудования, которое может привести к значительным потерям в случае катастрофического отказа.Исторически этот тип оборудования отслеживался с помощью мониторинга вибрации на основе маршрута и, в конечном итоге, непрерывного мониторинга состояния в режиме онлайн. Аномалии в спектре вибрации могут указывать на такие проблемы, как нарушение смазки и дефекты подшипников, достаточно заблаговременно, чтобы обеспечить своевременный ремонт и продлить срок службы оборудования.

Монитор проблемных активов

Многие заводы работают круглосуточно, останавливаясь один раз в месяц или раз в квартал для планового технического обслуживания.Незапланированные простои снижают производительность и могут стоить от десятков тысяч долларов в час до десятков тысяч долларов в минуту. Онлайн-мониторинг вибрации обеспечивает метод мониторинга неисправного актива во время подготовки к плановому техническому обслуживанию. Если состояние оборудования ухудшается, линию можно остановить до того, как произойдет катастрофический отказ. Благодаря непрерывному онлайн-мониторингу вибрации бригады технического обслуживания могут получать немедленные предупреждения при изменении состояния проблемного актива, что позволяет быстро реагировать.

Монитор труднодоступных объектов

Когда дело доходит до технического обслуживания, наиболее сложными активами являются не обязательно дорогостоящие, а те, которые расположены в труднодоступных местах, например на крышах домов, внутри недоступных градирен, в условиях высокой радиации или высоких температур и т. Д. мониторинг позволяет понять, как работают различные компоненты системы. Техническое обслуживание может выявить проблемы на ранней стадии и принять меры, когда это удобно, чтобы предотвратить незапланированные простои, не подвергая персонал ненужному риску.

В сегодняшней промышленной среде руководство, техническое обслуживание и производители оригинального оборудования ищут все возможные инструменты для максимальной доступности. Онлайн-мониторинг вибрации — важный инструмент для профилактического обслуживания (PdM), позволяющий владельцам активов максимизировать производительность и минимизировать время простоя при одновременном повышении безопасности работников. Благодаря экономичным системам мониторинга состояния в режиме онлайн организации могут воспользоваться преимуществами мониторинга состояния в режиме онлайн по доступной цене.

Дополнительные ресурсы:

Узнайте, как выбрать лучшие датчики вибрации для вращающегося оборудования

Узнайте, как разработать программу обслуживания предикатов, начав с малого и масштабируя здесь

Узнайте, как оценить безопасность облачного мониторинга состояния.

Основные причины вибрации машин

Вибрация — это просто движение вперед и назад или колебание машин и компонентов моторизованного оборудования.Вибрация в промышленном оборудовании может быть признаком или причиной проблемы или может быть связана с нормальной работой. Например, осциллирующие шлифовальные машины и вибропогружатели полагаются на работу с помощью вибрации. С другой стороны, двигатели внутреннего сгорания и зубчатые передачи испытывают определенную неизбежную вибрацию.

По большей части механическое оборудование спроектировано так, чтобы избегать вибрации, а не создавать ее. В этой статье основное внимание уделяется оборудованию, предназначенному для предотвращения вибрации.

Посмотрите видео «See the unseen»

Вибрация может указывать на проблему, и, если ее не остановить, может привести к повреждению или ускоренному ухудшению качества. Вибрация может быть вызвана одним или несколькими факторами в любой момент времени, наиболее распространенными из которых являются дисбаланс, несоосность, износ и неплотность.

  • Дисбаланс — «тяжелое пятно» во вращающемся компоненте вызовет вибрацию, когда неуравновешенный груз вращается вокруг оси машины, создавая центробежную силу. Дисбаланс может быть вызван производственными дефектами (ошибки обработки, дефекты литья) или проблемами технического обслуживания (деформированные или грязные лопасти вентилятора, недостающие противовесы).По мере увеличения скорости машины влияние дисбаланса усиливается. Дисбаланс может значительно сократить срок службы подшипников, а также вызвать чрезмерную вибрацию машины.
  • Несоосность / биение вала — При смещении валов машины может возникнуть вибрация. Угловое смещение возникает, когда оси (например) двигателя и насоса не параллельны. Когда оси параллельны, но не точно выровнены, это состояние известно как параллельное несовпадение. Несоосность может быть вызвана во время сборки или развиваться с течением времени из-за теплового расширения, смещения компонентов или неправильной повторной сборки после технического обслуживания.Возникающая в результате вибрация может быть радиальной или осевой (в соответствии с осью станка) или и тем, и другим.
  • Износ — поскольку такие компоненты, как шариковые или роликовые подшипники, приводные ремни или шестерни изнашиваются, они могут вызывать вибрацию. Когда, например, в дорожке роликоподшипника появляется ямка, ролики подшипника будут вызывать вибрацию каждый раз, когда они перемещаются по поврежденному участку. Зуб шестерни, имеющий сильные сколы или износ, или приводной ремень, который выходит из строя, также могут вызывать вибрацию.
  • Ослабление — Вибрация, которая в противном случае могла бы остаться незамеченной, может стать очевидной и разрушительной, если вибрирующий компонент имеет незакрепленные подшипники или плохо закреплен на своих креплениях.Такое ослабление может быть вызвано, а может и не быть вызвано лежащей в основе вибрацией. Какой бы ни была причина, ослабление может привести к повреждению любой присутствующей вибрации, например, дальнейшему износу подшипников, износу и усталости в опорах оборудования и других компонентах.

Эффекты вибрации

Вибрация может ускорить износ машины, потреблять избыточную мощность и вывести оборудование из строя, что приведет к незапланированным простоям. Другие эффекты вибрации включают проблемы с безопасностью и ухудшенные условия труда.Однако при правильном измерении и анализе вибрация может играть важную роль в программах профилактического обслуживания. Он может служить индикатором состояния машины и позволяет специалистам по техническому обслуживанию предприятия действовать до повреждения или стихийного бедствия.

Учитывайте эти переменные при анализе вибрации:

  • Направление, например радиальное или осевое
  • Амплитуда, интенсивность
  • Частота, выраженная в циклах в минуту (CPM) или герцах (Гц) — один Гц равен одной секунде или 60 CPM

Специалисты по техническому обслуживанию оборудования должны уметь различать нормальную и аномальную вибрацию.Хорошее понимание основ вибрации и правильный инструмент — это все, что необходимо специалисту по техническому обслуживанию оборудования, чтобы быстро и надежно разобраться в проблемах, связанных с вибрацией, включая поиск первопричины и серьезности, а затем определение потребности в обслуживании или ремонте.

Тестер вибрации Fluke 810

Тестеры вибрации и программное обеспечение обычно предназначены для долгосрочного мониторинга состояния машины, могут быть дорогими и требовать специального обучения. Многие бригады промышленного обслуживания работают со строгими ограничениями по бюджету и времени; ресурсы, необходимые для обучения и внедрения долгосрочных программ анализа вибрации, могут оказаться недоступными.Именно здесь на помощь приходит Fluke 810 и одна из причин, почему это такой ценный инструмент.

Ручной тестер вибрации Fluke 810 разработан, чтобы помочь специалистам по техническому обслуживанию определить состояние машины и быстро выявить первопричину любых проблем. Он заполняет пробел, существующий между высококлассными комплексными анализаторами вибрации и низкокачественными вибрационными перьями, которые жертвуют точностью ради стоимости и простоты использования. Fluke 810 предлагает диагностические возможности анализаторов более высокого класса, а также скорость и удобство тестеров более низкого уровня по разумной цене.

Fluke 810 спроектирован и запрограммирован для:

  • Обнаружение и диагностика общих механических проблем
  • Обнаружение вибрации по трем плоскостям (вертикальной, горизонтальной и осевой)
  • Обеспечение диагностики в текстовом виде с рекомендуемыми решениями, включая дисбаланс, несоосность и т. Д. износ и т. д.
  • Испытать широкий спектр механического оборудования, включая двигатели, вентиляторы, нагнетатели, приводы, редукторы, муфты, насосы, компрессоры и шпиндели

Техническим специалистам по техническому обслуживанию оборудования необходимы комплексные инструменты диагностики и решения проблем для выявления проблем, рекомендовать ремонт и давать контекстные рекомендации и советы в режиме реального времени.Точность Fluke 810 позволяет командам технического обслуживания действовать, когда это необходимо, чтобы поддерживать механическое оборудование в оптимальном состоянии и поддерживать производительность оборудования.

Нефтегазовая инженерия | Как работает медленное биение валков в электродвигателях

Автор: Папа Диуф, P.E. и Брайан Оукс, Baldor Electric 30 января 2018 г.

Прочтите полный PDF-файл этой статьи « Общие сведения о медленном биении валков в электродвигателях », чтобы получить дополнительную информацию и изображения.

Измерение вибрации радиального движения вала во вращающихся компонентах имеет решающее значение для контроля и диагностики электродвигателя. Однако сильное биение вала может привести к неточным показаниям вибрации, поскольку так называемое медленное биение валков, вызванное механическими и электромагнитными дефектами дорожки датчика вала, не зависит от вибрации вала.

Таким образом, вибрация, измеренная во время работы, включает биение вала, которое может увеличивать или уменьшать зарегистрированную вибрацию.Если показание вибрации выше, чем истинная вибрация машины, то могут быть сработаны ненужные условия подачи сигнала тревоги или отключения. С другой стороны, если показание вибрации ниже истинной вибрации машины, то может произойти преждевременный отказ.

Измерение медленного биения качения является стандартным требованием для двигателей Американского нефтяного института (API), если указаны бесконтактные датчики. Стандарт API 541 отвечает минимальным требованиям для специальных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью 500 л.с. и более для использования в нефтехимической промышленности.Если не указано иное, подшипники с масляной пленкой по умолчанию используются в двигателях API.

В этой спецификации все двигатели с гидродинамическими подшипниками, предназначенные для работы со скоростью, большей или равной 1200 об / мин, должны быть оборудованы или иметь приспособления для бесконтактных датчиков вибрации и опорной фазы. Когда поставляются датчики вибрации или требуется обеспечение для датчиков, зона дорожки датчика должна быть предоставлена ​​и обработана таким образом, чтобы общее комбинированное механическое и электрическое биение не превышало определенного предела.

Как это делается

Такое испытание обычно выполняется с использованием бесконтактных бесконтактных датчиков, таких как вихретоковые бесконтактные датчики. Датчики измеряют переменное напряжение зазора между стержнем и наконечником датчика. Отклонение в основном происходит из-за вибрации, но также отражает влияние медленного биения валков.

Давайте посмотрим на некоторые различные типы биения, используемые методы и инструменты измерения, допустимые уровни в соответствии со стандартами API, факторы, способствующие высоким уровням биения, и их влияние на измерение вибрации.

Используемый бесконтактный датчик приближения является частью системы датчика, которая также включает в себя удлинительный кабель и проксиматор. Как уже отмечалось, система измеряет изменение напряжения зазора между наконечником зонда и дорожкой зонда на вращающемся элементе.

Этот зазор постоянно изменяется, в основном из-за вибрации вала, но также отражает любую некруглость дорожки датчика, соосность между дорожкой датчика и шейкой подшипника, дефекты поверхности в области дорожки датчика, перекос вала, изгиб вала или отклонения в электромагнитных свойствах материала вала вблизи окружности зоны следа зонда.

Все эти не зависящие от вибрации изменения зазора между валом и наконечником зонда определяют общее индикаторное биение (TIR), или просто биение. Биение будет отображаться в показаниях вибрации и может привести к ошибкам измерения. Вот почему понимание биения имеет решающее значение для мониторинга и диагностики вращающегося оборудования.

Определения и подробности

Медленное вращение, как определено в API 541 5-го издания, раздел 6.3.3.3, — это состояние в двигателях или генераторах с масляной пленкой, при которых ротор вращается со скоростью от 200 до 300 об / мин.На этой скорости динамические эффекты сведены к минимуму. Вибрации практически нет. В этом состоянии показания датчика приближения должны быть чувствительны к механическим дефектам дорожки зонда, в том числе к неправильной форме или относящимся к шероховатости поверхности, отсутствию соосности между шейкой подшипника и участком дорожки, непрямым валам или электромагнитным дефектам вала. материал.

Состояние медленного качения можно измерить: 1) в собранном станке; 2) на вращающемся узле, установленном в клиновых блоках на полувкладышах подшипников; или 3) на токарном станке.Медленное биение валков имеет два аспекта: механический и электрический.

Механическое биение (MRO) — это мера отклонения цилиндрической поверхности вала от идеально круглой поверхности, концентричной относительно центров подшипников. Отклонения включают: овальность поверхности; механические дефекты на поверхности, например, отделка поверхности или царапины; или отсутствие соосности между поверхностью и центрами шейки подшипника. Механическое биение измеряется циферблатным индикатором или контактным щупом.

Электрическое биение (ERO) — это показатель изменения электрической проводимости поверхности вала и магнитной проницаемости.Неоднородные электромагнитные свойства вала влияют на магнитное поле датчика приближения, вызывая изменение обрабатываемого сигнала в виде изменения напряжения на зазоре.

Обратите внимание, что для обеспечения работы системы преобразователя требуется, чтобы компоненты были согласованы друг с другом. Если эти компоненты не согласованы должным образом, измеренные амплитуды вибрации не будут точными. Датчики приближения по умолчанию откалиброваны по стали AISI 4140. Если сталь существенно отличается, это может повлиять на точность измерения.При необходимости бесконтактные датчики можно откалибровать по другим материалам.

Как это делается

Для измерения медленного вращения:

  1. Индуктивная катушка возбуждается переменным током, который создает переменное магнитное поле.
  2. Когда изменяющееся магнитное поле взаимодействует с проводящим материалом (например, валом), в материале индуцируются небольшие токи, называемые вихревыми токами.
  3. Вихревые токи, в свою очередь, создают противоположное магнитное поле, сопротивляющееся исходному магнитному полю.
  4. Взаимодействие между двумя магнитными полями зависит от расстояния между наконечником зонда и материалом мишени. При изменении расстояния изменения во взаимодействии двух магнитных полей преобразуются в выходное напряжение.
  5. Выходное напряжение затем преобразуется в вибрационные единицы смещения в милах или микронах.

Одна из распространенных монтажных конфигураций состоит из двух вихретоковых бесконтактных датчиков, установленных на корпусе подшипника и расположенных под углом 90 ° друг к другу и под углом 45 ° от оси вертикального вала.

Зонды могут быть установлены внутри или снаружи опорной шейки в зависимости от конструкции двигателя. Зонды размещаются над валом в специально обработанной зоне рядом с цапфой подшипника. Эта область вала, называемая зоной следа датчика, обрабатывается для минимизации механического и электрического биения. Ширина зоны следа зависит от размера наконечника зонда. Для зоны отслеживания рекомендуется минимальная ширина в 1,5 раза больше диаметра наконечника зонда. Это гарантирует, что индуцированное магнитное поле от наконечника зонда полностью проникает в обрабатываемую область.

API 541 требует, чтобы медленное биение валка измерялось во время выбега, когда скорость ротора составляет от 200 до 300 об / мин. В этом диапазоне скоростей смещение, регистрируемое датчиком, почти полностью соответствует биению без какой-либо вибрации. На двигателях, отличных от API, медленное биение валков можно зафиксировать примерно на уровне от 10% до 15% рабочей скорости. Зарегистрированное общее биение должно соответствовать требуемому пределу, установленному в спецификации двигателя.

Допустимые уровни

Производители электродвигателей обращаются к спецификациям заказчика, чтобы определить допустимые уровни медленного биения валков.API 541 ограничивает медленное биение валков до 30% от допустимой нефильтрованной вибрации от пика до пика (1,5 мил) или 0,45 мил для асинхронных двигателей. Это ограничение распространяется на двигатель в сборе.

Если предел биения не будет соблюден во время производства или первоначальных испытаний, двигатель будет разобран, а вал переделан. Этот процесс может занять много времени и денег. Обычно для экономии времени производители двигателей частично собирают двигатель (см. Рис. 3) и проводят быструю проверку, чтобы проверить медленное биение валков, центровку подшипников и температуру.Если медленное вращение находится в пределах лимита, то двигатель будет завершен до начала полного тестирования.

По этой причине стандарты API 541 устанавливают предел биения вращающегося узла (ротор и вал в сборе), поддерживаемые V-образными блоками. При использовании этого метода допустимый комбинированный предел механического и электрического биения составляет 25% от нефильтрованного допустимого предела вибрации, от пика до пика (1,5 мил) или 0,375 мил. Удержание биения в пределах 0,375 мил увеличивает шансы достижения желаемого предела при собранном двигателе.

Однако вращающийся узел может иметь очень низкое биение на V-образном блоке и все же выходить за пределы после сборки двигателя. Факторы, способствующие этому, включают несоосность, вызванную взведенным подшипником, неконцентрической посадкой кронштейна рамы, изгибом ротора во время сборки, повреждением участка дорожки зонда или другими проблемами.

Некоторые производители двигателей идут дальше и самостоятельно устанавливают комбинированный предел механического и электрического биения, который намного ниже (менее 0,25 мил) на шейке подшипника вала и в областях зонда.Это позволяет избежать проблем, возникающих на более позднем этапе производственного процесса.

Влияние на вибрацию

Раньше для компенсации уровней вибрации от медленного биения валков использовалось простое арифметическое вычитание. Если амплитуда вибрации составляла 1,6 мил (от пика до пика) и было известно, например, что биение медленного валка составляло 0,45 мил, то истинной вибрацией считалось (1,6 — 0,45) = 1,15 мил.

Это неверно, потому что и вибрация, и медленное биение качения являются формами волны и не могут быть просто добавлены или вычтены без их фильтрации.Нефильтрованная вибрация содержит все частотные составляющие входящего сигнала. Когда сигнал вибрации фильтруется на определенной частоте при рабочей скорости, например, он выражается в амплитуде и фазовом угле, которые можно описать как вектор вибрации. В качестве вектора отфильтрованная вибрация на заданной частоте, например, 1 или 2 раза, может быть скомпенсирована отфильтрованным медленным вращением на той же частоте, что и добавление вектора.

Согласно API 541 компенсированное вибрационное смещение, отфильтрованное на частоте рабочей скорости (1x), не должно превышать 80% нефильтрованного предела.Компенсация обычно не используется производителями двигателей, но может быть полезна в определенных ситуациях. Компенсация также может увеличить вибрацию в зависимости от углового положения векторов.

Что влияет на биение

Механическое биение — это мера отклонения вала от идеально цилиндрической поверхности. На него в основном влияет процесс производства и сборки, и он изменяется со временем во время работы двигателя. Неправильный выбор режущего инструмента или параметров обработки может привести к повышению шероховатости поверхности.Механические повреждения, такие как царапины, задиры и вмятины на шейке подшипника или дорожке датчика, влияют на механическое биение.

Поскольку биение измеряется относительно шейки подшипника, неконцентрический контакт датчика с шейкой подшипника приведет к высокому MRO. На это также влияют:

  • Прямой вал, запрессованный в изогнутый ротор
  • Коленчатый вал, запрессованный в прямой ротор
  • Несоосность вала из-за неправильной посадки между корпусом двигателя и картриджами подшипников
  • Провисший или изогнутый ротор из-за термической нестабильности в роторе.

Электрическое биение является мерой неоднородности материала вала. Когда электрическое биение измеряется с помощью бесконтактных вихретоковых датчиков, взаимодействие между излучаемым магнитным полем и индуцированным магнитным полем преобразуется в расстояние. Любое явление, которое может изменить магнитное взаимодействие между наконечником зонда и валом, повлияет на биение. К ним относятся неоднородная зернистая структура материала, неоднородные электромагнитные свойства или намагниченный вал.Изготовление вала, будь то в результате процесса ковки или горячекатаной стали, может повлиять на металлургические свойства материала и, следовательно, на ERO.

Заключительные слова

Медленное биение валков для электродвигателей и генераторов — это состояние, при котором комбинированное электрическое и механическое биение измеряется на вращающемся валу на низкой скорости в диапазоне от 200 до 300 об / мин, согласно API. Поскольку биение влияет на показания вибрации и может привести к ошибкам измерения, важно понимать его различные источники и способы его уменьшения.

Контроль уровня биения во время производственного процесса помогает избежать разборки станка и возврата ротора на токарный или шлифовальный станок для доработки. Несоблюдение предела медленного биения рулона после сборки машины может дорого обойтись как производителям, так и клиентам.

Старший инженер-конструктор Папа М. Диуф (член IEEE, 2013 г.) окончил Университет Пердью в Индиане со степенью MSME в 2007 г. Он работает в Baldor Electric с 2006 г. Он является зарегистрированным инженером в штате Южная Каролина.Менеджер большой группы проектирования переменного тока и машиностроения,

Брайан К.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.