Причины вибрации ЭМ, способы ее измерения и устранения

Повышенная вибрация прежде всего опасна для подшипников электродвигателя.

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.

Причинами вибрации, которые условно разделяются на две группы, могут быть следующие.

Первая группа

1. Неправильная центровка электродвигателя с механизмом.

2. Неудовлетворительное состояние соединительной муфты: износ пальцев, сухариков, зубцов, несоосность отверстий под пальцы в полумуфтах, небаланс полумуфты или пальцев.

3. Небаланс ротора приводимого механизма, особенно часто встречающийся у дымососов и вентиляторов вследствие износа лопаток.

4. Дефект подшипников приводимого механизма.

5. 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

1. Небаланс ротора электродвигателя.

2. Образование трещин и обрыв стержней коротко- замкнутой обмотки ротора от кольца.

3. Отрыв бочки ротора от вала.

4. Изгиб или излом вала ротора.

5. Слабое крепление отдельных деталей электродвигателя (подшипников, торцовых крышек).

6. 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 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.

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.

Измерение вибрации электродвигателей

Вибрация электродвигателей измеряется виброметрами.

Виброметры небольших размеров позволяют проводить измерения вибрации в стандартном диапазоне частот от 10 до 1000 Гц. Как правило, такие приборы очень просты в управлении, оборудованы они всего одной кнопкой, поэтому пользоваться им могут все. Работают они от аккумуляторов, даже и при больших морозах. Виброметры можно использовать при температурах от – 25 до + 60 градусов.

Некоторые виброметры позволяют проводить диагностику вращающегося оборудования на предмет выявления дефектов. Они оснащаются специальными датчиками.

Процесс выбора датчика определяется условиями его применения. Наиболее часто в системах контроля вибрации используют датчики:

1. виброперемещения;

2. виброскорости;

3. виброускорения.

Первые характеризуют положение контролируемого объекта, вторые – быстроту изменения его положения во времени, а третьи – быстроту изменения скорости. Эти три параметра, характеризующие вибрацию, являются взаимосвязанными и, контролируя, например, виброускорение, путем однократного или двукратного интегрирования, легко вычислить остальные два параметра. Наличие трех типов датчиков обусловлено необходимостью контроля вибрации на объектах с различными частотными характеристиками. В низкочастотной области хорошо зарекомендовали себя датчики виброперемещения, для среднечастотных объектов обычно применяются датчики виброскорости, а для высокочастотных – датчики виброускорения.

Физический смысл взаимосвязанных величин можно трактовать следующим образом: виброперемещение характеризует величину деформации объекта, виброскорость отражает степень усталостной прочности, а по виброускорению можно судить о величине колебательных сил, действующих на объект(например, датчики виброускорения определяют состояние подшипников качения).

Некоторые виброметры позволяют оценивать форму и спектр вибросигнала. Это дает возможность оперативно выявить небаланс, расцентровку.

Вся информация в виброметре показывается на графическом экране, предусмотрена его подсветка.

Практические занятия.