電機軟腳的振動分析與改進建議學習資料

1、11/電機軟腳的振動分析與電機軟腳的振動分析與改進建議改進建議編制：劉彥超22/主要內(nèi)容主要內(nèi)容電機軟腳的定義電機軟腳的定義 電機電源頻率振動過大機理電機電源頻率振動過大機理 電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析改進建議改進建議3電機軟腳一般指安裝好的電機，四個底腳不在一個平面上的情況，發(fā)生這種情況時往往會出現(xiàn)2倍的電頻率即100Hz的振動過大。產(chǎn)生這種故障有原始安裝造成的，也有檢修造成的，從秦山二期的實際運行來看，在GST泵中存在輕重不一的軟腳現(xiàn)象，而1SES101、201、301PO和1REA001、002PO、2REA002PO等設備都存在明顯的軟腳現(xiàn)象。本文通過對上述幾臺泵的振動分析闡明了

2、造成電機軟腳的原因并提出了可能的改進建議。3/1.1.電機軟腳的定義電機軟腳的定義4所有檢測的電氣故障問題，大部分都是在2X電源頻率（也稱為同步頻率）處高于正常幅值。在歐洲和中國，電源頻率定為50赫茲。因此，檢測電氣故障問題時，比較重要的頻率就是100赫茲（或者6000轉(zhuǎn)/分）。2.2.電機電源頻率振動過大機理電機電源頻率振動過大機理4/5圖2.1幫助解釋；為什么那么多電氣故障問題包含兩倍電源頻率？而不是電源頻率的基頻？參見圖2.1，注意，在定子磁場3000轉(zhuǎn)/分的一轉(zhuǎn)過程中，朝向最靠近的極的磁拉力，從零上升到最大在偏心轉(zhuǎn)子中發(fā)生兩次。因為磁場本身以3000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，磁拉力在每分鐘內(nèi)達到

3、最大6000次（或者6000轉(zhuǎn)/分）。觀察這一點的另一種方法是，因為轉(zhuǎn)子的靠近側(cè)首先被吸引到北極，然后被吸引到南極，力本身將以2X磁場相對于偏心的頻率變化。因此，當轉(zhuǎn)子與定子不同心時（或者由于偏心的轉(zhuǎn)子或者由于偏心的定子），它總是將影響6000轉(zhuǎn)/分的振動。當存在偏心或由于存在剪切力等原因使得定子畸變轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生不均勻的氣隙時，將會產(chǎn)生2X電源頻率的大振動。2.2.電機電源頻率振動過大機理電機電源頻率振動過大機理5/6 圖21轉(zhuǎn)子與定子之間不均勻的氣隙2.2.電機電源頻率振動過大機理電機電源頻率振動過大機理6/73.1 GST定子冷卻水泵振動情況及振動分析介紹考察歷史振動數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)自2#

4、機組定子冷卻水泵2GST201PO投運以來，其振動一直偏大，06年7月其振動已超出報警值。實際上根據(jù)GB8097-1999的要求，該泵應按2.8mm/s（符合該標準的B級）的振動限值來驗收，目前我們實際上在降標準驗收（4.5mm/s的限值只能滿足該標準的C級而通常對于長期運行的泵應按B級限值來驗收）。而2GST101PO振動也一直偏大，時常超標， 07年4月定期實驗測量時也超過了振動限值。3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析7/8 表 3.1 2GST101PO改造前振動數(shù)據(jù)2GST101PO 2007-04-07 振動測量數(shù)據(jù)測點位置方向單位濾波器測量值測量時間MTR-NDB-H1地平線

5、的地平線的毫米毫米/secISO 29543.672007-04-16 10:13MTR-NDB-V1垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29541.882007-04-16 10:14MTR-DB-A2軸的軸的毫米毫米/secISO 29544.782007-04-16 10:16MTR-DB-H2地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29544.422007-04-16 10:14MTR-DB-V2垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29541.452007-04-16 10:16PUMP-DB-H3地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29543.432007-04-16 10:17

6、PUMP-DB-V3垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29541.782007-04-16 10:17PUMP-NDB-H4地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29542.182007-04-16 10:18PUMP-NDB-V4垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29541.982007-04-16 10:183.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析8/9 表 3.1 2GST201PO改造前振動數(shù)據(jù)2GST201PO 2006-07-28 振動測量數(shù)據(jù)測點位置方向單位濾波器測量值測量時間MTR-NDB-H1地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29548.392006-07-28

7、12:49MTR-NDB-V1垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29541.12006-07-28 12:49MTR-DB-A2軸的軸的毫米毫米/secISO 29541.832006-07-28 12:48MTR-DB-H2地平線的地平線的毫米毫米/secISO 295410.72006-07-28 12:47MTR-DB-V2垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29542.652006-07-28 12:47PUMP-DB-H3地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29546.832006-07-28 12:45PUMP-DB-V3垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29542.512

8、006-07-28 12:46PUMP-NDB-H4地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29545.472006-07-28 12:44PUMP-NDB-V4垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29544.012006-07-28 12:453.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析9/10 圖3.2 GST定子冷卻水泵振動測點示意圖3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析10/11根據(jù)表3.1的振動數(shù)據(jù)我們重點分析2GST201PO的振動，圖二為2GST201PO3H 2006-07-27頻譜圖。由頻譜圖可見：以100Hz處振動最高約10.47mm/s,該頻率成分為兩倍的電源頻率。造成兩倍

9、的電源頻率振動高的原因通常有：定子偏心，定子偏心在定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生不均勻的氣隙從而導致非常定向的振動。定子偏心可能是由于定子本身的制造質(zhì)量不過關，原始氣隙不均勻，也可能是由于電機軟腳造成的。但是該臺電機在2006.6.8在電機實驗車間做空載時2倍電頻率振動并不大，如圖三，說明電機的原始氣隙是符合要求的。 3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析11/12 圖3.2 GST201PO電機自由端1H 2006-07-27頻譜圖3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析12/13圖3.3 2GST201PO電機自由端1H 2006-06-08空載振動頻譜3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析13/

10、14對于電機軟腳，通常指的是電機的四個底腳不在一個平面上， 06.6.5和06.6.9電機安放在現(xiàn)場的基礎上，在擰緊電機基礎螺栓和擰松部分螺栓情況下測量空載振動數(shù)據(jù)如下： 表表 3.2 2GST201PO3.2 2GST201PO電機在擰緊螺栓（電機在擰緊螺栓（06.6.506.6.5）和擰松部分螺栓的情況）和擰松部分螺栓的情況下空載振動數(shù)據(jù)下空載振動數(shù)據(jù)(06.6.9)(06.6.9)測點位置方向單位濾波器測量值測量時間2GST201PO電機在擰緊螺栓時空載振動數(shù)據(jù)（06.6.5）MTR-NDB-H1地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29543.262006-06-05 15:39MT

11、R-NDB-V1垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29542.492006-06-05 15:40MTR-DB-A2軸的軸的毫米毫米/secISO 29544.162006-06-05 15:39MTR-DB-H2地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29543.332006-06-05 15:38MTR-DB-V2垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29543.082006-06-05 15:38擰松部分螺栓的情況下空載振動數(shù)據(jù)(06.6.9)MTR-NDB-H1地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29542.2006-06-09 17:51MTR-NDB-V1垂直的垂直的毫米毫米/

12、secISO 2954.5692006-06-09 17:52MTR-DB-A2軸的軸的毫米毫米/secISO 29541.682006-06-09 17:53MTR-DB-H2地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29541.962006-06-09 17:49MTR-DB-V2垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29542.042006-06-09 17:503.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析14/15由上表可見在擰緊螺栓時振動明顯大于擰松螺栓時。再對照振動最大的2A頻譜如下： ： 圖圖3.4 2GST201PO2A 2006-06-05擰緊基礎螺栓時空載振動頻譜擰緊基礎螺栓時空載

13、振動頻譜3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析15/16圖3.5 2GST201PO2A 2006-06-09部分擰松基礎螺栓時空載振動頻譜3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析16/17根據(jù)表3.1的振動數(shù)據(jù)我們重點分析2GST201PO的振動，圖二為2GST201PO3H 2006-07-27頻譜圖。由頻譜圖可見：以100Hz處振動最高約10.47mm/s,該頻率成分為兩倍的電源頻率。造成兩倍的電源頻率振動高的原因通常有：定子偏心，定子偏心在定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生不均勻的氣隙從而導致非常定向的振動。定子偏心可能是由于定子本身的制造質(zhì)量不過關，原始氣隙不均勻，也可能是由于電機軟腳造成的。但是

14、該臺電機在2006.6.8在電機實驗車間做空載時2倍電頻率振動并不大，如圖三，說明電機的原始氣隙是符合要求的。 3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析17/18造成軟腳的原因：由于在做電機空載實驗時，直接把電機放在該電機的基礎上，電機振動也大，故我們認為該電機的水泥基礎未澆注好。 3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析18/19轉(zhuǎn)子偏心。轉(zhuǎn)子偏心也會產(chǎn)生2倍電源頻率的大振動，它可能是原始的電機不合格，也可能由于電機軟腳造成.由于06.6.8電機做空載時振動合格，所以電機本身不存在轉(zhuǎn)子偏心。通過前面的分析我們已經(jīng)確認電機存在軟腳現(xiàn)象，而軟腳時如果造成了轉(zhuǎn)子偏心，則在帶載時往往會在2倍的電頻率

15、兩側(cè)會出現(xiàn)極通過頻率的邊帶。3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析19/20從設備資料中我們知道同步轉(zhuǎn)速NS=120FL/P=3000(轉(zhuǎn))，而氟即電頻率為50Hz，故電機的極對數(shù)P=2,FS(滑差頻率)NS每分鐘轉(zhuǎn)數(shù),FP(極通過頻率)P* FS。從圖二（2GST201PO3H 2006-07-27頻譜圖）可見每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)=49.6612，故FS(滑差頻率)NS每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)50-49.6612=0.3388(Hz)，F(xiàn)P(極通過頻率)P* FS0.6776(Hz)，而從該圖上的2倍的電頻率兩側(cè)并沒有出現(xiàn)FP的邊帶，因此我們確認2GST201PO帶載運行時的2倍電頻率振動不是轉(zhuǎn)子偏心。 3.3.

16、電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析20/21綜上所述我們認為2GST201PO的振動大的根本原因是電機的基礎未澆注好，電機四個腳高度不一致。由此造成電機軟腳，其表現(xiàn)出的故障特征是定子偏心。3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析21/22基于以上分析，2#機組在2007年的203大修中對GST泵的水泥底座進行了改造，重新澆注了混凝土，調(diào)整基礎的水平度，保證基礎在一個平面上，改造后2GST101、201PO的振動均在合格范圍以內(nèi)，數(shù)據(jù)如表3.3。3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析22/23轉(zhuǎn)子偏心。轉(zhuǎn)子偏心也會產(chǎn)生2倍電源頻率的大振動，它可能是原始的電機不合格，也可能由于電機軟腳造成.由于0

17、6.6.8電機做空載時振動合格，所以電機本身不存在轉(zhuǎn)子偏心。通過前面的分析我們已經(jīng)確認電機存在軟腳現(xiàn)象，而軟腳時如果造成了轉(zhuǎn)子偏心，則在帶載時往往會在2倍的電頻率兩側(cè)會出現(xiàn)極通過頻率的邊帶。3.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析23/24表表 3.3 2GST1013.3 2GST101、201PO201PO改造后振動數(shù)據(jù)改造后振動數(shù)據(jù)2GST101PO 2007-04-07 振動測量數(shù)據(jù)測點位置方向單位濾波器測量值測量時間MTR-NDB-H1地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29541.432007-06-10 09:55MTR-NDB-V1垂直的垂直的毫米毫米/secISO 295

18、4.3812007-06-10 09:55MTR-DB-A2軸的軸的毫米毫米/secISO 2954.3662007-06-10 09:58MTR-DB-H2地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29541.242007-06-10 09:56MTR-DB-V2垂直的垂直的毫米毫米/secISO 2954.4592007-06-10 09:58PUMP-DB-H3地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29541.472007-06-10 09:58PUMP-DB-V3垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29541.182007-06-10 09:59PUMP-NDB-H4地平線的地平線的毫

19、米毫米/secISO 2954.8012007-06-10 09:59PUMP-NDB-V4垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29541.182007-06-10 10:003.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析24/252GST201PO 2007-06-16 振動測量數(shù)據(jù)測點位置方向單位濾波器測量值測量時間MTR-NDB-H1地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29542.622007-06-16 16:50MTR-NDB-V1垂直的垂直的毫米毫米/secISO 2954.7492007-06-16 16:51MTR-DB-A2軸的軸的毫米毫米/secISO 2954.549200

20、7-06-16 16:53MTR-DB-H2地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29542.132007-06-16 16:51MTR-DB-V2垂直的垂直的毫米毫米/secISO 2954.6562007-06-16 16:53PUMP-DB-H3地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29542.562007-06-16 16:54PUMP-DB-V3垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29542.192007-06-16 16:54PUMP-NDB-H4地平線的地平線的毫米毫米/secISO 29541.552007-06-16 16:55PUMP-NDB-V4垂直的垂直的毫米毫米/secISO 29542.422007-06-16 16:553.3.電機軟腳振動分析電機軟腳振動分析25/26由以上數(shù)據(jù)可以看出，這兩臺泵在改造后振動明顯下降（主要是由于電機軟腳引起的2倍電頻率振動幅值下降