异步电机振动噪音分析

2024-09-02

1 设备概况

6 kV交流异步电机,额定功率为725 kW、额定转速1490 r/min,冷却方式为IC411。

2 故障现象

该电机大修后,返厂后运行1个月左右,运维人员反映该电机在运行时发出异常噪声,且呈逐渐增大趋势,并伴随着明显的啸叫声。

经过初步检查,电机各位置振动速度均不超过1.5 mm/s,电机MK体育·(国际)官方网站润滑良好。用简易测振仪器检测电机振动速度时,发现最高振动值出现在500 Hz附近(下图),且远大于其它频率。这个频率远大于电机转速的1倍频和2倍频,而1倍频和2倍频的振动主要与电机MK体育·(国际)官方网站损坏、动不平衡、不对中、地脚缺陷相关。由此判断,该噪声应该与机械振动无关。

电机电磁噪声大小随磁场强弱、负载电流的大小而改变。做停电试验,电机停运的瞬间,异常噪声并未立即消失,而是伴随电机转速的下降而减弱,可以据此确定该异常噪声不是电磁噪声。

3 解体检查

电机停运后,运维人员打开风扇罩,对风扇叶和风扇罩内部进行检查,未发现风扇叶松动、开裂的现象,风扇罩内部无任何异物,可以判断噪声来源于电机内部。

拆开电机两侧端盖,抽出电机转子,电机内部MK体育·(国际)官方网站、绕组均未见异常,仅在非轴伸端转子内风扇底部发现有绝缘漆滴落后开裂现象(下图)。该绝缘漆是电机大修时真空浸漆后,绝缘漆由于重力作用滴落在定子壳体上,修理厂检修人员未及时清理干净所致。

4 故障原因分析

经过测量,电机各项电气指标均正常。通过对电机转子的结构进行了观察与分析,发现在转子上有一圈管道连接了转子的两端,转子转动时起通风散热作用(下图)。

每当转子旋转一周,会有18个小孔经过开裂的绝缘漆层位置,小孔内的气流吹过形成了“口哨效应”。经过简单计算:每秒电机转动1490÷60=24.83圈;每秒会有18x24.83=447个小孔吹过绝缘漆层开裂位置,可以理解为气流吹过该位置的频率为447 Hz。

空气动力噪声分为涡流噪声和笛鸣噪声两种。涡流噪声主要是由转子和风扇引起的冷却空气湍流,在旋转表面交替出现涡流引起的;笛鸣噪声是通过压缩空气或空气在固定障碍物上擦过而产生的。    

这个447 Hz频率数字接近主振频率(500 Hz),电机噪声的来源基本确认可能与开裂的绝缘漆层有关。如果把开裂的绝缘漆层清理干净,噪声应会消失。

5 效果及改进措施

清除了滴落在定子壳体内部的绝缘漆层,将电机回装后试车,发现异常噪声消失,测量振动的频谱,500 Hz处的没有任何反应(图5),可以确认该电机之前发出的噪声确实为空气动力性噪声,即空气在开裂的绝缘漆皮上擦过而产生的笛鸣噪声。

个人对该文章的分析有一点看法:首先500HZ是由于流体通过开裂的绝缘漆造成的,也就是流体通过障碍物后产生的噪声。根据散热孔计算的447 Hz,反而说明散热孔的设计与、运行是正常的。

文中所述的机械原因排除,理由并不充分,当某部件共振时,可能会产生高的振动频率。

另外怀疑是否为空气动力噪声,最简单的方法是在有条件的情况下停掉风扇观察。

来源:振动诊断与转子平衡

(版权归原作者或机构所有)