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1、300MW機(jī)組鍋爐給水泵電機(jī)振動(dòng)故障原因分析論文羅劍斌袁立平張少峰劉占輝【摘要】針對(duì)某臺(tái)300M∠°注：振動(dòng)幅值單位：微米，振動(dòng)相位單位：度2.2.4在給水泵轉(zhuǎn)速升到5050r/min工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)振動(dòng)顯著增大，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)周期性異音，異音周期與振動(dòng)波動(dòng)周期同步。2.2.5現(xiàn)場(chǎng)記錄表明，隨著運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流逐漸增大，見(jiàn)表3。表3電動(dòng)機(jī)4次啟動(dòng)電流參數(shù)測(cè)量統(tǒng)計(jì)2.3振動(dòng)頻譜分析和相位特征2.3.1電動(dòng)機(jī)兩端軸承振動(dòng)以基頻為主，水平方向振動(dòng)存在一定量的2X分量。以泵轉(zhuǎn)速5050r/min工況下耦合器端軸承振動(dòng)為例：Σ：110～125m，1X：44～70m，2
2、X：30m，垂直方向振動(dòng)幾乎沒(méi)有倍頻振動(dòng)分量。2.3.2軸承振動(dòng)幅值和相位不穩(wěn)定,有較大波動(dòng)量。特別是基頻振幅，最大波動(dòng)幅值47～90m；最大相位波動(dòng)量44°～153°。2.3.3隨著給水泵轉(zhuǎn)速增加電動(dòng)機(jī)耦合器端軸承振動(dòng)相位變化很大,垂直振動(dòng)由52m/214°變至92m/50°；水平振動(dòng)從23m/140°變至88m/0°。2.3.4給水泵轉(zhuǎn)速升、降轉(zhuǎn)速至4500r/min工況下，振動(dòng)存在較大差別，以前置泵端軸承振動(dòng)為例：升速時(shí)42～55m/23°，降速時(shí)55～67m/84°。3振動(dòng)原因分析3.1查現(xiàn)場(chǎng)記錄發(fā)現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)振動(dòng)增大時(shí)，相鄰的設(shè)備耦合器和前置泵振動(dòng)始終很小，可
3、以確定為電動(dòng)機(jī)自身的設(shè)備缺陷；3.2電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)振動(dòng)不大，而且基本穩(wěn)定，可以排除電動(dòng)機(jī)支承因素影響振動(dòng)；3.3電動(dòng)機(jī)定子本體振幅小于軸承振幅，定子最大振幅不超過(guò)30m，振動(dòng)成分以基頻為主，可以排除電動(dòng)機(jī)定子因素；3.4鑒于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為定速，電動(dòng)機(jī)單轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)小于20m，可排除電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡因素；3.5唯獨(dú)不能排除電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電氣方面的故障。在給水泵升、降轉(zhuǎn)速4500r/min工況下，振動(dòng)存在較大差別，表明電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子隨著工作電流與功率參數(shù)，存在逐漸惡化現(xiàn)象。4電動(dòng)機(jī)檢查根據(jù)以上分析，決定對(duì)電動(dòng)機(jī)解體檢查，轉(zhuǎn)子抽出后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子耦合器端存在局部過(guò)熱現(xiàn)象（圖2），耦合器端綁扎端部籠
4、條玻璃絲布有鼓包現(xiàn)象，打開(kāi)玻璃絲布再進(jìn)一步檢查。發(fā)現(xiàn)耦合器端47根籠條中就有32根斷裂或脫焊（圖3），前置泵端也有20多根斷裂。圖2轉(zhuǎn)子出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象圖3籠條斷裂或脫焊5電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鼠籠斷條故障振動(dòng)機(jī)理一般三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流是額定空載電流的5～10倍，考慮到該三相異步電動(dòng)機(jī)為鼠籠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其額定工作電流631A，電動(dòng)機(jī)單轉(zhuǎn)工作電流180A，泵組啟動(dòng)電流由908.8A升至2316A。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子籠條反復(fù)承受啟動(dòng)電流瞬間過(guò)載力矩沖擊，極容易疲勞斷裂。一旦出現(xiàn)某根斷條現(xiàn)象，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)電流短路環(huán)，一是電磁力的不對(duì)稱(chēng)，二是斷裂處發(fā)熱轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱變形。加劇故障惡化與衍深。由
5、于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的熱變形引起的撓度變化可近似由下式計(jì)算式中：L－轉(zhuǎn)子本體長(zhǎng)度，mm;α－金屬的線(xiàn)脹系數(shù)，約為－轉(zhuǎn)子截面的溫差,℃－軸的撓曲半徑,mmd轉(zhuǎn)子本體部分的直徑，mm。用上面公式計(jì)算轉(zhuǎn)子表面溫度差1℃，該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生熱撓曲約0.01mm，如果依據(jù)溫差大于3℃，計(jì)算不平衡離心力約為轉(zhuǎn)子重量的10％，轉(zhuǎn)子重量按1000kg計(jì)算，就產(chǎn)生100kg不平衡離心力。根據(jù)上面公式，斷條后在斷裂處發(fā)熱引起溫差,..畢業(yè)就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子熱彎曲與熱不平衡，影響設(shè)備振動(dòng)。6結(jié)束語(yǔ)該給水泵電機(jī)振動(dòng)原因是轉(zhuǎn)子籠條斷裂引起。當(dāng)轉(zhuǎn)子存在斷條故障缺陷時(shí)，一是電動(dòng)機(jī)振動(dòng)逐漸惡化；二是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流
6、增大；三是隨泵組轉(zhuǎn)速或電動(dòng)機(jī)功率增加而明顯加劇振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生異音故障。7參考資料：1.顧晃，汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)與平衡中國(guó)電力出版社19982.施維新，汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)與事故中國(guó)電力出版社19913.盧明輝，一臺(tái)1000kW異步電動(dòng)機(jī)過(guò)熱與振動(dòng)的故障分析與處理大電機(jī)技術(shù)2002.6
