Proč mají velké vertikální motory tendenci mít hluk a vibrace?

Ve srovnání s horizontálními motory mají vertikální motory, zejména ty s velkými specifikacemi, své vlastní charakteristiky, pokud jde o ložiskové systémy.

Na jednom konci motoru jsou použita kuličková ložiska s kosoúhlým stykem.

Vzhledem k jedinečné struktuře kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem je důležité vyvarovat se chyby při obrácení směru montáže ložiska, jinak dojde k přímému poškození ložisek.

Nejsou-li ložiska správně namontována nebo dojde k nesouososti v axiální koordinaci během provozu motoru, může to způsobit abnormální vibrace a podivné zvuky v elektromotoru.

Characteristics of angular contact ball bearings

Jednořadá kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou určena pro kombinované zatížení a snesou větší tah v jednom směru.

Většina vertikálních motorů používá sadu jednořadých kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem na neprodlouženém konci hřídele pro zvládnutí axiálních sil, které jsou dostatečně vysoké, aby překročily axiální únosnost kuličkových ložisek s hlubokou drážkou.

Pokud jde o rozměry, lze je zaměnit s odpovídajícími jednořadými ložisky s hlubokou drážkou motoru, čímž se vyhnete nutnosti předělávat konstrukční součásti a potenciálním nepředvídatelným problémům.

Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem se také běžně používají v aplikacích s vysokými axiálními silami, jako jsou převodovky, čerpadla, šnekové převody, vertikální hřídele a vřetena obráběcích strojů. V těchto případech se často instalují v různých párových kombinacích.

Režim zatížení kuličkového ložiska s kosoúhlým stykem

Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem se používají ve vertikálních motorech k aplikaci axiální síly, která vyrovnává hmotnost rotoru a zajišťuje vyváženou axiální polohu mezi rotorem a statorem. Když jsou kuličková ložiska s kosoúhlým stykem umístěna pod rotorem motoru, jedná se o podpůrný režim; když jsou umístěny nad rotorem motoru, jedná se o závěsný režim.

Bez ohledu na to, zda je instalován zvedáním nebo zavěšením, během provozu motoru, kromě shody samotných axiálních rozměrů, se magnetické středy statoru a rotoru spontánně vyrovnají působením elektromagnetické síly poté, co je motor napájen na, což může způsobit axiální posunutí rotoru.

Kvůli nevyhnutelným kumulativním chybám ve zpracování součástí a odchylkách montáže způsobí skutečné posunutí, ke kterému dojde, různé stupně nesouososti samotného ložiska. Když je nesouosost ložiska závažná, elektromagnetická síla samovolného vyrovnání a gravitace rotoru se stanou vzájemně se posilující vibrační silou, která zhoršuje hluk a vibrace ložiska.

 Opatření odezvy

Věnujte více úsilí při výběru konstrukce ložiska motoru, jako je párové použití kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem, znehybnění a řízení axiálního směru ložiska, přijetí tříložiskové konstrukce pro motor a konkrétní opatření, jako jsou vhodná předběžná -posun statoru a rotoru motoru.

Mezi nimi musí být správně vyvážená velikost předvýsuvu statoru a rotoru motoru, jinak bude výsledek kontraproduktivní.

Je zvláště důležité poznamenat, že během procesu skladování, přepravy a testování vertikálního motoru by měl být motor udržován ve správné vertikální poloze, aby se zabránilo škodlivým vnějším silám, které mohou způsobit poškození ložisek.

Problém s vibracemi vertikálních motorů

Velká vertikální čerpadla s podporou válce motoru a celkovou výškou, která se obecně blíží 2 metrům nebo dokonce překračují 3 metry, obvykle pracují rychlostí kolem 1500 otáček za minutu. Horní ložiska motoru se obecně dělí na dva typy: kluzná ložiska a valivá ložiska.

Problémy s vibracemi způsobené seřízením kluzných ložisek zde nejsou diskutovány. Zavedeno bude pouze kmitání motorů s valivými ložisky jako horními ložisky.

Konstrukce je znázorněna na obrázku níže a skládá se z motoru, podpěry válce motoru, těla čerpadla a vstupního/výstupního potrubí.

 Vibrační charakteristiky

Vibrace jsou největší v horní části motoru a směrem dolů se postupně snižují. Má silnou směrovost (buď sever-jih nebo východ-západ).

Když je motor testován bez připojeného rotoru čerpadla, frekvence vibrací je absolutní a odpovídá frekvenci otáčení.

Po připojení rotoru čerpadla k motoru může být hlavní frekvence 2X. Na druhou stranu existují případy, kdy vibrace překračují normu při nové instalaci a uvedení do provozu, po výměně nebo opravě motoru nebo při zvýšení vibrací během provozu. Nicméně i po odpojení rotoru čerpadla zůstávají vibrace relativně vysoké.

Příčina vibrací

Samotný motor, nosný válec, tělo čerpadla a vstupní/výstupní potrubí mohou být potenciálními příčinami vibrací motoru. Níže probereme každou z těchto příčin jednu po druhé.

1. Samostatný problém motoru

Obecně může být nedostatečná přesnost vyvážení, problémy s instalací ložisek, problémy s instalací motoru a problémy s rezonancí konstrukce.

Co se týče elektrických problémů, ty se většinou v klidovém stavu kvůli nedostatečnému proudu neprojevují a lze je v podstatě vyloučit.

 (1) Nedostatečná přesnost vyvážení

Tento problém ve skutečnosti není příliš častý.

Důvodem je to, že když je celková tuhost podpěry hlavně a motoru relativně slabá, malá nevyváženost může snadno způsobit značné vibrace motoru. Snížení nevyváženosti může často splnit požadavky na vibrace.

Norma vyvážení pro tento typ motoru je obecně G2,5, což znamená, že vibrace jsou přibližně 15μm (p-p).

Dokud splňuje tento standard, mohou být problémy s bilancí vyloučeny. Můžete se podívat na zprávu o vyvážení poskytnutou výrobcem nebo provést zkušební provoz na zkušební platformě. Pokud jsou vibrace nad 30μm, lze je znovu vyvážit, což by mělo mít výrazný efekt. Takové problémy se obvykle vyskytují u nově instalovaných zařízení.

 (2) Problémy s montáží ložisek

Velké vertikální motory obecně nesou zatížení na horní ložisko, zatímco spodní ložisko poskytuje podporu a vedení.

Rotor je v zavěšeném stavu, proto je u tohoto typu motoru často jako první poškozeno horní ložisko.

However, if the lower bearing bears the load due to installation issues, it will cause the "head shaking" phenomenon at the top of the motor, which is commonly observed in the field.

If the load on the lower bearing is significant, it is relatively easy to eliminate because the "head shaking" phenomenon is more severe during a dry run on the test platform.

Pokud však zatížení není významné, nemusí to být zřejmé během chodu na sucho na zkušební plošině, ale vibrace budou zesíleny po instalaci do pouzdra (když je celková tuhost slabá). Proto je nejlepším přístupem zkontrolovat zatížení obou ložisek.

Tyto typy problémů se obvykle vyskytují po údržbě nebo výměně motoru.

(3) Problémy s instalací motoru

Tento typ poruchy je obvykle způsoben nedostatečnou svislostí instalace motoru nebo nedostatečnou silou utažení spojovacích šroubů s nosným válcem. Lze ji změřit hladinovým pravítkem a spojovací šrouby lze znovu utáhnout. Tento typ poruchy je zvláště výrazný u problémů s vibracemi po připojení rotoru čerpadla.

(4) Strukturální rezonance

Některé konstrukce motorů mají frekvence nižší než jmenovitá frekvence otáček a jsou mnohem nižší, zejména u motorů s proměnnou frekvencí.

Po potvrzení továrnou na motory se jedná o zamýšlený návrh. Prostřednictvím testování je rozsah dopadu rezonanční frekvence až ±160 otáček a v některých případech skutečně ovlivnil jmenovité otáčky.

Pokud se jedná o motor s proměnnou frekvencí a konstrukční frekvence je nižší než jmenovitá rychlost, lze provést test rychlosti, aby se zjistilo, zda existuje rezonance.

Pokud se jedná o střídavý motor nebo je konstrukční frekvence vyšší než jmenovitá frekvence otáček, měla by být provedena analýza počátečního testu spouštění, aby se zjistila amplituda a fáze, aby se zjistilo, zda je ovlivněna rezonancí.

Tento typ problému se obecně vyskytuje během počáteční instalace a uvedení do provozu a obvyklým řešením na místě je zlepšení přesnosti váhy.

 Problém s podpůrným válcem

Tento typ problému je na místě poměrně běžný, často se projevuje jako slabá celková tuhost po připojení motoru.

Rozlišovací metoda je poměrně jednoduchá a přímá, odděleným testováním motoru a motoru s nosným válcem na testovací platformě.

Mnoho lidí se snaží zvýšit tuhost přidáním vertikální výztuže k podpěře válce, ale efekt není významný. Použil jsem pouze dočasné metody, jako je přidání podpory v horní části motoru, což má velmi výrazný efekt a běží nepřetržitě několik let bez problémů. Další metodou je výměna motoru za kvalitnější, což může mít nečekané účinky (jednou jsem to na místě viděl).

K úplnému vyřešení problému může být nutné jej přepracovat.

Problém s tělem čerpadla

Problémy základní třídy, kromě uvolněného uzemnění, nebyly na místě zjištěny žádné další problémy. Je to zde zmíněno jako faktor a doufám, že každý může laskavě poradit a poskytnout další informace.

Problémy vstupního a výstupního potrubí

Tuhost samotného vstupního a výstupního potrubí, stejně jako uspořádání potrubí, může nejen způsobit problémy s tekutinou, ale také přímo ovlivnit tuhost celého čerpadla.

Osobně jsem na místě zažil situaci, kdy instalace kompenzátoru na výstupní potrubí čerpadla z jiných důvodů způsobila silné vibrace celého čerpadla.

Vibrace byly ve směru vjezdu i výjezdu a i při volnoběhu motoru překračovaly normu o velkou část. Po odstranění kompenzátoru se vibrace vrátily do normálu.

 Přijatá opatření

Na základě výše uvedených důvodů lze implementovat cílená ošetření, včetně zlepšení přesnosti vyvážení, zajištění celkové vertikality, nastavení vůle ložiska, přidání dočasné podpory a přepracování podpěry hlavně.

Protože se na místě běžně používá dočasná podpěra, je nutné zdůraznit, že při přidávání podpěry je vhodné tak učinit na horním konci motoru a vibrace by se měly znatelně snížit, nebo dokonce výrazně snížit.

V opačném případě není vhodné jej násilně topit. To lze samozřejmě realizovat pouze tehdy, je-li vedle těla čerpadla podpěra.

Pro více informací o elektromotoru prosím kontaktujte motor Dongchun pro rychlou odpověď.