Warum neigen große Vertikalmotoren zu Geräuschen und Vibrationen?

Im Vergleich zu Horizontalmotoren weisen Vertikalmotoren, insbesondere solche mit großen Spezifikationen, ihre eigenen Eigenschaften hinsichtlich der Lagersysteme auf.

An einem Ende des Motors werden Schrägkugellager verwendet.

Aufgrund der einzigartigen Struktur von Schrägkugellagern ist es wichtig, den Fehler einer umgekehrten Lagermontagerichtung zu vermeiden, da sonst die Lager direkt beschädigt werden.

Wenn die Lager nicht richtig eingebaut sind oder es während des Motorbetriebs zu einer Fehlausrichtung in der axialen Koordination kommt, kann es zu ungewöhnlichen Vibrationen und seltsamen Geräuschen im Elektromotor kommen.

Characteristics of angular contact ball bearings

Einreihige Schrägkugellager sind für kombinierte Belastungen ausgelegt und können größeren Kräften in einer Richtung standhalten.

Die meisten vertikalen Motoren verwenden einen Satz einreihiger Schrägkugellager am nicht verlängerten Ende der Welle, um Axialkräfte zu bewältigen, die hoch genug sind, um die axiale Belastbarkeit von Rillenkugellagern zu überschreiten.

Hinsichtlich der Abmessungen können sie mit den entsprechenden einreihigen Rillenlagern des Motors ausgetauscht werden, wodurch die Notwendigkeit einer Neukonstruktion von Strukturkomponenten und potenzielle unvorhergesehene Probleme vermieden werden.

Schrägkugellager werden auch häufig in Anwendungen mit hohen Axialkräften eingesetzt, beispielsweise in Untersetzungsgetrieben, Pumpen, Schneckengetrieben, vertikalen Wellen und Werkzeugmaschinenspindeln. In diesen Fällen werden sie häufig in verschiedenen Paarkombinationen installiert.

Schrägkugellager-Belastungsmodus

Schrägkugellager werden in Vertikalmotoren eingesetzt, um eine Axialkraft auszuüben, die das Gewicht des Rotors ausgleicht und so eine ausgeglichene Axialposition zwischen Rotor und Stator gewährleistet. Wenn sich die Schrägkugellager unterhalb des Motorrotors befinden, handelt es sich um einen Stützmodus; Wenn sie sich über dem Motorrotor befinden, handelt es sich um einen hängenden Modus.

Unabhängig davon, ob die Installation durch Anheben oder Aufhängen erfolgt, richten sich die magnetischen Mittellinien von Stator und Rotor während des Betriebs des Motors, abgesehen von der Übereinstimmung der axialen Abmessungen selbst, spontan unter der Wirkung elektromagnetischer Kraft aus, nachdem der Motor mit Strom versorgt wird auf, was zu einer axialen Verschiebung des Rotors führen kann.

Aufgrund unvermeidbarer kumulativer Fehler bei der Komponentenverarbeitung und Montageabweichungen führt die tatsächlich auftretende Verschiebung zu unterschiedlich starken Fehlausrichtungen des Lagers selbst. Wenn die Lagerfehlausrichtung schwerwiegend ist, werden die elektromagnetische Kraft der spontanen Ausrichtung und die Schwerkraft des Rotors zu einer sich gegenseitig verstärkenden Vibrationskraft, was die Geräusche und Vibrationen des Lagers verstärkt.

 Reaktionsmaßnahmen

Machen Sie mehr Anstrengungen bei der Auswahl der Motorlagerstruktur, wie z. B. den paarweisen Einsatz von Schrägkugellagern, die Immobilisierung und Kontrolle der Lageraxialrichtung, die Einführung einer Dreilagerstruktur für den Motor und spezifische Maßnahmen wie geeignete Voreinstellungen -Verschiebung des Stators und Rotors des Motors.

Unter anderem muss die Größe der Vorverschiebung von Stator und Rotor des Motors richtig ausbalanciert sein, sonst ist das Ergebnis kontraproduktiv.

Es ist besonders wichtig zu beachten, dass der Motor während der Lagerung, des Transports und des Testvorgangs in der richtigen vertikalen Position gehalten werden sollte, um schädliche äußere Kräfte zu vermeiden, die zu Lagerschäden führen können.

Das Problem mit der Vibration vertikaler Motoren

Große Vertikalpumpen, deren Motorzylinderhalterung und Gesamthöhe im Allgemeinen 2 Meter oder sogar mehr als 3 Meter beträgt, arbeiten typischerweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 1500 Umdrehungen pro Minute. Die oberen Lager des Motors werden im Allgemeinen in zwei Typen unterteilt: Gleitlager und Wälzlager.

Vibrationsprobleme, die durch die Einstellung der Gleitlager verursacht werden, werden hier nicht behandelt. Lediglich die Vibration von Motoren mit Wälzlagern als Oberlager wird vorgestellt.

Der Aufbau ist wie in der Abbildung unten dargestellt und besteht aus Motor, Motorzylinderhalterung, Pumpenkörper und Einlass-/Auslassrohren.

 Vibrationseigenschaften

Die Vibration ist oben am Motor am größten und nimmt nach unten zunehmend ab. Es hat eine starke Ausrichtung (entweder Nord-Süd oder Ost-West).

Bei der Prüfung des Motors ohne angeschlossenen Pumpenrotor ist die Schwingungsfrequenz absolut und entspricht der Drehfrequenz.

Nach dem Anschließen des Pumpenrotors an den Motor kann die Hauptfrequenz 2X betragen. Andererseits gibt es Fälle, in denen die Vibrationen bei Neuinstallation und Inbetriebnahme, nach Austausch oder Reparatur des Motors den Standard überschreiten oder wenn die Vibrationen während des Betriebs zunehmen. Allerdings bleiben die Vibrationen auch nach dem Trennen des Pumpenrotors relativ hoch.

Vibrationsursache

Der Motor selbst, der Stützzylinder, das Pumpengehäuse und die Einlass-/Auslassrohre können potenzielle Ursachen für Motorvibrationen sein. Im Folgenden werden wir jede dieser Ursachen einzeln besprechen.

1. Motorisches Selbstproblem

Im Allgemeinen kann es zu unzureichender Auswuchtgenauigkeit, Problemen bei der Lagerinstallation, Problemen bei der Motorinstallation und strukturellen Resonanzproblemen kommen.

Was elektrische Probleme betrifft, so sind diese im Ruhezustand aufgrund unzureichender Stromstärke meist nicht erkennbar und grundsätzlich auszuschließen.

 (1) Unzureichende Waagengenauigkeit

Dieses Problem ist eigentlich nicht sehr häufig.

Der Grund dafür ist, dass bei relativ schwacher Gesamtsteifigkeit der Laufhalterung und des Motors eine kleine Unwucht leicht zu erheblichen Motorvibrationen führen kann. Oftmals kann die Reduzierung der Unwucht den Vibrationsanforderungen gerecht werden.

Der Auswuchtstandard für diesen Motortyp ist im Allgemeinen G2,5, was bedeutet, dass die Vibration etwa 15 μm (p-p) beträgt.

Solange es diesen Standard erfüllt, können Gleichgewichtsprobleme ausgeschlossen werden. Sie können den vom Hersteller bereitgestellten Bilanzbericht heranziehen oder einen Probelauf auf der Testplattform durchführen. Liegt die Vibration über 30μm, kann sie neu ausgewuchtet werden, was einen deutlichen Effekt haben dürfte. Solche Probleme treten normalerweise bei neu installierten Geräten auf.

 (2) Probleme bei der Lagerinstallation

Bei großen Vertikalmotoren erfolgt die Last in der Regel über das obere Lager, während das untere Lager für Halt und Führung sorgt.

Der Rotor befindet sich in einem schwebenden Zustand, weshalb bei diesem Motortyp häufig das obere Lager als erstes beschädigt wird.

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.

Wenn die Belastung jedoch nicht signifikant ist, ist dies bei einem Trockenlauf auf der Testplattform möglicherweise nicht erkennbar, aber die Vibration wird nach dem Einbau in das Gehäuse verstärkt (wenn die Gesamtsteifigkeit schwach ist). Daher ist es am besten, die Belastung beider Lager zu überprüfen.

Probleme dieser Art treten im Allgemeinen nach der Wartung oder dem Austausch des Motors auf.

(3) Probleme bei der Motorinstallation

Diese Art von Fehler wird normalerweise durch eine unzureichende Vertikalität der Motorinstallation oder eine unzureichende Anzugskraft der Verbindungsschrauben mit dem Stützrohr verursacht. Es kann mit einem Wasserwaage gemessen und die Verbindungsschrauben nachgezogen werden. Diese Art von Fehler tritt besonders häufig bei Vibrationsproblemen nach dem Anschließen des Pumpenrotors auf.

(4) Strukturresonanz

Einige Motorstrukturen weisen Frequenzen auf, die unter der Nenndrehzahlfrequenz liegen, und zwar viel niedriger, insbesondere bei Motoren mit variabler Frequenz.

Nach Bestätigung durch den Motorenhersteller handelt es sich hierbei um die vorgesehene Konstruktion. Tests ergaben, dass der Einfluss der Resonanzfrequenz bis zu ±160 Umdrehungen beträgt und in einigen Fällen tatsächlich die Nenngeschwindigkeit beeinflusst hat.

Wenn es sich um einen Motor mit variabler Frequenz handelt und die Strukturfrequenz niedriger als die Nenndrehzahl ist, kann ein Drehzahltest durchgeführt werden, um festzustellen, ob Resonanz vorliegt.

Wenn es sich um einen Wechselstrommotor handelt oder die Strukturfrequenz höher als die Nenndrehzahlfrequenz ist, sollte eine anfängliche Starttestanalyse durchgeführt werden, um die Amplitude und Phase zu beobachten und festzustellen, ob er durch Resonanz beeinträchtigt wird.

Diese Art von Problem tritt im Allgemeinen bei der Erstinstallation und Inbetriebnahme auf und die übliche Lösung vor Ort besteht darin, die Genauigkeit der Waage zu verbessern.

 Problem mit dem Stützzylinder

Diese Art von Problem kommt vor Ort recht häufig vor und äußert sich oft in einer schwachen Gesamtsteifigkeit nach dem Anschließen des Motors.

Die Unterscheidungsmethode ist relativ einfach und direkt, indem der Motor und der Motor mit Stützzylinder auf der Testplattform getrennt getestet werden.

Viele Leute versuchen, die Steifigkeit zu erhöhen, indem sie der Zylinderhalterung eine vertikale Verstärkung hinzufügen, aber der Effekt ist nicht signifikant. Ich habe nur vorübergehende Methoden angewendet, wie z. B. das Anbringen einer Stütze oben am Motor, was einen sehr erheblichen Effekt hat und seit mehreren Jahren ohne Probleme im Dauerbetrieb läuft. Eine andere Methode besteht darin, den Motor durch einen hochwertigeren zu ersetzen, was unerwartete Auswirkungen haben kann (ich habe es einmal vor Ort gesehen).

Um das Problem vollständig zu lösen, ist möglicherweise eine Neugestaltung erforderlich.

Problem mit dem Pumpenkörper

Grundlegende Klassenprobleme, abgesehen von einer losen Erdung, sind vor Ort keine weiteren Probleme aufgetreten. Es wird hier nur als Faktor erwähnt und ich hoffe, dass jeder freundlicherweise Ratschläge geben und zusätzliche Informationen bereitstellen kann.

Probleme mit der Eingangs- und Ausgangspipeline

Die Steifheit der Eingangs- und Ausgangsrohrleitung selbst sowie die Anordnung der Rohrleitung können nicht nur zu Flüssigkeitsproblemen führen, sondern wirken sich auch direkt auf die Steifigkeit der gesamten Pumpe aus.

Ich habe persönlich eine Situation vor Ort erlebt, in der der Einbau eines Kompensators an der Auslassleitung der Pumpe aus anderen Gründen zu starken Vibrationen der gesamten Pumpe führte.

Die Vibration war in Richtung Ein- und Ausgang und selbst im Leerlauf des Motors übertraf sie den Standard deutlich. Nach dem Entfernen des Kompensators normalisierten sich die Vibrationen wieder.

 Maße genommen

Aus den oben genannten Gründen können gezielte Maßnahmen umgesetzt werden, darunter unter anderem die Verbesserung der Auswuchtgenauigkeit, die Sicherstellung der Gesamtvertikalität, die Anpassung des Lagerspiels, das Hinzufügen temporärer Stützen und die Neugestaltung der Laufunterstützung.

Da vor Ort häufig eine temporäre Abstützung erfolgt, muss betont werden, dass die zusätzliche Abstützung am besten am oberen Ende des Motors erfolgen sollte und die Vibrationen merklich oder sogar deutlich abnehmen sollten.

Ansonsten ist von einem gewaltsamen Auffüllen abzuraten. Dies lässt sich natürlich nur umsetzen, wenn neben dem Pumpenkörper eine Stützbefestigung vorhanden ist.

Für weitere Informationen zum Elektromotor wenden Sie sich bitte an Dongchun-Motor für eine schnelle Antwort.