Les vibrations du moteur peuvent avoir de nombreuses causes, mais elles sont également très complexes. Les moteurs comportant plus de 8 pôles ne subiront pas de vibrations en raison de problèmes de qualité de fabrication du moteur. Les vibrations sont courantes dans les moteurs 2 à 6 pôles.
GB10068-2000, "Vibration Limits and Test Methods for Rotating Motors," specifies the vibration limits, measurement methods, and criteria for determining rigid foundations for motors with different center heights. Based on this standard, it can be determined whether the motor meets the requirements.
The hazards of motor vibration
Le moteur génère des vibrations, qui peuvent raccourcir l'isolation et la durée de vie du roulement de l'enroulement, affecter la lubrification normale du roulement lisse et provoquer l'expansion des espaces d'isolation en raison des forces de vibration.
Cela permet à la poussière et à l'humidité externes de pénétrer, ce qui entraîne une réduction de la résistance d'isolation, une augmentation du courant de fuite et même des accidents de rupture d'isolation.
De plus, les vibrations du moteur peuvent facilement provoquer des fissures dans les conduites d'eau du système de refroidissement, la rupture des points de soudure et endommager les machines de charge, réduisant ainsi la précision de la pièce à usiner.
Cela peut également provoquer une fatigue de toutes les pièces mécaniquement vibrantes, desserrer ou casser les boulons d'ancrage et entraîner une usure anormale des balais de charbon et des bagues collectrices.
Dans les cas graves, cela peut provoquer des feux de brousse et brûler l’isolation des anneaux collecteurs. Le moteur génère beaucoup de bruit, et cette situation se produit généralement également dans les moteurs à courant continu.
1. Causé par le déséquilibre du rotor, de l'accouplement, de l'accouplement et de la roue de transmission (roue de frein).
2. Le support en fer est desserré, la clé et la goupille sont desserrées et inefficaces et la fixation du rotor n'est pas serrée, ce qui peut provoquer un déséquilibre dans les pièces rotatives.
3. La partie de liaison du système d'arbre n'est pas correctement alignée, les lignes centrales ne coïncident pas et l'alignement est incorrect. La cause principale de ce défaut est un mauvais alignement et une mauvaise installation pendant le processus d'installation.
4. L'axe central de la section de liaison est aligné et cohérent à froid, mais après un certain temps de fonctionnement, il est perturbé en raison de la déformation du pivot du rotor, de la fondation, etc., entraînant des vibrations.
5. Les engrenages et les accouplements connectés au moteur sont défectueux, avec un mauvais engagement des engrenages, une usure importante des dents d'engrenage, une lubrification inadéquate des engrenages, un désalignement ou un déplacement des accouplements, une forme ou un espacement incorrect des dents des accouplements à engrenages, un jeu excessif ou une usure importante, qui peut provoquer certaines vibrations.
6. Défauts dans la structure du moteur lui-même, tels qu'un col d'arbre elliptique, un arbre plié, un jeu excessif ou insuffisant entre l'arbre et le roulement, une rigidité insuffisante du siège du roulement, de la plaque de base, de la fondation ou même de l'ensemble de la fondation de l'installation du moteur. .
7. Problèmes d'installation, tels qu'une fixation lâche entre le moteur et la carte de base, des boulons de pied inférieurs desserrés et une connexion desserrée entre le siège du roulement et la carte de base.
8. Un jeu excessif ou insuffisant entre l'arbre et le roulement peut non seulement provoquer des vibrations mais également conduire à une lubrification et une température anormales du roulement.
9. La charge entraînée par le moteur conduit des vibrations, telles que les vibrations provoquées par le ventilateur entraîné par le moteur ou la pompe à eau.
10. Erreur de câblage du stator du moteur à courant alternatif, court-circuit dans l'enroulement du rotor du moteur à induction à cage d'écureuil, court-circuit entre spires dans l'enroulement d'excitation du moteur synchrone, connexion incorrecte de la bobine d'excitation du moteur synchrone, barres cassées dans le rotor du moteur à induction à cage d'écureuil, déformation du noyau de fer du rotor provoquant un entrefer inégal entre le stator et le rotor, entraînant un flux magnétique déséquilibré dans l'entrefer et provoquant des vibrations.
Il existe trois raisons principales aux vibrations : les raisons électromagnétiques, les raisons mécaniques et les raisons électromécaniques.
1. Raisons électromagnétiques
Source de courant: Déséquilibre de tension triphasé, moteur triphasé fonctionnant avec une phase manquante.
Aspect statorique : Le noyau de fer du stator devient elliptique, excentrique et lâche ; l'enroulement du stator se casse. Ligne, claquage à la terre, court-circuit entre spires, erreur de câblage, déséquilibre de courant triphasé du stator.
Ligne, claquage à la terre, court-circuit entre spires, erreur de câblage, déséquilibre de courant triphasé du stator.
Exemple : Avant la maintenance du moteur de ventilateur scellé dans la chaufferie, de la poudre rouge a été trouvée sur le noyau du stator, soupçonnant qu'il y avait un phénomène de relâchement dans le noyau du stator.
Cependant, cela n’entrait pas dans le cadre des projets de révision standard et n’a donc pas été traité. Lors du test après la révision, le moteur a émis un cri perçant. Le problème a été résolu après remplacement du stator.
Panne du rotor : Le noyau du rotor devient elliptique, excentrique ou lâche. La cage du rotor et la bague d'extrémité sont soudées, la cage du rotor se brise, il y a des erreurs de câblage et un mauvais contact avec les balais.
Exemple : Pendant le fonctionnement de la section traverse, il a été constaté que le courant du stator du moteur de la scie sans dents oscillait d'avant en arrière et que les vibrations du moteur augmentaient progressivement.
Sur la base de ce phénomène, il a été estimé qu'il pourrait y avoir des soudures ouvertes et une rupture de la cage du rotor du moteur. Après démontage du moteur, il a été constaté qu'il y avait 7 fractures dans la cage du rotor, et 2 d'entre elles étaient gravement fracturées des deux côtés et de l'anneau d'extrémité. S'il n'est pas détecté à temps, il pourrait potentiellement provoquer des accidents graves, tels qu'un grillage du stator.
Déséquilibre du rotor, flexion de l'arbre, déformation de la bague collectrice, entrefer inégal entre le stator et le rotor, centre magnétique incohérent du stator et du rotor, défaillance des roulements, mauvaise installation des fondations, résistance mécanique insuffisante de la structure, résonance, boulons d'ancrage desserrés, ventilateur du moteur endommagé.
Cas typique : Après le remplacement en usine du roulement supérieur du moteur de la pompe à condensats, les secousses du moteur se sont accentuées et de légers signes de frottement sont apparus entre le rotor et le stator. Après une inspection minutieuse, il a été constaté que la hauteur de levage du rotor du moteur était incorrecte et que le centre magnétique du rotor et du stator n'était pas aligné.
Après avoir réajusté le capuchon de la vis de la tête de poussée, le problème de vibration du moteur a été éliminé. Après que le moteur ait été soulevé avec un anneau de levage à lignes transversales pour l'entretien, les vibrations sont restées considérablement élevées et ont montré une augmentation progressive.
Lorsque le moteur a été décroché, il a été constaté que le moteur présentait encore des vibrations et un mouvement axial importants. Lors du démontage, il a été découvert que le noyau du rotor était desserré et qu'il y avait des problèmes d'équilibre avec le rotor. Après avoir remplacé le rotor de rechange, le problème a été résolu et le rotor d'origine a été renvoyé à l'usine pour réparation.
En termes de coordination du couplage :
Dommages à l'accouplement, mauvaise connexion de l'accouplement, alignement imprécis de l'accouplement, machinerie à charge déséquilibrée, résonance du système, etc. Le désalignement du système d'arbre de liaison, la non-coïncidence des axes centraux et un alignement incorrect sont les principales causes de ces défauts, principalement dus à un mauvais alignement. et une mauvaise installation pendant le processus d'installation. Une autre situation est que certains axes des pièces de liaison sont alignés de manière cohérente à froid, mais après un certain temps de fonctionnement, des vibrations se produisent en raison de la déformation des points de support du rotor, des fondations, etc., ce qui détruit le lignes médianes.
Par exemple : a. Le moteur de la pompe à eau de circulation a vibré excessivement pendant le fonctionnement. Aucun problème n’a été détecté lors de l’inspection du moteur et il fonctionne normalement sans charge. L'équipe de pompage estime que le moteur fonctionne normalement. Cependant, on a finalement découvert que le moteur était considérablement décentré. Après avoir réaligné le moteur, les vibrations ont été éliminées.
b. Après le remplacement de la poulie du ventilateur de tirage induit de la chaufferie, le moteur a généré des vibrations lors de l'essai et le courant triphasé du moteur a augmenté. Après avoir vérifié tous les circuits et composants électriques sans aucun problème, il a finalement été découvert que la poulie n'était pas qualifiée. Après remplacement, les vibrations du moteur ont été éliminées et le courant triphasé du moteur est revenu à la normale.
Les vibrations du moteur sont souvent causées par des entrefers inégaux, entraînant des forces électromagnétiques déséquilibrées. Les forces électromagnétiques déséquilibrées augmentent encore les entrefers, et cet effet mécanique et électrique combiné se manifeste par des vibrations du moteur.
Mouvement axial du moteur, provoqué par la gravité du rotor lui-même ou par un niveau d'installation et un centre magnétique inappropriés, entraînant une force électromagnétique, provoquant un mouvement axial du moteur et augmentant les vibrations du moteur. Dans les cas graves, une usure des roulements d’arbre se produit, entraînant une augmentation rapide de la température des roulements.
Les engrenages et accouplements connectés au moteur ont des problèmes. Ce type de dysfonctionnement se caractérise principalement par un mauvais engagement des engrenages, une usure importante des dents des engrenages, une mauvaise lubrification des engrenages, un désalignement ou un déplacement des accouplements, une forme ou un espacement incorrect des dents des accouplements à engrenages, un jeu excessif ou une usure importante, le tout peut provoquer certaines vibrations.
Défauts dans la structure même du moteur et problèmes d'installation.
Ce type de défaillance se manifeste principalement par un col d'arbre elliptique, un arbre plié, un jeu excessif ou insuffisant entre l'arbre et le roulement, une rigidité insuffisante du siège du roulement, de la plaque de base ou de la fondation, une fixation inadéquate entre le moteur et la plaque de base, un jeu desserré. boulons d'ancrage et jeu entre le siège du roulement et la plaque de base. Un jeu excessif ou insuffisant entre l'arbre et le roulement peut non seulement provoquer des vibrations mais également conduire à une lubrification et une température anormales du roulement.
La charge entraînée par le moteur conduit les vibrations.
Par exemple : la vibration de la turbine d'un générateur à turbine à vapeur, la vibration du ventilateur et de la pompe à eau entraînées par le moteur, provoquant des vibrations du moteur.
Pour éliminer les vibrations du moteur, il est nécessaire d’identifier d’abord la cause de la vibration. Ce n'est qu'en trouvant la cause des vibrations que des mesures ciblées peuvent être prises pour éliminer les vibrations du moteur.
1. Avant l'arrêt du moteur, utilisez un vibromètre pour vérifier la vibration de chaque pièce. Pour les pièces présentant des vibrations plus importantes, testez les valeurs de vibration dans trois directions : verticale, horizontale et axiale. Si les boulons d'ancrage ou les vis du couvercle d'extrémité du roulement sont desserrés, serrez-les directement.
Après le serrage, mesurez à nouveau la vibration pour voir si elle a été éliminée ou réduite. Vérifiez ensuite si la tension triphasée de l'alimentation électrique est équilibrée et si des fusibles ont grillé. Le fonctionnement monophasé du moteur peut non seulement provoquer des vibrations mais également augmenter rapidement la température du moteur. Observez si l'aiguille de l'ampèremètre oscille d'avant en arrière, car ce phénomène se produit lorsque le rotor est cassé.
Enfin, vérifiez si le courant triphasé du moteur est équilibré. Si des problèmes sont détectés, contactez rapidement le personnel d'exploitation pour arrêter le moteur afin d'éviter qu'il ne soit endommagé par une brûlure.
2. Si la vibration du moteur n'est pas résolue après avoir traité des phénomènes de surface, continuez à débrancher l'alimentation électrique, desserrez l'accouplement et séparez le moteur de la machinerie de charge qui y est connectée. Faites tourner le moteur seul. Si le moteur lui-même ne vibre pas, cela indique que la source de vibration est due au désalignement de l'accouplement ou de la machinerie de charge. Si le moteur vibre, cela indique que le moteur lui-même a un problème. De plus, la méthode de mise hors tension peut être utilisée pour différencier les causes électriques et mécaniques. Si le moteur arrête immédiatement de vibrer ou si les vibrations diminuent lorsque l'alimentation est coupée, cela indique une cause électrique ; sinon, c'est une panne mécanique.
Effectuer la maintenance pour la cause du dysfonctionnement
1. Electrical troubleshooting due to electrical reasons.
Tout d’abord, déterminez si la résistance CC triphasée du stator est équilibrée. S'il est déséquilibré, cela indique qu'il y a un phénomène de soudage ouvert dans la zone de soudage des connexions du stator. Déconnectez la phase de bobinage pour la rechercher. De plus, vérifiez s'il y a un court-circuit entre spires dans le bobinage. Si le défaut est évident, des marques brûlées peuvent être visibles sur la surface de l'isolation ou utilisez des instruments pour mesurer l'enroulement du stator. Après avoir confirmé le court-circuit entre spires, débranchez à nouveau l'enroulement du moteur.
Par exemple : Moteur de pompe à eau, pendant le fonctionnement, le moteur vibre non seulement mais a également une température élevée dans le roulement principal. Après avoir effectué un test de réparation mineur, il a été constaté que la résistance CC du moteur n'était pas conforme aux normes et qu'il y avait des soudures ouvertes dans l'enroulement du stator. En utilisant le processus d'élimination, le défaut a été identifié et éliminé, et le moteur fonctionne désormais normalement.
2. Dépannage mécanique :
Vérifiez si l'entrefer est uniforme. Si la mesure dépasse la norme, réajustez l'entrefer. Vérifiez les roulements et mesurez le jeu entre eux. S'il n'est pas conforme aux normes, remplacez les roulements. Vérifiez la déformation et le jeu du noyau de fer. Les noyaux de fer en vrac peuvent être remplis d'adhésif à base de résine époxy. Vérifiez l'arbre rotatif. Réparez ou redressez l'arbre plié, puis effectuez un test d'équilibrage sur le rotor. Lors de l'essai après la révision majeure du moteur du ventilateur, non seulement le moteur a beaucoup vibré, mais la température du coussinet a dépassé la norme. Après plusieurs jours de dépannage continu, le problème n’est toujours pas résolu. Les membres de notre équipe ont découvert que le moteur avait un entrefer très important et que la portée du roulement n'était pas non plus aux normes. Après avoir identifié la cause du problème, les écarts entre les différentes pièces ont été réajustés et le moteur a effectué avec succès un essai de rotation.
3. La partie machine de charge est vérifiée normalement et le moteur lui-même n'a aucun problème.
La cause du dysfonctionnement est due à la pièce de connexion. À ce stade, il est nécessaire de vérifier le niveau de base du moteur, son inclinaison, sa résistance, son alignement central correct, si l'accouplement est endommagé et si la déflexion de l'arbre du moteur répond aux exigences.
1. Débranchez le moteur de la charge, effectuez un test à vide sur le moteur et mesurez le niveau de vibration.
2. Vérifiez la valeur de vibration du socle moteur conformément à la norme nationale GB10068-2006. La valeur de vibration au niveau de la plaque de base ne doit pas dépasser 25 % de la position correspondante du roulement. Si elle dépasse cette valeur, cela indique que la fondation du moteur n'est pas rigide.
3. Si un seul des quatre pieds de base ou deux pieds diagonaux vibre excessivement, desserrez les boulons du pied au sol et la vibration deviendra acceptable. Cela indique que les pieds de base ne sont pas correctement amortis et que le serrage des boulons des pieds au sol provoque une déformation de la base de la machine, entraînant des vibrations. Assurez-vous que les pieds de base sont correctement rembourrés, réalignez-les et serrez les boulons des pieds au sol.
4. Serrez les quatre boulons d'ancrage sur la base. Même après cela, si la valeur de vibration du moteur dépasse toujours la norme, vérifiez si l'accouplement installé sur le bout d'arbre est aligné avec l'épaulement de l'arbre.
S'il n'est pas aligné, la force d'excitation excessive générée par la clavette supplémentaire sur l'extension de l'arbre fera vibrer le moteur horizontalement au-delà de la norme. Dans ce cas, la valeur de vibration ne dépasse pas beaucoup et diminue souvent après la connexion du moteur à l'unité principale. Il faut l'expliquer à l'utilisateur et le convaincre de l'utiliser.
Lors du test en usine du moteur bipolaire, conformément à GB10068-2006, une demi-clavette est installée dans la rainure de clavette du bout d'arbre. La clé supplémentaire n'ajoutera pas de force d'excitation supplémentaire. Si nécessaire, coupez simplement la clé supplémentaire à la longueur excédentaire générale.
5. Si le moteur présente des vibrations acceptables lors d'un essai à vide mais dépasse la limite de vibrations sous charge, il y a deux raisons possibles : l'une est un écart positif significatif ; l'autre est le chevauchement du balourd résiduel des pièces rotatives (rotor) de l'unité principale et du balourd résiduel du rotor du moteur, entraînant un balourd résiduel important à la même position de l'ensemble du système d'arbre après l'accouplement, provoquant des vibrations importantes.
Dans ce cas, l'accouplement peut être déconnecté et l'un ou l'autre des accouplements peut être tourné de 180 degrés avant de le réaccoupler pour le test, ce qui réduira les vibrations.
6. La vitesse (intensité) des vibrations ne dépasse pas la norme, mais l'accélération des vibrations dépasse la norme, donc seuls les roulements doivent être remplacés.
7. En raison d'une mauvaise rigidité, le rotor d'un moteur de grande puissance peut se déformer s'il reste inutilisé pendant une longue période, ce qui peut provoquer des vibrations lors de sa remise en marche. Cela est dû à un stockage inapproprié du moteur. Dans des circonstances normales, pendant la période de stockage du moteur, il est nécessaire de faire tourner le moteur d'au moins 8 tours tous les 15 jours.
8. La vibration du moteur du roulement lisse est liée à la qualité d'assemblage du coussinet. Il est nécessaire de vérifier s'il y a des points hauts sur le coussinet, si l'alimentation en huile du coussinet est suffisante, l'étanchéité du coussinet, le jeu entre les coussinets et si l'axe magnétique est approprié.
9. En général, les causes des vibrations du moteur peuvent être simplement déterminées par l'ampleur des vibrations dans trois directions : si la vibration horizontale est importante, cela indique un déséquilibre du rotor ; si la vibration verticale est importante, cela suggère une mauvaise fondation d'installation ; si la vibration axiale est importante, cela indique une mauvaise qualité de l'assemblage du roulement. Cependant, ce n’est qu’un simple jugement.
Pour trouver la véritable cause des vibrations, il est nécessaire de considérer la situation sur place et d’analyser de manière approfondie les facteurs mentionnés ci-dessus.
10. Les vibrations du moteur de type caisson de la série Y doivent accorder une attention particulière aux vibrations axiales.
Si la vibration axiale est supérieure à la vibration radiale, cela endommagera gravement les roulements du moteur et pourra entraîner des accidents de maintien de l'arbre. Faites attention à observer la température du roulement. Si la température du roulement fixe augmente plus rapidement que celle du roulement libre, le moteur doit être arrêté immédiatement. En effet, la rigidité axiale insuffisante du socle moteur provoque des vibrations axiales et le socle moteur doit être renforcé.
11. Après l'équilibrage dynamique, le balourd résiduel du rotor a été fixé sur le rotor et ne changera pas. La vibration du moteur lui-même ne changera pas non plus avec la variation de l'emplacement ou des conditions de fonctionnement.
Il peut gérer les problèmes de vibrations sur le site de l'utilisateur. En général, il n'est pas nécessaire d'effectuer une vérification de l'équilibrage dynamique du moteur lors de la maintenance, sauf dans des cas très particuliers tels que des fondations flexibles ou une déformation du rotor, où un équilibrage dynamique sur site ou un traitement en usine est requis.
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