Почему большие вертикальные двигатели имеют тенденцию издавать шум и вибрацию?

По сравнению с горизонтальными двигателями, вертикальные двигатели, особенно с большими характеристиками, имеют свои особенности с точки зрения подшипниковых систем.

На одном конце двигателя используются радиально-упорные шарикоподшипники.

Из-за уникальной конструкции радиально-упорных шарикоподшипников очень важно избегать ошибки при изменении направления сборки подшипника, иначе подшипники будут напрямую повреждены.

Если подшипники установлены неправильно или имеется несоосность осевой координации во время работы двигателя, это может вызвать ненормальную вибрацию и странные шумы в электродвигателе.

Characteristics of angular contact ball bearings

Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники предназначены для комбинированных нагрузок и могут выдерживать большие нагрузки в одном направлении.

В большинстве вертикальных двигателей используется набор однорядных радиально-упорных шарикоподшипников на невыдвинутом конце вала, чтобы выдерживать осевые силы, которые достаточно велики, чтобы превысить допустимую осевую нагрузку радиальных шарикоподшипников.

Что касается размеров, их можно заменить соответствующими однорядными радиальными подшипниками двигателя, что позволяет избежать необходимости перепроектирования конструктивных компонентов и потенциальных непредвиденных проблем.

Радиально-упорные шарикоподшипники также широко используются в устройствах с высокими осевыми нагрузками, таких как зубчатые редукторы, насосы, червячные передачи, вертикальные валы и шпиндели станков. В этих случаях их часто устанавливают в различных парных комбинациях.

Режим нагрузки радиально-упорного шарикоподшипника

Радиально-упорные шарикоподшипники используются в вертикальных двигателях для приложения осевой силы, которая уравновешивает вес ротора, обеспечивая сбалансированное осевое положение между ротором и статором. Когда радиально-упорные шарикоподшипники расположены под ротором двигателя, это поддерживающий режим; когда они расположены над ротором двигателя, это висящий режим.

Независимо от того, установлен ли он путем подъема или подвешивания, в процессе работы двигателя, помимо соответствия самих осевых размеров, магнитные центральные линии статора и ротора будут самопроизвольно выравниваться под действием электромагнитной силы после включения двигателя. включено, что может вызвать осевое смещение ротора.

Из-за неизбежных совокупных ошибок в обработке компонентов и отклонений сборки фактическое смещение, которое происходит, приведет к различной степени смещения самого подшипника. Когда несоосность подшипника является серьезной, электромагнитная сила самопроизвольного выравнивания и сила тяжести ротора становятся взаимоусиливающими вибрационными силами, усугубляя шум и вибрацию подшипника.

 Меры реагирования

Приложите больше усилий при выборе конструкции подшипника двигателя, например, парное использование радиально-упорных шарикоподшипников, иммобилизация и контроль осевого направления подшипника, принятие конструкции с тремя подшипниками для двигателя, а также конкретные меры, такие как соответствующие предварительные меры. -смещение статора и ротора двигателя.

Среди них размер предварительного смещения статора и ротора двигателя должен быть правильно сбалансирован, иначе результат будет контрпродуктивным.

Особенно важно отметить, что во время хранения, транспортировки и испытаний вертикального двигателя двигатель следует держать в правильном вертикальном положении, чтобы избежать вредных внешних сил, которые могут привести к повреждению подшипника.

Проблема с вибрацией вертикальных двигателей

Большие вертикальные насосы с опорой цилиндра двигателя и общей высотой, обычно приближающейся к 2 метрам или даже превышающей 3 метра, обычно работают со скоростью около 1500 оборотов в минуту. Верхние подшипники двигателя обычно делятся на два типа: подшипники скольжения и подшипники качения.

Проблемы вибрации, вызванные регулировкой подшипников скольжения, здесь не обсуждаются. Будет учитываться только вибрация двигателей с подшипниками качения в качестве верхних подшипников.

Конструкция показана на схеме ниже и состоит из двигателя, опоры цилиндра двигателя, корпуса насоса и впускных/выпускных труб.

 Характеристики вибрации

Вибрация наибольшая в верхней части двигателя и постепенно уменьшается вниз. Имеет сильную направленность (либо север-юг, либо восток-запад).

При испытании двигателя без подключенного ротора насоса частота вибрации является абсолютной и соответствует частоте вращения.

После подключения ротора насоса к двигателю основная частота может быть увеличена в 2 раза. С другой стороны, бывают случаи, когда вибрация превышает норму при новой установке и вводе в эксплуатацию, после замены или ремонта двигателя или когда вибрация увеличивается в процессе эксплуатации. Однако даже после отключения ротора насоса вибрация остается относительно высокой.

Причина вибрации

Сам двигатель, опорный цилиндр, корпус насоса и впускные/выпускные трубы могут быть потенциальными причинами вибрации двигателя. Ниже мы обсудим каждую из этих причин одну за другой.

1. Самостоятельная проблема с двигателем

В общем, может быть недостаточная точность балансировки, проблемы с установкой подшипников, проблемы с установкой двигателя и проблемы с структурным резонансом.

Что касается электрических проблем, то они обычно не проявляются в режиме ожидания из-за недостаточного тока и могут быть практически исключены.

 (1) Недостаточная точность балансировки.

На самом деле эта проблема не очень распространена.

Причина, по которой это упоминается, заключается в том, что когда общая жесткость опоры ствола и двигателя относительно слаба, небольшой дисбаланс может легко вызвать значительную вибрацию двигателя. Часто уменьшение дисбаланса может удовлетворить требования к вибрации.

Стандарт баланса для этого типа двигателя обычно составляет G2,5, что означает, что вибрация составляет примерно 15 мкм (размах).

Если он соответствует этому стандарту, проблемы с балансом можно исключить. Вы можете обратиться к отчету о балансе, предоставленному производителем, или провести пробный прогон на тестовой платформе. Если вибрация превышает 30 мкм, ее можно сбалансировать, что должно иметь значительный эффект. Такие проблемы обычно возникают в недавно установленном оборудовании.

 (2) Проблемы с установкой подшипников

Большие вертикальные двигатели обычно несут нагрузку на верхний подшипник, а нижний подшипник обеспечивает поддержку и направление.

Ротор находится в подвешенном состоянии, поэтому в двигателях такого типа зачастую первым повреждается верхний подшипник.

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.

Однако если нагрузка незначительна, она может быть не заметна во время сухого пробега на испытательной платформе, но вибрация будет усиливаться после установки в корпус (при слабой общей жесткости). Поэтому лучший подход — проверить нагрузку на оба подшипника.

Проблемы такого типа обычно возникают после технического обслуживания или замены двигателя.

(3) Проблемы с установкой двигателя

Этот тип поломки обычно вызван недостаточной вертикальностью установки двигателя или недостаточной силой затяжки соединительных болтов с опорным стволом. Его можно измерить с помощью линейки и повторно затянуть соединительные болты. Этот тип неисправности особенно заметен при проблемах с вибрацией после подключения ротора насоса.

(4) Структурный резонанс

Некоторые конструкции двигателей имеют частоты ниже номинальной частоты вращения, причем они значительно ниже, особенно у двигателей с регулируемой частотой.

Это предполагаемая конструкция после подтверждения завода по производству двигателей. По результатам испытаний диапазон воздействия резонансной частоты достигает ±160 оборотов, а в некоторых случаях это действительно влияет на номинальную скорость.

Если это двигатель с регулируемой частотой и структурная частота ниже номинальной скорости, можно провести проверку скорости, чтобы определить наличие резонанса.

Если это двигатель переменного тока или структурная частота выше номинальной частоты вращения, следует провести первоначальный анализ пусковых испытаний, чтобы наблюдать за амплитудой и фазой и определить, подвержен ли он влиянию резонанса.

Проблемы такого типа обычно возникают во время первоначальной установки и ввода в эксплуатацию, и обычное решение на месте заключается в повышении точности весов.

 Проблема с опорным цилиндром

Этот тип проблемы довольно распространен на месте, часто проявляется в слабой общей жесткости после подключения двигателя.

Метод различения относительно прост и понятен: отдельно тестируются двигатель и двигатель с опорным цилиндром на испытательной платформе.

Многие пытаются увеличить жесткость, добавляя вертикальное усиление к опоре цилиндра, но эффект незначителен. Я использовал только временные методы, такие как добавление опоры в верхней части двигателя, которая дает очень значительный эффект и работает непрерывно в течение нескольких лет без каких-либо проблем. Другой метод — замена мотора на более качественный, что может иметь неожиданные последствия (видел один раз на месте).

Для полного решения проблемы может потребоваться его перепроектирование.

Проблема с корпусом насоса

Проблем базового класса, кроме неплотного заземления, других проблем на объекте не выявлено. Здесь это просто упоминается как фактор, и я надеюсь, что каждый сможет дать совет и предоставить дополнительную информацию.

Проблемы с входным и выходным трубопроводом

Жесткость самого входного и выходного трубопровода, а также расположение трубопровода не только могут вызвать проблемы с жидкостью, но и напрямую влияют на жесткость всего насоса.

Я лично сталкивался на объекте с ситуацией, когда установка компенсатора на выпускном трубопроводе насоса по другим причинам привела к сильной вибрации всего насоса.

Вибрация была в сторону входа и выхода, и даже на холостом ходу мотора она превышала норму с большим отрывом. После снятия компенсатора вибрация нормализовалась.

 Принятые меры

По вышеуказанным причинам могут быть реализованы целенаправленные меры, включая повышение точности балансировки, обеспечение общей вертикальности, регулировку зазора подшипника, добавление временной опоры и изменение конструкции опоры ствола, среди прочего.

Поскольку временная опора обычно используется на месте, необходимо подчеркнуть, что при добавлении опоры предпочтительно делать это на верхнем конце двигателя, при этом вибрация должна заметно уменьшиться или даже значительно снизиться.

В противном случае нецелесообразно насильно доводить его до верха. Конечно, это можно реализовать только при наличии опорного крепления рядом с корпусом насоса.

Для получения дополнительной информации об электродвигателе, пожалуйста, свяжитесь с Дунчунь мотор для быстрого ответа.