Varför tenderar stora vertikala motorer att ha buller och vibrationer?

Jämfört med horisontella motorer har vertikala motorer, särskilt de med stora specifikationer, sina egna egenskaper när det gäller lagersystem.

Vinkelkontaktkullager används i ena änden av motorn.

På grund av den unika strukturen hos vinkelkontaktkullager är det avgörande att undvika misstaget att vända lagrets monteringsriktning, annars kommer lagren att skadas direkt.

Om lagren inte är korrekt installerade eller om det är felinriktning i den axiella koordinationen under motordrift, kan det orsaka onormala vibrationer och konstiga ljud i elmotorn.

Characteristics of angular contact ball bearings

Enradiga vinkelkontaktkullager är konstruerade för kombinerade belastningar och tål större tryck i en riktning.

De flesta vertikala motorer använder en uppsättning enradiga vinkelkontaktkullager vid den icke förlängda änden av axeln för att hantera axiella krafter som är tillräckligt höga för att överskrida den axiella belastningskapaciteten för spårkullager.

När det gäller dimensioner kan de bytas ut mot motsvarande enradiga spårlager i motorn, vilket undviker behovet av omkonstruktion av strukturella komponenter och potentiella oförutsedda problem.

Vinkelkontaktkullager används också ofta i applikationer med höga axiella krafter, såsom kugghjulsreducerare, pumpar, snäckväxlar, vertikala axlar och verktygsmaskiner. I dessa fall installeras de ofta i olika parade kombinationer.

Vinkelkontakt kullager lastläge

Vinkelkontaktkullager används i vertikala motorer för att applicera en axiell kraft som balanserar rotorns vikt, vilket säkerställer en balanserad axiell position mellan rotorn och statorn. När vinkelkontaktkullagren är placerade under motorrotorn är det ett stödläge; när de är placerade ovanför motorrotorn är det ett hängande läge.

Oavsett om den är installerad genom lyftning eller upphängning, under drift av motorn, bortsett från matchningsförhållandet mellan själva de axiella dimensionerna, kommer statorns och rotorns magnetiska centrumlinjer spontant att anpassas under inverkan av elektromagnetisk kraft efter att motorn har drivits på, vilket kan orsaka axiell förskjutning av rotorn.

På grund av oundvikliga kumulativa fel i komponentbearbetning och monteringsavvikelser kommer den faktiska förskjutningen som inträffar att orsaka olika grader av felinriktning av själva lagret. När lagerförskjutningen är allvarlig, blir den spontana inriktningens elektromagnetiska kraft och rotorns gravitation en ömsesidigt förstärkande vibrationskraft, vilket förvärrar bullret och vibrationerna i lagret.

 Responsåtgärder

Gör mer ansträngningar i valet av motorlagerstruktur, såsom parvis användning av vinkelkontaktkullager, immobilisering och kontroll av lagrets axiella riktning, antagandet av en trelagerstruktur för motorn och specifika åtgärder såsom lämpliga förberedelser -förskjutning av motorns stator och rotor.

Bland dem måste storleken på förförskjutningen av motorns stator och rotor vara korrekt balanserad, annars blir resultatet kontraproduktivt.

Det är särskilt viktigt att notera att under lagring, transport och testning av den vertikala motorn bör motorn hållas i korrekt vertikalt läge för att undvika skadliga yttre krafter som kan orsaka lagerskador.

Problemet med vertikala motorers vibrationer

Stora vertikala pumpar, med deras motorcylinderstöd och totalhöjd som vanligtvis närmar sig 2 meter eller till och med över 3 meter, arbetar vanligtvis med en hastighet på cirka 1500 varv per minut. Motorns övre lager är generellt uppdelade i två typer: glidlager och rullager.

Vibrationsproblem orsakade av justering av glidlagren diskuteras inte här. Endast vibration av motorer med rullningslager som övre lager kommer att introduceras.

Strukturen är som visas i diagrammet nedan och består av motor, motorcylinderstöd, pumpkropp och inlopps-/utloppsrör.

 Vibrationsegenskaper

Vibrationen är störst i toppen av motorn och minskar successivt nedåt. Den har en stark riktning (antingen nord-sydlig eller öst-västlig).

När motorn testas utan att pumprotorn är ansluten är vibrationsfrekvensen absolut och motsvarar rotationsfrekvensen.

Efter anslutning av pumprotorn till motorn kan huvudfrekvensen vara 2X. Å andra sidan finns det fall där vibrationen överskrider standarden vid nyinstallation och idrifttagning, efter byte eller reparation av motorn eller när vibrationen ökar under drift. Men även efter att pumprotorn kopplats bort förblir vibrationen relativt hög.

Vibrationsorsak

Motorn i sig, stödcylindern, pumphuset och inlopps-/utloppsrören kan alla vara potentiella orsaker till motorvibrationer. Nedan kommer vi att diskutera var och en av dessa orsaker en efter en.

1. Motoriskt självproblem

I allmänhet kan det finnas otillräcklig balansnoggrannhet, problem med lagerinstallation, problem med motorinstallation och problem med strukturell resonans.

När det gäller elektriska problem är de vanligtvis inte uppenbara i viloläge på grund av otillräcklig ström och kan i princip uteslutas.

 (1) Otillräcklig balansnoggrannhet

Det här problemet är faktiskt inte särskilt vanligt.

Anledningen till att det nämns är att när den totala styvheten hos cylinderstödet och motorn är relativt svag, kan en liten mängd obalans lätt orsaka betydande motorvibrationer. Ofta kan en minskning av obalansen uppfylla vibrationskraven.

Balansstandarden för denna typ av motor är generellt G2.5, vilket innebär att vibrationen är cirka 15μm (p-p).

Så länge den uppfyller denna standard kan balansproblem uteslutas. Du kan hänvisa till balansrapporten från tillverkaren eller genomföra en torrkörning på testplattformen. Om vibrationen är över 30μm kan den balanseras om, vilket borde ha en betydande effekt. Sådana problem uppstår vanligtvis i nyinstallerad utrustning.

 (2) Problem med lagerinstallation

Stora vertikala motorer bär vanligtvis belastningen på det övre lagret, medan det undre lagret ger stöd och vägledning.

Rotorn är i upphängt tillstånd, varför det övre lagret ofta är det första som skadas i denna typ av motor.

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.

Men om belastningen inte är betydande är det kanske inte uppenbart under en torrkörning på testplattformen, men vibrationen kommer att förstärkas efter installation i huset (när den totala styvheten är svag). Därför är det bästa sättet att kontrollera belastningen på båda lagren.

Dessa typer av problem uppstår vanligtvis efter motorunderhåll eller byte.

(3) Motorinstallationsproblem

Denna typ av fel orsakas vanligtvis av otillräcklig vertikalitet hos motorinstallationen eller otillräcklig åtdragningskraft hos anslutningsbultarna med stödcylindern. Den kan mätas med en nivålinjal och kopplingsbultarna kan efterdras. Denna typ av fel är särskilt framträdande i vibrationsproblem efter anslutning av pumprotorn.

(4) Strukturell resonans

Vissa motorstrukturer har lägre frekvenser än den nominella hastighetsfrekvensen och de är mycket lägre, särskilt för motorer med variabel frekvens.

Efter motorfabrikens bekräftelse är detta den avsedda konstruktionen. Genom testning är intervallet för resonansfrekvenspåverkan så högt som ±160 varv, och i vissa fall har det faktiskt påverkat den nominella hastigheten.

Om det är en motor med variabel frekvens och den strukturella frekvensen är lägre än den nominella hastigheten, kan ett hastighetstest utföras för att fastställa om det finns resonans.

Om det är en växelströmsmotor eller om den strukturella frekvensen är högre än den nominella hastighetsfrekvensen, bör en initial starttestanalys utföras för att observera amplituden och fasen för att avgöra om den påverkas av resonans.

Denna typ av problem uppstår i allmänhet under den första installationen och idrifttagningen, och den vanliga lösningen på plats är att förbättra balansnoggrannheten.

 Stödcylinderproblem

Denna typ av problem är ganska vanligt på plats, ofta manifesterat som en svag total styvhet efter anslutning av motorn.

Särskiljningsmetoden är relativt enkel och direkt, genom att separat testa motorn och motorn med en stödcylinder på testplattformen.

Många försöker öka styvheten genom att lägga till vertikal förstärkning till cylinderstödet, men effekten är inte signifikant. Jag har bara använt tillfälliga metoder, som att lägga till stöd i toppen av motorn, vilket har en mycket betydande effekt och som har gått kontinuerligt i flera år utan problem. En annan metod är att ersätta motorn med en högre kvalitet, vilket kan få oväntade effekter (jag har sett det en gång på plats).

För att helt lösa problemet kan det bli nödvändigt att designa om det.

Problem med pumpkroppen

Grundläggande klassproblem, förutom lös jordning, har inga andra problem uppstått på plats. Det nämns bara här som en faktor och jag hoppas att alla kan ge råd och ge ytterligare information.

Problem med in- och utfartsledningar

Styvheten hos själva ingångs- och utgångsrörledningen, såväl som rörledningens layout, kan inte bara orsaka vätskeproblem utan också direkt påverka hela pumpens styvhet.

Jag har personligen upplevt en situation på plats där installationen av en expansionsfog på pumpens utloppsrörledning av andra skäl resulterade i kraftiga vibrationer av hela pumpen.

Vibrationen var i riktning mot in- och utgång och även när motorn gick på tomgång översteg den standarden med stor marginal. Efter att ha tagit bort expansionsfogen återgick vibrationen till det normala.

 Vidtagna åtgärder

Baserat på ovanstående skäl kan riktade behandlingar implementeras, inklusive att förbättra balansnoggrannheten, säkerställa övergripande vertikalitet, justera lagerspel, lägga till tillfälligt stöd och omdesigna trumstöd, bland annat.

Eftersom temporärt stöd ofta används på plats, är det nödvändigt att betona att när man lägger till stöd är det att föredra att göra det i den övre änden av motorn, och vibrationen bör minska märkbart eller till och med minska avsevärt.

Annars är det inte tillrådligt att kraftigt toppa den. Detta kan naturligtvis endast genomföras om det finns stödfäste bredvid pumphuset.

Få mer information om elmotor, vänligen kontakta Dongchun motor för snabbt svar.