高压异步电机振动大的原因分析与处理

　　摘　要：工矿企业里大量使用的高压电机故障多为转子振动超标或转子烧毁，本文通过振动原因分析及处理方法，介绍铜条鼠笼转子采取更换整体铸铝转子的方法，实践效果好，取得了成功。
　　关键词：异步电机；振动；分析；处理
　　高压异步电机的转子绝大多数采用笼型结构，由于制造、使用、维修不当或运行时间长等原因，电机的端盖、轴承、轴承套、转子轴颈、笼条以及定子铁芯等零部件都会发生磨损、变形而丧失了应有的形位精度和尺寸精度，使电机在运行中产生振动，当振动值超标时，将影响设备的健康、安全运行。
　　1　产生振动的原因
　　电机振动的情况十分复杂，原因很多，有机械制造方面的原因，电磁方面的原因，还有运行环境和人为的原因，使分析、诊断出确切的原因有一定的难度，也比较麻烦。
　　1.1 机械方面原因
　　（1）定、转子气隙调整不均，使电机在运行时由于磁场分布不均，引起电磁振动。
　　（2）运行时间长，电机的端盖、轴承、轴承套、转子轴颈出现磨损变形，使配合间隙过大，产生振动。特别是轴承套磨损大而跑外圈产生振动，不易被察觉和发现，给维修带来一定的难度。
　　（3）转子平衡块运行中移位，使转子失去平衡。
　　1.2 电磁方面
　　（1）系统无功不足，电压偏低，此时启动电机其起动转矩为： 　　式中：
　　m₁—相数
　　P—磁极对数
　　f—电源频率
　　U—额定电压
　　r₁—转子电阻
　　r₂—转子拆算到定子侧电阻
　　X₁—定子电抗
　　X₂—转子折算到定子侧电抗
　　从上式可知，电磁力矩与电压的平方成正比，电压愈低启动力矩也愈小，但电机为了达到一定启动功率，则启动电流势必增大，启动时间也愈长，转子笼条发热严重，从而发热变红变软，产生弯曲变形或断裂现象，使平衡块的位置也发生相对位移，破坏原有的动平衡系统。因此在系统无功不足、电压偏低时，启动电机，此时启动电流特别大，使转子笼条严重发热变软，破坏转子的平衡，产生振动。
　　（2）电机缺相运行，电磁不平衡，产生间谐振动。
　　1.3 运行环境与人为原因
　　（1）现场运行条件差，有腐蚀性气体和粉尘，使转子被腐蚀或粘附异物，动平衡被破坏。
　　（2）不严格按规程操作，电机频繁启动，启动间隔时间不足，使转子笼条和平衡块移位变形。异步电机的启动电流很大，且伴有大量热量产生。如果不严格掌握操作时间间隔，那么连续启动几次将会出现电机转子平衡块随短路环移位引起电机振动。这是因为电机启动时，转子从静止状态在电磁力矩的作用下很快逐步达到额定转速，在这段时间内，是转子产生的感应电流和定子旋转磁场的相互作用。而每当启动电机时，转子的感应电流很大，定子的电流达到额定电流的4-8倍，这样大的电流可以使转子和定子发热。而如果连续启动电机几次，电机转子的笼条会因连续被加热而变红变软，机械强度会大大降低，发生弯曲或断裂。同时短路环也随笼条的变化而移位，使平衡块的位置也发生相对位移，使原有的动平衡系统遭到破坏，产生振动。所以严格掌握连续启动电机间隔时间对电机的寿命至关重要。
　　（3）检修工艺差也是电机产生振动的一个重要原因。
　　2　对策及处理方法
　　2.1 当电机发生振动后，应先查明原因，对症下药。如转子笼条断裂，而更换新的笼条就需很讲究。首先对铜条的材质要很了解，应先选用带有一定合金的黄铜，这样既可以使笼条能保证有一定的机械强度，又可以增加转子回路的起动电阻，提高起动力矩。其次焊接工艺也非常讲究，应先将转子用行吊竖立并固定好，采用从外侧面钎焊，在重力的作用下，让钎料填满，以防笼条在结合部位过热，使其机械特性变差变脆，起动时容易断裂。
　　2.2 对于用铜条做的双笼电机，根据多年的检修经验，更换铜条不是Z佳办法，把电机转子更换为整体铸铝转子是较为理想的方法。这是因为当转子电流过大受热时，铜的热胀冷缩程度要比铝的大，从而容易变形折断。虽然更换整体铸铝转子一次性投资较大，但其稳定可靠的运行，确保了设备的安全运行，值得推广。
　　2.3 严格按照电机的检修工艺进行检修，确保电机的装配尺寸，同时对电机的启停，必须按电机的运行规程来操作，避免电机进行非正常的起动，也是减少电机出现振动的一条很好的经验。
　　3　结束语
　　高压电机在工矿企业和发电厂担负着重要的生产任务，如发生故障重则停机停炉停产，轻者也需减负荷运行。而振动超标或转子烧毁是常见故障，本文介绍的转子振动处理方法在合山电厂经过实施，效果非常好，可以借鉴。
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