摘要：某电站乏燃料水池冷却/冷冻水系统循环水泵驱动电机与机座存在设计缺陷，通过频谱测量发现电机运行过程中产生共振，导致振动超标.针对此问题，用振动监测法确定机座改造方案，改变其固有频率，消除电机运行时的共振。此改造方案已在现场实施，且效果显著，成功解决电机振动超标问题。
关键字：电动机；机座；振动；频谱图
1.引言
1.1电动机振动及其危害
振动(又称振荡)是指一个状态改变的过程，即物体的往复运动。电动机产生振动，会使绕组绝缘和轴承寿命缩短，影响滑动轴承的正常润滑，振动力促使绝缘缝隙扩大，使外界粉尘和水分入侵其中，造成绝缘电阻降低和泄露电流增大，甚至形成绝缘击穿等事故。另外，电动机产生振动，又容易使冷却器水管振裂，焊接点振开，同时会造成负载机械的损伤，降低工件精度，会造成所有遭到振动的机械部分的疲劳，会使地脚螺丝松动或断掉，电动机又会造成碳刷和滑环的异常磨损，甚至会出现严重刷火而烧毁集电环绝缘，电动机将产生很大噪音，这种情况一般在直流电机中也时有发生。因而消除和改善电动机振动是提高电动机运行质量和使用寿命的积极措施。振动原因主要有三种情况：电磁方面原因；机械方面原因；混合原因。
电磁方面的原因:包括电源, 定子, 转子故障等.
机械原因:包括如转子不平衡，转轴弯曲，滑环变形，定、转子气隙不均，定、转子磁力中心不一致，轴承故障，基础安装不良，机械机构强度不够、共振，地脚螺丝松动等,还有与联轴器配合方面等
电机混合原因:由于转子本身重力或安装水平以及磁力中心不对，引起的电磁拉力，造成电机轴向串动，引起电机振动加大.
1.2振动频谱分析
振动监测是判断旋转设备的重要手段之一，通过对设备进行振动测量和分析，可以预测设备的健康状况，为设备的运行和检修提供建议。振动有三个重要的可测量的参数：幅值、频率、相位。振动故障分析诊断的基础：从某种意义上讲，就是读谱图，把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件对照联系，给每条频谱以物理解释。常用的频谱是幅值谱，幅值谱表示对应于各频率的简谐振动分量所具有的振动。对于转子来说，振动型号中的很多频率分量都与转子转速关系密切，往往是转速频率的整数或分数倍，所以，应用振幅谱更直观。
2.系统及现场情况介绍
2.1 现场设备运行情况
电站1/2号机组PTR乏燃料水池循环水泵和1/2/3/4号机组DEG冷冻水泵配套90kW电机（型号均为HY280M-2-B3）。自机组商运后，多次出现水泵配套电机振动超出报警值（带载振速3.5mm/s），其中部分电机甚至超出停机值（带载振速5.6mm/s），制定处理解决方案为：调整机械对中、电机支持地脚检查、加装缓冲减振垫片、增加电缆支撑、润滑电机轴承、整体更换电机等。经现场实施后运行验证，电机振动超标问题依旧反复出现。
3.故障查找及分析
3.1 故障查找
针对电站PTR/DEG系统电机存在的振动问题， 对振动和不超标的电机电机分别进行振动频谱检测进行振动频谱检测,其方法和结果如下:
3.1.1对振动超标的3DEG003MO电机进行振动频谱检测
(1)将3DEG003MO电机四个地脚螺栓按照厂家设备运维手册要求进行紧固，使电机固定在现场工作底座上。空载启动电机，测量电机带底座的水平方向固有频率。电机水平方向固有频率为104.42Hz，底座水平方向固有频率231.63Hz。电机运行振动数据如下：
在电机运行期间，对其进行调整。将电机一侧的地脚螺栓松开后，电机振动数据大幅下降。数据如下：
将电机停运，测量地脚螺栓松开时，电机带底座的水平方向固有频率。电机水平方向固有频率为43.69Hz，底座水平方向固有频率211.27Hz。
拆除电机四个地脚螺栓，将电机吊离工作底座，使其处于自由状态，测量电机本身水平方向固有频率为71.5Hz。
清洁电机底座，对其进行水平方向固有频率测量，测得数据为780Hz。
3.1.2对振动不超标的3PTR002电机进行振动频谱检测
(1)将电机四个地脚螺栓按照厂家设备运维手册要求进行紧固，使电机固定在现场工作底座上。空载启动电机，测量电机带底座的水平方向固有频率为173.93Hz。电机空载运行振动数据如下：
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3.2 原因分析
从现场测量的大量振动频谱可以看出，当电机的固有频率接近2倍频（100Hz）时，振动数值明显增大，超出标准要求；反之，当电机的固有频率远离2倍频（100Hz）时，振动数值明显变小，运行工况良好。
特别是底座和电机厂制造的配套电机现场安装后，水平方向上偶合出的结构固有频率接近电机运转时的电磁激振频率2倍频（100Hz），引起电机结构共振，导致振动超标。
4.处理方案及实施结果
4.1 处理方案
根据上述分析可知，只有改变泵组固有频率，使其远离2倍频（100Hz）范围，消除共振，才能达到降低电机运行振动的目的，振动问题才能得到根本解决。但电机和水泵均为成型产品，其固有机械特性无法改变，只能通过修改变底座的固有频率来实现。最终决定通过改变底座的质量、增加机械强度，使电机安装后，与其偶合出的结构固有频率远离2倍频（100Hz）范围，从而改变泵组的固有频率。具体改造方案如下
对泵组底座（电机侧）两侧槽钢内焊接加强筋板，共6块；同时在底座上位于电机前后地脚之间部位各焊接1块加强钢板.
4.2 实施结果
对电机机座焊接加固，焊接完成后电机固有频率发生较大改变，完全避开电机运行时的振动频率。持续半个月测量上述电机振动情况，电机振动值明显减小，且无反弹情况，保证了机组的安全稳定运行。
5.结论
在振动频谱上，不同的频率分布往往对应着不同的振动原因。
实践证明频谱分析技术是解决电机振动的一种十分有效的手段。对分析电动机振动产生的原因，提供了不同的处理方法，为快速和有效的解决生产中出现的振动问题提供了帮助，确保了设备、机组的安全稳定运行。
参考文献：
[1]崔剑，电机振动故障的频谱分析与诊断，防爆电机，1994（1）:11-16.
[2]王晓夕等，大中型防爆电机振动测试与分析，防爆电机，1998（3）:15-22.
[3] GB 10068-2008，轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动 振动的测量、评定及限值.
论文作者:昂骏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/3
标签：电机论文; 频率论文; 频谱论文; 底座论文; 地脚论文; 电动机论文; 转子论文; 《电力设备》2018年第9期论文;