壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡校正方法與步驟

該壓縮機(jī)為雙軸四級等溫壓縮，設(shè)計(jì)流量 93100立方米/h，排出壓力0.645兆帕，主軸（電機(jī)）轉(zhuǎn)速1500r/min壓縮機(jī)的 4 個葉輪分別安裝在兩個轉(zhuǎn)速不同的小齒輪軸的兩側(cè)，構(gòu)成高低速兩個轉(zhuǎn)子"每個葉輪與各自獨(dú)立的蝸殼構(gòu)成氣流流道" 高低速轉(zhuǎn)子分別布置在大齒輪軸的兩側(cè)，由大齒輪帶動，大齒輪軸通過齒式聯(lián)軸器與電機(jī)連接，如下圖所示：

壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡校正振動故障分析

測點(diǎn)布置如上圖所示，在用CXBalancer現(xiàn)場動平衡儀進(jìn)行振動監(jiān)測時，發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動具有以下一些特征，電機(jī)單體試車時"其振動狀態(tài)良好，振動值不大，均在 20um以下，但當(dāng)電機(jī)和壓縮機(jī)進(jìn)行聯(lián)體試車時，壓縮機(jī)振動狀態(tài)良好，各軸承座處振動均在20um 左右, 而電機(jī)振動卻非常劇烈.其中，2017年12 月13 日，用手持表測得聯(lián)體試車時測點(diǎn)1的H、V 和 A 向振動值分別為66um、190um、77um在聯(lián)體試車電機(jī)出現(xiàn)振動異常后,如果在較短時間內(nèi)脫開聯(lián)軸器再空轉(zhuǎn)電機(jī)，則電機(jī)不能恢復(fù)到單體試車時的正常狀態(tài)，例如測點(diǎn)1V 的振動速度值，在電機(jī)單體試車時不到1mm/s經(jīng)聯(lián)體試車后，再空轉(zhuǎn)電機(jī)，則增至14.1mm/s電機(jī)同一測點(diǎn)處三個方向上的振動值相差明顯，以垂直方向?yàn)?大。

首先，在對電機(jī)進(jìn)行振動頻譜分析時發(fā)現(xiàn)，其譜圖中一倍頻分量十分突出%即電機(jī)工頻分量占主導(dǎo)，當(dāng)振動頻譜圖中一倍頻分量突出時， 分析原因可能有轉(zhuǎn)子存在不平衡故障，對轉(zhuǎn)速為1500r/min 的同步電機(jī)來說，同時還應(yīng)考慮電氣方面的因素，但是，發(fā)現(xiàn)該電機(jī)兩個測點(diǎn)水平方向的振動值很小， 這不符合不平衡故障的一般特征，并且，檢測到電機(jī)在斷電的瞬間，其振動值立刻顯著降低，表明電機(jī)振動可能與電氣因素有關(guān)， 但經(jīng)過對電機(jī)電氣方面的參數(shù)進(jìn)行重新檢查和調(diào)整，電機(jī)振動故障依然存在，證明可以排除電氣方面的因素。

從對電機(jī)進(jìn)行升速曲線分析時得知，由于該電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和其升速曲線上出現(xiàn)振動峰值時的轉(zhuǎn)速過于接近，則斷電后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會很快遠(yuǎn)離振動峰值處的轉(zhuǎn)速，從而其振動值立刻顯著降低，如下圖所示。

故障分析

根據(jù)引起振動的機(jī)理不同，通常將轉(zhuǎn)軸的振動分為強(qiáng)制振動和自激振動， 強(qiáng)制振動是由某些強(qiáng)制外力，如轉(zhuǎn)子的不平衡力作用在轉(zhuǎn)軸上而引起的， 而自激振動是轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的交變力作用于轉(zhuǎn)子所致，在強(qiáng)制振動中，當(dāng)強(qiáng)制外力的頻率與轉(zhuǎn)軸的固有頻率相一致或十分接近時，則產(chǎn)生所謂的共振現(xiàn)象，這時，振動的振幅變得非常大，如果轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速越過引起共振現(xiàn)象的臨界轉(zhuǎn)速，則其振幅立即變小，為防止共振現(xiàn)象的發(fā)生，在進(jìn)行機(jī)器設(shè)計(jì)時要盡可能使其固有頻率偏離強(qiáng)制外力的頻率， 在自激振動中，由于維持振動的交變力是由運(yùn)動本身所產(chǎn)生的。所以當(dāng)引起交變力的條件發(fā)生改變時， 此交變力即行消失，自激振動是隨著時間而增長的，是失穩(wěn)振動。

在對電機(jī)進(jìn)行振動監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)， 該電機(jī)振動不僅劇烈， 而且振幅很不穩(wěn)定， 且振動特性是非線性的，隨時間呈喇叭形急劇增長，例如，在 2分鐘的監(jiān)測時間內(nèi)，測點(diǎn) 1V 的振動位移值，從開始的150um 很快增大到300um，進(jìn)而達(dá)到600um，大家知道，在電機(jī)振動故障中，如是機(jī)械或電氣方面的原因所致，則不論其振動如何劇烈，在較短的時間內(nèi)，其振動值的增長一般不會如此迅速，除非經(jīng)過較長時間振動以后，引起新的并發(fā)故障，才會導(dǎo)致振動值有一個明顯的增加， 但隨后又會大致保持在一個相對穩(wěn)定的水平上，只有當(dāng)發(fā)生自激振動，如油膜振蕩，或強(qiáng)制振動中的共振時，其振動值才會如此迅速地增長。

油膜振蕩引起的振動，雖然表現(xiàn)劇烈，且呈持續(xù)快速增長之勢，但是它對軸承油溫的變化比較敏感，并伴有低沉的吼叫聲，在試車過程中，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的振動值對油溫的變化并不敏感， 沒有跡象表明該電機(jī)的振動故障是由軸承油膜振蕩引起的。

該機(jī)組的基礎(chǔ)為一整體框架結(jié)構(gòu)， 由若干組成“日”字形的梁和六根立柱構(gòu)成，電機(jī)和壓縮機(jī)分別安裝在日字形的兩端，運(yùn)行中壓縮機(jī)側(cè)基礎(chǔ)兩邊出現(xiàn)嚴(yán)重縱向裂紋，根據(jù)系統(tǒng)的固有頻率與系統(tǒng)支撐剛度、系統(tǒng)的質(zhì)量關(guān)系，單就電機(jī)而言，其固有頻率，與電機(jī)系統(tǒng)的支撐剛度，電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量 有關(guān)，當(dāng)電機(jī)和壓縮機(jī)聯(lián)機(jī)時，應(yīng)將電機(jī)、聯(lián)軸器、壓縮機(jī)和基礎(chǔ)當(dāng)作一個整體系統(tǒng)來看待，這樣，整個機(jī)組系統(tǒng)的固有頻率發(fā)生了變化。 因此在電機(jī)單體試車時， 電機(jī)的固有頻率和轉(zhuǎn)子強(qiáng)制外力的頻率較遠(yuǎn)，

共振現(xiàn)象不會發(fā)生， 但是，當(dāng)電機(jī)和壓縮機(jī)聯(lián)體試車時，一方面由于壓縮機(jī)側(cè)基礎(chǔ)出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋，使整個系統(tǒng)的支撐剛度降低，另一方面，轉(zhuǎn)子的等效質(zhì)量也相應(yīng)變大， 這樣使得系統(tǒng)的固有頻率降低，并且過于接近轉(zhuǎn)子強(qiáng)制外力的頻率，從而導(dǎo)致系統(tǒng)共振現(xiàn)象的發(fā)生。 從圖2可知，機(jī)組轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速實(shí)際為,1470r/min和轉(zhuǎn)速為1500r/min的強(qiáng)制外力的頻率非常接近，這樣機(jī)組發(fā)生共振。 綜合以上分析， 判斷電機(jī)的劇烈振動是電機(jī)自振頻率與系統(tǒng)固有頻率非常接近引起的，即共振。

處理及效果

此次處理解決機(jī)械電器振動問題分析， 振動是局部影響系統(tǒng)，性質(zhì)非常復(fù)雜，分析判斷困難。 在對基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，即對壓縮機(jī)側(cè)基礎(chǔ)出現(xiàn)裂紋的橫梁和立柱之間用混凝土澆筑成一體， 同時對電機(jī)側(cè)的立柱之間用角鋼進(jìn)行加固。聯(lián)體試車時，電機(jī)前后軸承座處的振動均降到50um以下，電機(jī)振動故障得以消除，機(jī)組恢復(fù)了正常運(yùn)行。