1、1,1/,電機(jī)軟腳的振動(dòng)分析與改進(jìn)建議,2015-,編制：劉彥超,2,2/,主要內(nèi)容,一、電機(jī)軟腳的定義,二、電機(jī)電源頻率振動(dòng)過大機(jī)理,三、電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,四、 改進(jìn)建議,3,電機(jī)軟腳一般指安裝好的電機(jī)，四個(gè)底腳不在一個(gè)平面上的情況，發(fā)生這種情況時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)2倍的電頻率即100Hz的振動(dòng)過大。產(chǎn)生這種故障有原始安裝造成的，也有檢修造成的，從秦山二期的實(shí)際運(yùn)行來看，在GST泵中存在輕重不一的軟腳現(xiàn)象，而1SES101、201、301PO和1REA001、002PO、2REA002PO等設(shè)備都存在明顯的軟腳現(xiàn)象。本文通過對(duì)上述幾臺(tái)泵的振動(dòng)分析闡明了造成電機(jī)軟腳的原因并提出了可能的改進(jìn)建議。,3/

2、,1.電機(jī)軟腳的定義,4,所有檢測(cè)的電氣故障問題，大部分都是在2X電源頻率（也稱為同步頻率）處高于正常幅值。在歐洲和中國(guó)，電源頻率定為50赫茲。因此，檢測(cè)電氣故障問題時(shí)，比較重要的頻率就是100赫茲（或者6000轉(zhuǎn)/分）。,2.電機(jī)電源頻率振動(dòng)過大機(jī)理,4/,5,圖2.1幫助解釋；為什么那么多電氣故障問題包含兩倍電源頻率？而不是電源頻率的基頻？參見圖2.1，注意，在定子磁場(chǎng)3000轉(zhuǎn)/分的一轉(zhuǎn)過程中，朝向最靠近的極的磁拉力，從零上升到最大在偏心轉(zhuǎn)子中發(fā)生兩次。因?yàn)榇艌?chǎng)本身以3000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，磁拉力在每分鐘內(nèi)達(dá)到最大6000次（或者6000轉(zhuǎn)/分）。觀察這一點(diǎn)的另一種方法是，因?yàn)檗D(zhuǎn)子的靠近

3、側(cè)首先被吸引到北極，然后被吸引到南極，力本身將以2X磁場(chǎng)相對(duì)于偏心的頻率變化。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子不同心時(shí)（或者由于偏心的轉(zhuǎn)子或者由于偏心的定子），它總是將影響6000轉(zhuǎn)/分的振動(dòng)。當(dāng)存在偏心或由于存在剪切力等原因使得定子畸變轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生不均勻的氣隙時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生2X電源頻率的大振動(dòng)。,2.電機(jī)電源頻率振動(dòng)過大機(jī)理,5/,6,圖21轉(zhuǎn)子與定子之間不均勻的氣隙,2.電機(jī)電源頻率振動(dòng)過大機(jī)理,6/,7,3.1 GST定子冷卻水泵振動(dòng)情況及振動(dòng)分析介紹 考察歷史振動(dòng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)自2#機(jī)組定子冷卻水泵2GST201PO投運(yùn)以來，其振動(dòng)一直偏大，06年7月其振動(dòng)已超出報(bào)警值。實(shí)際上根據(jù)GB8097-19

4、99的要求，該泵應(yīng)按2.8mm/s（符合該標(biāo)準(zhǔn)的B級(jí)）的振動(dòng)限值來驗(yàn)收，目前我們實(shí)際上在降標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收（4.5mm/s的限值只能滿足該標(biāo)準(zhǔn)的C級(jí)而通常對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行的泵應(yīng)按B級(jí)限值來驗(yàn)收）。而2GST101PO振動(dòng)也一直偏大，時(shí)常超標(biāo)， 07年4月定期實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)也超過了振動(dòng)限值。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,7/,8,表 3.1 2GST101PO改造前振動(dòng)數(shù)據(jù),3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,8/,9,表 3.1 2GST201PO改造前振動(dòng)數(shù)據(jù),3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,9/,10,圖3.2 GST定子冷卻水泵振動(dòng)測(cè)點(diǎn)示意圖,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,10/,11,根據(jù)表3.1的振動(dòng)數(shù)據(jù)我們重點(diǎn)分析2GST201PO的

5、振動(dòng)，圖二為2GST201PO3H 2006-07-27頻譜圖。由頻譜圖可見：以100Hz處振動(dòng)最高約10.47mm/s,該頻率成分為兩倍的電源頻率。造成兩倍的電源頻率振動(dòng)高的原因通常有：定子偏心，定子偏心在定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生不均勻的氣隙從而導(dǎo)致非常定向的振動(dòng)。定子偏心可能是由于定子本身的制造質(zhì)量不過關(guān)，原始?xì)庀恫痪鶆颍部赡苁怯捎陔姍C(jī)軟腳造成的。但是該臺(tái)電機(jī)在2006.6.8在電機(jī)實(shí)驗(yàn)車間做空載時(shí)2倍電頻率振動(dòng)并不大，如圖三，說明電機(jī)的原始?xì)庀妒欠弦蟮摹?3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,11/,12,圖3.2 GST201PO電機(jī)自由端1H 2006-07-27頻譜圖,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,12/

6、,13,圖3.3 2GST201PO電機(jī)自由端1H 2006-06-08空載振動(dòng)頻譜,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,13/,14,對(duì)于電機(jī)軟腳，通常指的是電機(jī)的四個(gè)底腳不在一個(gè)平面上， 06.6.5和06.6.9電機(jī)安放在現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)上，在擰緊電機(jī)基礎(chǔ)螺栓和擰松部分螺栓情況下測(cè)量空載振動(dòng)數(shù)據(jù)如下：,表 3.2 2GST201PO電機(jī)在擰緊螺栓（06.6.5）和擰松部分螺栓的情況下空載振動(dòng)數(shù)據(jù)(06.6.9),3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,14/,15,由上表可見在擰緊螺栓時(shí)振動(dòng)明顯大于擰松螺栓時(shí)。再對(duì)照振動(dòng)最大的2A頻譜如下： ：,圖3.4 2GST201PO2A 2006-06-05擰緊基礎(chǔ)螺栓時(shí)空載振動(dòng)頻譜

7、,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,15/,16,圖3.5 2GST201PO2A 2006-06-09部分?jǐn)Q松基礎(chǔ)螺栓時(shí)空載振動(dòng)頻譜,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,16/,17,根據(jù)表3.1的振動(dòng)數(shù)據(jù)我們重點(diǎn)分析2GST201PO的振動(dòng)，圖二為2GST201PO3H 2006-07-27頻譜圖。由頻譜圖可見：以100Hz處振動(dòng)最高約10.47mm/s,該頻率成分為兩倍的電源頻率。造成兩倍的電源頻率振動(dòng)高的原因通常有：定子偏心，定子偏心在定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生不均勻的氣隙從而導(dǎo)致非常定向的振動(dòng)。定子偏心可能是由于定子本身的制造質(zhì)量不過關(guān)，原始?xì)庀恫痪鶆?，也可能是由于電機(jī)軟腳造成的。但是該臺(tái)電機(jī)在2006.6.8在電機(jī)

8、實(shí)驗(yàn)車間做空載時(shí)2倍電頻率振動(dòng)并不大，如圖三，說明電機(jī)的原始?xì)庀妒欠弦蟮摹?3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,17/,18,造成軟腳的原因：由于在做電機(jī)空載實(shí)驗(yàn)時(shí)，直接把電機(jī)放在該電機(jī)的基礎(chǔ)上，電機(jī)振動(dòng)也大，故我們認(rèn)為該電機(jī)的水泥基礎(chǔ)未澆注好。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,18/,19,轉(zhuǎn)子偏心。轉(zhuǎn)子偏心也會(huì)產(chǎn)生2倍電源頻率的大振動(dòng)，它可能是原始的電機(jī)不合格，也可能由于電機(jī)軟腳造成.由于06.6.8電機(jī)做空載時(shí)振動(dòng)合格，所以電機(jī)本身不存在轉(zhuǎn)子偏心。通過前面的分析我們已經(jīng)確認(rèn)電機(jī)存在軟腳現(xiàn)象，而軟腳時(shí)如果造成了轉(zhuǎn)子偏心，則在帶載時(shí)往往會(huì)在2倍的電頻率兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)極通過頻率的邊帶。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,19/,

9、20,從設(shè)備資料中我們知道同步轉(zhuǎn)速NS=120FL/P=3000(轉(zhuǎn))，而氟即電頻率為50Hz，故電機(jī)的極對(duì)數(shù)P=2,FS(滑差頻率)NS每分鐘轉(zhuǎn)數(shù),FP(極通過頻率)P* FS。從圖二（2GST201PO3H 2006-07-27頻譜圖）可見每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)=49.6612，故FS(滑差頻率)NS每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)50-49.6612=0.3388(Hz)，F(xiàn)P(極通過頻率)P* FS0.6776(Hz)，而從該圖上的2倍的電頻率兩側(cè)并沒有出現(xiàn)FP的邊帶，因此我們確認(rèn)2GST201PO帶載運(yùn)行時(shí)的2倍電頻率振動(dòng)不是轉(zhuǎn)子偏心。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,20/,21,綜上所述我們認(rèn)為2GST201PO的振動(dòng)大的

10、根本原因是電機(jī)的基礎(chǔ)未澆注好，電機(jī)四個(gè)腳高度不一致。由此造成電機(jī)軟腳，其表現(xiàn)出的故障特征是定子偏心。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,21/,22,基于以上分析，2#機(jī)組在2007年的203大修中對(duì)GST泵的水泥底座進(jìn)行了改造，重新澆注了混凝土，調(diào)整基礎(chǔ)的水平度，保證基礎(chǔ)在一個(gè)平面上，改造后2GST101、201PO的振動(dòng)均在合格范圍以內(nèi)，數(shù)據(jù)如表3.3。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,22/,23,轉(zhuǎn)子偏心。轉(zhuǎn)子偏心也會(huì)產(chǎn)生2倍電源頻率的大振動(dòng)，它可能是原始的電機(jī)不合格，也可能由于電機(jī)軟腳造成.由于06.6.8電機(jī)做空載時(shí)振動(dòng)合格，所以電機(jī)本身不存在轉(zhuǎn)子偏心。通過前面的分析我們已經(jīng)確認(rèn)電機(jī)存在軟腳現(xiàn)象，而軟腳

11、時(shí)如果造成了轉(zhuǎn)子偏心，則在帶載時(shí)往往會(huì)在2倍的電頻率兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)極通過頻率的邊帶。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,23/,24,表 3.3 2GST101、201PO改造后振動(dòng)數(shù)據(jù),3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,24/,25,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,25/,26,由以上數(shù)據(jù)可以看出，這兩臺(tái)泵在改造后振動(dòng)明顯下降（主要是由于電機(jī)軟腳引起的2倍電頻率振動(dòng)幅值下降），2臺(tái)泵均滿足GB8097-1999的要求，（符合該標(biāo)準(zhǔn)的B級(jí)），從根本上解決了定子冷卻水泵長(zhǎng)期振動(dòng)過大的問題。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,26/,27,3.2 其他設(shè)備的電機(jī)軟腳問題 電機(jī)軟腳是一個(gè)比較常見的問題，普遍存在于剛性安裝的電機(jī)中，由于設(shè)備土建施工或

12、平時(shí)的檢修中的疏忽都可能導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生電機(jī)軟腳等問題，目前秦山第二核電廠中發(fā)現(xiàn)的電機(jī)軟腳問題還有1SES101、201、301PO和1REA001、002PO、2REA002PO等設(shè)備，其振動(dòng)特征均為2倍電頻率振動(dòng)幅值過大，引起振動(dòng)超標(biāo)，在運(yùn)行中松開電機(jī)的一個(gè)地腳螺栓，設(shè)備振動(dòng)會(huì)明顯降低等特征。診斷這些設(shè)備電機(jī)軟腳故障的方法同2GST201PO，在此不在贅述。,3.電機(jī)軟腳振動(dòng)分析,27/,28,在設(shè)備施工時(shí)加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)安裝的監(jiān)督，避免出現(xiàn)基礎(chǔ)剛度不夠，或基礎(chǔ)不平的現(xiàn)象。在設(shè)備施工完成后的試車時(shí)，也要加強(qiáng)監(jiān)督以便即時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。,4.改進(jìn)建議,28/,29,在平時(shí)的檢修中應(yīng)確保電機(jī)的四個(gè)底腳在一個(gè)平面上，我們建議即使造成對(duì)中的少許偏差也應(yīng)優(yōu)先保證電機(jī)的四個(gè)腳在一個(gè)平面上。在某些情況下可能出現(xiàn)為了調(diào)整設(shè)備的對(duì)中符合要求，在四個(gè)腳需要墊不同高