壓縮機電機轉子現(xiàn)場動平衡校正方法與步驟

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

壓縮機電機轉子現(xiàn)場動平衡校正振動故障分析

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

首先，在對電機進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%即電機工頻分量占主導，當振動頻譜圖中一倍頻分量突出時， 分析原因可能有轉子存在不平衡故障，對轉速為1500r/min 的同步電機來說，同時還應考慮電氣方面的因素，但是，發(fā)現(xiàn)該電機兩個測點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，檢測到電機在斷電的瞬間，其振動值立刻顯著降低，表明電機振動可能與電氣因素有關， 但經過對電機電氣方面的參數(shù)進行重新檢查和調整，電機振動故障依然存在，證明可以排除電氣方面的因素。

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

故障分析

根據(jù)引起振動的機理不同，通常將轉軸的振動分為強制振動和自激振動， 強制振動是由某些強制外力，如轉子的不平衡力作用在轉軸上而引起的， 而自激振動是轉子在運轉過程中產生的交變力作用于轉子所致，在強制振動中，當強制外力的頻率與轉軸的固有頻率相一致或十分接近時，則產生所謂的共振現(xiàn)象，這時，振動的振幅變得非常大，如果轉軸的轉速越過引起共振現(xiàn)象的臨界轉速，則其振幅立即變小，為防止共振現(xiàn)象的發(fā)生，在進行機器設計時要盡可能使其固有頻率偏離強制外力的頻率， 在自激振動中，由于維持振動的交變力是由運動本身所產生的。所以當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。

在對電機進行振動監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)， 該電機振動不僅劇烈， 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，測點 1V 的振動位移值，從開始的150um 很快增大到300um，進而達到600um，大家知道，在電機振動故障中，如是機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，其振動值的增長一般不會如此迅速，除非經過較長時間振動以后，引起新的并發(fā)故障，才會導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，只有當發(fā)生自激振動，如油膜振蕩，或強制振動中的共振時，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)電機的振動值對油溫的變化并不敏感， 沒有跡象表明該電機的振動故障是由軸承油膜振蕩引起的。

該機組的基礎為一整體框架結構， 由若干組成“日"字形的梁和六根立柱構成，電機和壓縮機分別安裝在日字形的兩端，運行中壓縮機側基礎兩邊出現(xiàn)嚴重縱向裂紋，根據(jù)系統(tǒng)的固有頻率與系統(tǒng)支撐剛度、系統(tǒng)的質量關系，單就電機而言，其固有頻率，與電機系統(tǒng)的支撐剛度，電機轉子的質量 有關，當電機和壓縮機聯(lián)機時，應將電機、聯(lián)軸器、壓縮機和基礎當作一個整體系統(tǒng)來看待，這樣，整個機組系統(tǒng)的固有頻率發(fā)生了變化。 因此在電機單體試車時， 電機的固有頻率和轉子強制外力的頻率較遠，

共振現(xiàn)象不會發(fā)生， 但是，當電機和壓縮機聯(lián)體試車時，一方面由于壓縮機側基礎出現(xiàn)嚴重裂紋，使整個系統(tǒng)的支撐剛度降低，另一方面，轉子的等效質量也相應變大， 這樣使得系統(tǒng)的固有頻率降低，并且過于接近轉子強制外力的頻率，從而導致系統(tǒng)共振現(xiàn)象的發(fā)生。 從圖2可知，機組轉子的臨界轉速實際為,1470r/min和轉速為1500r/min的強制外力的頻率非常接近，這樣機組發(fā)生共振。 綜合以上分析， 判斷電機的劇烈振動是電機自振頻率與系統(tǒng)固有頻率非常接近引起的，即共振。

處理及效果

此次處理解決機械電器振動問題分析， 振動是局部影響系統(tǒng)，性質非常復雜，分析判斷困難。 在對基礎進行加固處理，即對壓縮機側基礎出現(xiàn)裂紋的橫梁和立柱之間用混凝土澆筑成一體， 同時對電機側的立柱之間用角鋼進行加固。聯(lián)體試車時，電機前后軸承座處的振動均降到50um以下，電機振動故障得以消除，機組恢復了正常運行。