电机软脚的振动分析与改进建议学习资料PPT幻灯片

1,1/,电机软脚的振动分析与改进建议,2015-,编制：刘彦超,2,2/,主要内容,一、电机软脚的定义,二、电机电源频率振动过大机理,三、电机软脚振动分析,四、改进建议,3,电机软脚一般指安装好的电机，四个底脚不在一个平面上的情况，发生这种情况时往往会出现2倍的电频率即100Hz的振动过大。产生这种故障有原始安装造成的，也有检修造成的，从秦山二期的实际运行来看，在GST泵中存在轻重不一的软脚现象，而1SES101、201、301PO和1REA001、002PO、2REA002PO等设备都存在明显的软脚现象。本文通过对上述几台泵的振动分析阐明了造成电机软脚的原因并提出了可能的改进建议。,3/,1.电机软脚的定义,4,所有检测的电气故障问题，大部分都是在2X电源频率（也称为同步频率）处高于正常幅值。在欧洲和中国，电源频率定为50赫兹。因此，检测电气故障问题时，比较重要的频率就是100赫兹（或者6000转/分）。,2.电机电源频率振动过大机理,4/,5,图2.1帮助解释；为什么那么多电气故障问题包含两倍电源频率？而不是电源频率的基频？参见图2.1，注意，在定子磁场3000转/分的一转过程中，朝向最靠近的极的磁拉力，从零上升到最大在偏心转子中发生两次。因为磁场本身以3000转/分转速旋转，磁拉力在每分钟内达到最大6000次（或者6000转/分）。观察这一点的另一种方法是，因为转子的靠近侧首先被吸引到北极，然后被吸引到南极，力本身将以2X磁场相对于偏心的频率变化。因此，当转子与定子不同心时（或者由于偏心的转子或者由于偏心的定子），它总是将影响6000转/分的振动。当存在偏心或由于存在剪切力等原因使得定子畸变转子和定子之间产生不均匀的气隙时，将会产生2X电源频率的大振动。,2.电机电源频率振动过大机理,5/,6,图21转子与定子之间不均匀的气隙,2.电机电源频率振动过大机理,6/,7,3.1GST定子冷却水泵振动情况及振动分析介绍考察历史振动数据，发现自2#机组定子冷却水泵2GST201PO投运以来，其振动一直偏大，06年7月其振动已超出报警值。实际上根据GB8097-1999的要求，该泵应按2.8mm/s（符合该标准的B级）的振动限值来验收，目前我们实际上在降标准验收（4.5mm/s的限值只能满足该标准的C级而通常对于长期运行的泵应按B级限值来验收）。而2GST101PO振动也一直偏大，时常超标，07年4月定期实验测量时也超过了振动限值。,3.电机软脚振动分析,7/,8,表3.12GST101PO改造前振动数据,3.电机软脚振动分析,8/,9,表3.12GST201PO改造前振动数据,3.电机软脚振动分析,9/,10,图3.2GST定子冷却水泵振动测点示意图,3.电机软脚振动分析,10/,11,根据表3.1的振动数据我们重点分析2GST201PO的振动，图二为2GST201PO3H2006-07-27频谱图。由频谱图可见：以100Hz处振动最高约10.47mm/s,该频率成分为两倍的电源频率。造成两倍的电源频率振动高的原因通常有：定子偏心，定子偏心在定子和转子之间产生不均匀的气隙从而导致非常定向的振动。定子偏心可能是由于定子本身的制造质量不过关，原始气隙不均匀，也可能是由于电机软脚造成的。但是该台电机在2006.6.8在电机实验车间做空载时2倍电频率振动并不大，如图三，说明电机的原始气隙是符合要求的。,3.电机软脚振动分析,11/,12,图3.2GST201PO电机自由端1H2006-07-27频谱图,3.电机软脚振动分析,12/,13,图3.32GST201PO电机自由端1H2006-06-08空载振动频谱,3.电机软脚振动分析,13/,14,对于电机软脚，通常指的是电机的四个底脚不在一个平面上，06.6.5和06.6.9电机安放在现场的基础上，在拧紧电机基础螺栓和拧松部分螺栓情况下测量空载振动数据如下：,表3.22GST201PO电机在拧紧螺栓（06.6.5）和拧松部分螺栓的情况下空载振动数据(06.6.9),3.电机软脚振动分析,14/,15,由上表可见在拧紧螺栓时振动明显大于拧松螺栓时。再对照振动最大的2A频谱如下：,图3.42GST201PO2A2006-06-05拧紧基础螺栓时空载振动频谱,3.电机软脚振动分析,15/,16,图3.52GST201PO2A2006-06-09部分拧松基础螺栓时空载振动频谱,3.电机软脚振动分析,16/,17,根据表3.1的振动数据我们重点分析2GST201PO的振动，图二为2GST201PO3H2006-07-27频谱图。由频谱图可见：以100Hz处振动最高约10.47mm/s,该频率成分为两倍的电源频率。造成两倍的电源频率振动高的原因通常有：定子偏心，定子偏心在定子和转子之间产生不均匀的气隙从而导致非常定向的振动。定子偏心可能是由于定子本身的制造质量不过关，原始气隙不均匀，也可能是由于电机软脚造成的。但是该台电机在2006.6.8在电机实验车间做空载时2倍电频率振动并不大，如图三，说明电机的原始气隙是符合要求的。,3.电机软脚振动分析,17/,18,造成软脚的原因：由于在做电机空载实验时，直接把电机放在该电机的基础上，电机振动也大，故我们认为该电机的水泥基础未浇注好。,3.电机软脚振动分析,18/,19,转子偏心。转子偏心也会产生2倍电源频率的大振动，它可能是原始的电机不合格，也可能由于电机软脚造成.由于06.6.8电机做空载时振动合格，所以电机本身不存在转子偏心。通过前面的分析我们已经确认电机存在软脚现象，而软脚时如果造成了转子偏心，则在带载时往往会在2倍的电频率两侧会出现极通过频率的边带。,3.电机软脚振动分析,19/,20,从设备资料中我们知道同步转速NS=120FL/P=3000(转)，而氟即电频率为50Hz，故电机的极对数P=2,FS(滑差频率)NS每分钟转数,FP(极通过频率)P*FS。从图二（2GST201PO3H2006-07-27频谱图）可见每分钟转数=49.6612，故FS(滑差频率)NS每分钟转数50-49.6612=0.3388(Hz)，FP(极通过频率)P*FS0.6776(Hz)，而从该图上的2倍的电频率两侧并没有出现FP的边带，因此我们确认2GST201PO带载运行时的2倍电频率振动不是转子偏心。,3.电机软脚振动分析,20/,21,综上所述我们认为2GST201PO的振动大的根本原因是电机的基础未浇注好，电机四个脚高度不一致。由此造成电机软脚，其表现出的故障特征是定子偏心。,3.电机软脚振动分析,21/,22,基于以上分析，2#机组在2007年的203大修中对GST泵的水泥底座进行了改造，重新浇注了混凝土，调整基础的水平度，保证基础在一个平面上，改造后2GST101、201PO的振动均在合格范围以内，数据如表3.3。,3.电机软脚振动分析,22/,23,转子偏心。转子偏心也会产生2倍电源频率的大振动，它可能是原始的电机不合格，也可能由于电机软脚造成.由于06.6.8电机做空载时振动合格，所以电机本身不存在转子偏心。通过前面的分析我们已经确认电机存在软脚现象，而软脚时如果造成了转子偏心，则在带载时往往会在2倍的电频率两侧会出现极通过频率的边带。,3.电机软脚振动分析,23/,24,表3.32GST101、201PO改造后振动数据,3.电机软脚振动分析,24/,25,3.电机软脚振动分析,25/,26,由以上数据可以看出，这两台泵在改造后振动明显下降（主要是由于电机软脚引起的2倍电频率振动幅值下降），2台泵均满足GB8097-1999的要求，（符合该标准的B级），从根本上解决了定子冷却水泵长期振动过大的问题。,3.电机软脚振动分析,26/,27,3.2其他设备的电机软脚问题电机软脚是一个比较常见的问题，普遍存在于刚性安装的电机中，由于设备土建施工或平时的检修中的疏忽都可能导致设备产生电机软脚等问题，目前秦山第二核电厂中发现的电机软脚问题还有1SES101、201、301PO和1REA001、002PO、2REA002PO等设备，其振动特征均为2倍电频率振动幅值过大，引起振动超标，在运行中松开电机的一个地脚螺栓，设备振动会明显降低等特征。诊断这些设备电机软脚故障的方法同2GST201PO，在此不在赘述。,3.电机软脚振动分析,27/,28,在设备施工时加强对基础安装的监督，避免出现基础刚度不够，或基础不平的现象。在设备施工完成后的试车时，也要加强监督以便即时发现问题。,4.改进建议,28/,29,在平时的检修中应确保电机的四个底脚在一个平面上，我们建议即使造成对中的少许偏差也应优先保证电机的四个脚在一个平面上。在某些情况下可能出现为