В ДИАГНОСТИКЕ - www.vdiagnostike.ru

Уважаемые коллеги. Очередная загадка. Испытываем асинхронный электродвигатель 1800кВт. 1000об/мин. На ровном стенде, незакрепленный. При пуске на холостом ходу вибрация по подшипникам в горизонте в среднем 3,5 мм/с, вертикаль-1,5мм/с, осевая 1мм/с. Превалирует оборотная частота. Фаза в горизонте на обоих подшипниках 307-310 град. Через час вибрация по обоим подшипникам в горизонте выросла до 7мм/с, фаза изменилась до 330град. Было подозрение на тепловой дисбаланс, но при отключении питания вибрация (оборотка) скачкообразно опять снизилась до 3,5мм/сек. Ломаем голову, что может быть причиной такого поведения.

Если двигатель старый, по конструктиву и времени выпуска, то рассмотри возможность ослабления посадки и крепления бочки статора в корпус.
Механика этого дефекта - во время пуска "на холодную" пусковыми токами нагревается и коробится бочка (железо) статора расклиниваясь в корпусе. При дальнейшей работе температура железа выравнивается устраняя коробление, а корпус статора нагревается от железа и в основном от циркулирующего воздуха, создавая тепловое расширение посадки железа в корпус. Если посадка и крепление нажимными дисками ослабленно (имеется зазор и свобода между статором и корпусом), то статор под действием бегущего электомагнитного поля начинает колебаться в корпусе. По вертикали его удерживает вес, а по горизонтали он как кувалда всей массой бьёт в корпус с синхронной (в данном случае 16,7 Гц) либо с двойной синхронной частотой или как вариант возможно и 100 Гц, при бое железа ротора возможны удары и с оборотной частотой. При снятии питания удары мгновенно прекращаются.

Данный дефект не возможен на безкорпусных двигателях типа Новосибирских АРМ4, АЗМ4.

Ну, примерно так.

Спасибо, Вячеслав. Двигатель действительно старый, 70-х годов. А почему фаза меняется? То есть при смещении статора смещается и вращающееся поле которое каким-то образом влияет на изменение фазы? И потом, если колебания корпуса в статоре сопровождались бы ударами, это проявилось бы соответственно на вибросигнале.

А какие подшипники у двигателя, трения или качения?

Подшипники качения, ролик с полевой, ролик,шарик-с рабочей стороны.
Полагаю, фаза могла сдвинуться в результате сложения фаз существующего дисбаланса и магнитного, появившегося в результате подвижности статора и эксцентричности бочки ротора.

Допустим изначально был чистый дисбаланс ротора (в допустимых пределах) и соответственно прибор показывал фазу бьющей точки ротора, при появлении дополнительного вектора от дефекта с частотой близкой к оборотной, прибор стал показывать фазу суммы векторов от дисбаланса и дефекта.

В зависимости от частоты на которой проявляется дефект:
Фаза может быть стабильна и не обязательно сильно отличающаяся по углу от начальной (дефект с оборотной частотой), будет стабильно менятся от нагрузки двигателя.
При синхронной частоте дефекта, особенно на х.х. когда частота скольжения очень мала и частота дефекта попадает в полосу "следящего" фильтра прибора, в зависимости от "веса" векторов дисбаланса ротора и дефекта и ширины "захвата" фильтра, фаза будет медленно "качатся" с большим или меньшим размахом или как крайний вариант медленно вращатся по кругу, размах качки и сдвиг от начальной фазы сильно зависит от величины дефекта и нагрузки двигателя.

Да. На х.х. эл.магнитные силы незначительны, и если зазор невелик, а нажимной диск ходит с трением о корпус, то в спектре будет просто подьём оборотки, возможно слегка "размазанной" у основания. При повышении нагрузки двигателя, увеличении зазора между статором и корпусом, уменьшением трения нажимных дисков появятся сначала вторая гармоника, затем начнёт преобладать третья, конечный результат "лес" гармоник с 1-3 резонансными пиками.

Пока писал свои предположения по фазам(в предыдущем сообщении), вы меня опередили. Рад, что подтвердили мою версию.
Кстати, двигатель этот после ремонта, связанного с задеваниями ротора о статор. След от задеваний на бочке ротора был по всему диаметру, не по центру, а ближе к заднему торцу. При ремонте была произведена переклиновка, небольшая расточка бочки ротора, где то 0,5мм. Проверка магнитопровода на предмет замыканий и нагрева.

Это косвенное подтверждение версии с ослаблением крепления железа статора в корпусе.

Но! Возможно просто тепловое коробление статора из-за нарушения межлистовой изоляции (перемыкания части листов статора) или нарушения симметрии вентиляции статора из-за многолетних отложений пыли. Что приводит к смещению консольно расположенных подшипников вместе с ротором относительно статора (нарушение симметрии статического воздушного зазора, вплоть до задевания ротора за статор).
В таком случае в спектре будет присутствовать мощная 100 Герцовка, при снятии питания вибрация мгновенно будет снижатся до исходного дисбаланса ротора, а на холодном статоре воздушный зазор будет в норме.

Похоже все возможные версии дефекта крутятся вокруг железа статора.

В том-то и дело, что стогерцовки не было, все на оборотной. Вентиляционные каналы все чистые.

Приветствую коллеги
Мне кажется на фазу в данной ситуации обращать внимание не стоит. Двигатель не закреплён. Уровень вибрации значительный. Отметчик может сместится спокойно. Жёсткость крепления меняется непредсказуемо.
То что это при отключении происходит уменьшение вибрации, конечно говорит об электромагнитной природе
Но я бы еще посмотрел бы выбег. Подобное поведение могут вызывать трещины в беличьей клетке. И на выбеге будет резонанс при таком дефекте.

Ротор был обследован на предмет повреждения стержней, вроде повреждений нет. Остановился без резонансов. Да и стержни больше под нагрузкой себя проявляют. Хотя, конечно токи для холостого хода довольно высоковаты, по сравнению с номиналом. Кстати,посмотрели, оказывается конструктивно бочка статора крепится к корпусу на жесткую, т.е. обруч пакета статора приварена к продольным балкам корпуса, что исключает подвижки статора. А вот коробление от замыкания железа при таком креплении очень может быть.

Я не понял как связан резонанс на выбеге с трещиной в стержне?
Теоретически, при такой картине поведения вибрации, возможен дефект стержней ротора если пазы закрытые или беличье колесо паяное. При пуске стержни нагрелись, тепловым поджало трещину улучшая контакт, температуры стержни-железо выровнились контакт ухучшился, вибрация на оборотке увеличилась. Найти трещину на роторе с закрытыми стержнями теоретически можно, существует куча методик, в моей практике три случая - вибродиагностика показывает наличие трещины в паяном беличьем колесе или роторе с закрытыми пазами, реально нашли только в одном случае в пайке по изменению цвета краски. В другом доэксперементировались до обрыва паянного стержня с разрушением лобовой части статора. В третьем - в закрытом пазу трещина после нескольких пусков под нагрузкой похоже частично заплавилась, следы дефекта в спектре стабильно наблюдаются, но всё в пределах допустимого (вибрация ниже 3 мм/с при 3000 об/мин).
Ни разу не встречал чтобы приваривали бочку к корпусу. Фиксирующие статор детали (шпонки, сухари, прижимные планки и их болты), да прихватывают от выпадания, а вот чтобы нажимные диски приваривали, не видел.

Ротор имеет существенный дебаланс статического характера.При нагреве статора происходит перекос воздушного зазора между ротором и статором и в сумме два этих фактора дают описанное поведение двигателя.Хорошая балансировка должна решить проблему, но все-же надо разобраться и в причине перемещения статора относительно корпуса под действием тепла.

Двигатель возвращают на ремонтную базу. Все досконально проверим, потом обязательно отпишусь.
Просмотрел сигнал вибрации при испытаниях еще раз. Присутствуют помимо оборотной по вертикали очень незначительные целые гармоники, среди которых выделяются 5-я и 10-я. И незначительная пазовая частота ротора, модулированная оборотной.

Странно, что рост вибрации шел в течение часа, а при выключении снизилась она мгновенно. Высокая вероятность того, что в горизонте резонанс близок к частоте вращения, при этом небольшие воздействия ведут к существенному росту вибрации. При старте суммарная неурановешенная сила (дисбаланс + ЭМ составляющая) привела к появлению вибрации на уровне 3,5 мм/с, далее в процессе прокрутки изменилась жесткость опорной системы (ЭД чуть сполз, тепловые деформации корпуса привели к отрыву лап, выкрошило грязь из под одной из лап и т.п.) и от того же суммарного воздействия уровень вибрации возрос. В момент выключения ЭМ составляющая пропала, вибрация снизилась. Кроме того, следует обратить внимание, каким образом зафиксировано падение вибрации, оптимально надо снимать скоростную на выбеге, тогда сразу ясно на сколько оборотов снизилась частота вращения и как при этом снизилась вибрация. Коме того, сразу же будет виден резонанс. При уровне в 7 мм/с в горизонте на 16,6 Гц это более 200 мкм размаха, многовато для послеремонтного ЭД... Уж сильно похоже, что лапы ЭД не лежали на плите..

оборванные стержни в беличьей клетке с резонансными явлениями ничего общего не имеют, но могут приводить к существенному дисбалансу на роторе вследствие теплового прогиба, и впечатляющей разнице вибрации при разгоне и выбеге, особенно при работе ЭД под нагрузкой. порванные стержни прекрасно видны при внешнем осмотре ротора по выгоревшей в местах трещин краске, и, опять же под нагрузкой, при достаточном скольжении, оборванные стержни слышны по модуляции гула работающего ЭД.

Визуальный осмотр подтвердил предположение Вячеслава, хоть и несколько в ином варианте: ослабление крепления статора в корпусе, т.е. треснули сварочные швы крепления нажимных дисков к балкам корпуса.

Могу предположить, что статор заелозил в корпусе лет 15-20 назад. Вот тогда, нажимной диск или оба диска, прихватили к рёбрам корпуса, зафиксировав статор. Сейчас прихватки оторвало и картина повторилась.
По крайне мере до конца 80 в конструктиве большинства асинхронных двигателей предусматривалась возможность перешихтовки железа или замены бочки статора целиком. Поэтому бочка фиксировалась в корпусе шпонками, сухарями, прижимными планками и т.п., а не прихватывалась сваркой сама бочка.
Хотя могу и ошибаться, я не могу знать коструктив всех двигателей.

Приветствую коллег. С февральским двигателем вроде разобрались, проварили все визуально обнаруженные трещины, пока от эксплуатационников претензий нет. Спасибо за ценные советы.
Сегодня озадачился новой проблемой. ЭДВ ВАО-450 250кВт, 3000 об\мин. При пуске на холостом - максимальная вибрация по горизонту с полевой стороны, причем 100 герцовка выше оборотной в 2-3 раза. Амплитуда меняется с периодичностью 10 сек, от 5 до 7 мм\с. Было подозрение , что резонирует кожух вентилятора, и действительно, при ослаблении пары болтов крепления кожуха, общий уровень снизился до 3-4мм\с( за счет падения 100 герцовки). Ради интереса, решил попробовать без кожуха и вентилятора, опять вибрация подскочила до прежнего уровня, со 100 герцовкой. По контуру- вроде все нормально, пробовали лапы отпускать-без изменений. Хоть визуально и просматривается угловая неплоскостность опор. Попытка снизить вибрацию установкой груза тоже ни к чему не привела( в надежде на то, что все таки резонирует 2-я гармоника оборотки) , реакция на груз незначительная. На выбеге- исчезновение 100 герцовки в момент отключения, правда не мгновенно, а в течение 0,3 секунды. Вопрос, если проблема электромагнитная( есть подозрения что обмотка в пазу разболталась), то почему влияет ослабление кожуха?

Если можно напишите пред историю вопроса
Что делали с двигателем в последний ремонт?
Как давно наблюдается данный дефект?