当下,机械工程师对于现场的电机维护,都会通过振动、温度两方面,快速排查问题点。测振分析与红外热像,是常见的检测手段。
问题的原因,常分为机械与电气两类。
机械原因包括对中差、动平衡差、轴承磨损等。
电气原因则相对复杂,有三项不平衡、过载、瞬态冲击、浪涌、谐波等等。也相对的,更复杂,且难以验证。
这次小编将用过一个实际案例,来阐述一个电气问题引发的振动变大。
上海某家化工企业的现场使用大型变频电机,来驱动风机工作,去年更换过变频器之后发现,电机振动变大,温升明显,检修时发现轴承电腐蚀情况如下图
轴承的内表面成瓦楞状,细看犹如“搓衣板”的齿痕一样。这样粗糙的表面导致了磨损加速,最终导致了振动与发热。
这种典型的电腐蚀,实际是变频电机的“轴电压”所导致的
为什么电机接上变频器就会有轴电压事件的产生呢?
这里我们来介绍下“轴电压”这个概念
变频器供给电机的电压不是正弦波,而是正、负脉冲波形。该电压的瞬时值为直流电平的正值、负值或0。因此三相电压不可能“平衡”,三相瞬时值之和不为0。
机端的脉冲电压,通过电容耦合,可在转轴上产生较高的“共模电压”。
当轴电压超过轴承润滑油的绝缘能力,即高于油层的击穿电压时,产生了电火花加工电流。此时,油膜被击穿,轴承内外滚道瞬间短路。
整个过程可简化为:轴电压迅速放电,对轴承内侧“打电弧”,产生电腐蚀。
由于滚珠与滚道内表面位点接触,放电电流密度很大。瞬间的高温将灼伤轴承,因此出现了点蚀和槽沟。
对于轴电压的治理方法其实并不困难,使用碳刷接地即可,将电导入地下即可有效防止轴电压的产生。
但依然引发了后续问题:
1·碳刷是消耗品,如何确定碳刷有效性?
2·如何需要安装碳刷,数量是多少?
回到开头提到的这家化工企业,目前他们使用了4个碳刷接地来防止轴电压。对于测试手段,他使用了福禄克196示波表来测试,但效果不理想,无法区分轴电压事件。同时金属探头和轴高速摩擦,寿命大大较少。