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同步电机异步启动引起的压缩机振动分析及对策(2)

北极星电力网技术频道    作者:胡勇 徐颖 哈福民   2010/10/28 12:09:58   

  所属频道:  火力发电    关键词:  同步电机 异步启动 压缩机


  
  2空气压缩机安装后试车情况
  
  2008年5月,压缩机安装结束后进行开车试运转,开始阶段同步电动机只与增速机连接,单独跑合,增速机的未滤波的振动幅值在20μm左右,达标。合格后将压缩机连上,考虑到压缩机的工况,为了避免因进口面积过小而造成的气流涡动,同时为了降低电机的启动负载,将进口导叶开度定为15°[1]。在同步电动机启动后19s时,压缩机转速4860r/min,测点1的振动幅值超过237μm,连锁停机。测点3、4的振动幅值20μm,测点2的振动幅值24μm。根据振动分析认为是增速机轴承间隙偏大,造成启动瞬间油膜不稳定而引起振动,频谱图见图2,存在很高能量的低频振动,决定将增速机的大、小齿轮轴承径向间隙由原来的0.50mm和0.40mm调整为0.40mm和0.30mm[2]。

  图2测点1频谱图
  
  为了使机组顺利开车,保证工期,应用户要求将增速机返厂检查并对大小齿轮进行低速平衡校正。检查结果:增速机的中心距、齿轮的齿面接触面积、齿轮大小齿啮合间隙都符合标准[3]。将大小齿轮的平衡精度在原有的基础上进行了提高,已达到2.5级。
  
  2008年9月将合格的增速机与压缩机、同步电动机连接试车。在相同条件下,压缩机转速4860r/min,增速机大齿轮未滤波的振动幅值仍达317μm,压缩机和增速机小齿轮的振动值没有变化。从以上情况来看,机组振动故障的处理方案没有解决实质性问题。经反复的分析,认为是否是同步电动机的启动特性影响了空气压缩机的运转,经分析研究后,采用逼近法[4],对压缩机的增速机振动连锁跳车值做延时处理。
  
  2008年10月,现场将振动连锁跳车值延时3s后开车。测点1振动值最高仍是317μm报警停车,但是压缩机的转速已经达到5001r/min,且振幅值已经大幅下降到机组允许运行值130μm以下,振动趋势图见图3。根据振动的幅值及转速趋势分析,如果再将振动连锁跳车值延时继续延长,则可能使振动下降,使转速逼近同步电动机从异步启动到牵入同步转速阶段。为了机组的安全,决定再将振动连锁跳车值延时3s开车,即延时6s。开车启动瞬间,压缩机转速4860r/min时,测点1振动仍然是317μm报警,由于延时压缩机的转速已经达到5400r/min,离同步电动机的牵入转速差110r/min。经讨论再延时3s,总计9s开车。在启动后的24s时电机牵入同步,测点1振动降到32μm,压缩机其他振动测点未滤波的振动幅值最高25μm。轴承温度最高78℃,试车成功。

  图3测点1趋势图
  
  3同步电机异步启动特性
  
  通过5个月时间对空气压缩机的运转试验表明,同步电机采用异步启动在牵入同步转速时会引起振动超标而导致停机。图4和图5为同步电动机的转矩—转速特性曲线,可以看出,同步电动机采用异步启动时,首先通过阻尼绕组产生异步转矩来获得启动转矩。其启动过程可分为2个阶段,即异步启动阶段和牵入同步阶段。异步启动阶段与异步电动机启动过程相似,当电动机的转速接近同步转速时,即可在同步转矩的作用下自行牵入同步。当转速升高到95%额定转速时,给转子线圈通入直流电源,在转子磁极的瞬间同步转矩作用下,电机将产生一定程度的振荡,牵入同步后电机将保持同步转速不变,振动平稳。延长了连锁停机跳车值后,度过了同步电机异步启动时的振荡区域,从而使振动下降,平稳运行 [5-6]。
  
  由于同步电动机动态过程十分短暂,故要求测试系统具有较高的灵敏度及良好的动态响应性能,否则将无法测试,当然也不可能获得准确的数据进行分析。

  4结论
  
  同步电动机在异步启动到牵入同步阶段时,会产生很大的振动,与其连接的压缩机(设备)可能会因受其影响产生较高的振动,以致连锁停车,应特别指出的是德国BHS公司所生产的高速变速机在设计时没有考虑到驱动机的型式及方法,对选用同步电机作为驱动的启动特征没有充分的认识,从而按通用产品设计。当然,这也与国内设计院未能及时提供相关信息有关,如果及时沟通、准备,则能避免或降低这类故障的发生。根据试验得到的同步电动机启动时振动连锁跳车值延时的方法,解决了这个问题,对现场采用同步电动机的机组启动过程有一定的帮助和指导作用。
  
  参考文献
  
  [1]马雷.离心式压缩机故障原因分析及处理措施[J].风机技术,2007(1):83-84.
  
  [2]陈冬.离心式空压机振动故障的诊断与检修[J].风机技术,2006(3):61-62,53.
  
  [3]陈大禧,朱铁光.大型回转机械诊断现场实用技术[M].机械工业出版社,2002.
  
  [4]徐敏,黄昭毅,等.设备故障诊断手册[M].西安交通大学出版社,1998.
  
  [5]王爱霞,张秀阁.电机学[M].中国电力出版社,2005.
  
  [6]王益全,张炳义.电机测试技术[M].科学出版社,2004.

来源:沈阳鼓风机集团有限公司 
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