为什么大型立式电机易出现杂音和振动

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　　立式电机的杂音问题

　　与卧式电机相比，立式电机特别是大规格的立式电机轴承系统有其特殊性，会在电机的一端采用角接触球轴承。因角接触球轴承结构的特殊性，切不可出现轴承装配方向装反的错误，否则轴承直接报销。当出现轴承未入位或电机运行时轴承本身轴向配合错位等情况，有可能引发电机产生异常振动、发出怪异噪声。

　　1、角接触球轴承特点
　　　　单列角接触球轴承是为组合载荷设计的，可在一个方向上较大推力。大多数的立式电机在非轴伸端采用一套单列角接触球轴承，用于轴向力足够高以至于超过深沟球轴承所能承受的轴向力。在尺寸上，可以与相应电机的单列深沟轴承互换，避免重新设计结构件而带来一系列难以预料的问题。

　　角接触球轴承也常使用于齿轮减速器、泵、蜗轮传动、垂直轴和机床主轴等轴向力较大的场合，这时它们经常以各种各样的成对组合来安装。

　　2、角接触球轴承载荷方式
　　立式电机中采用角接触球轴承，目的在于施加一个与电机转子重量相平衡的轴向力，以保证转子与定子的轴向相对位置处平衡状态。角接触球轴承位于电机转子下方时，为托举方式;位于电机转子上方时，为悬挂方式。

　　无论是托举还是悬挂方式的安装，电机运行过程中，除轴向尺寸本身的匹配关系外，电机通电后定子与转子磁力中心线在电磁力的作用下自发对正，有可能导致转子轴向位移，因不可避免的零部件加工累计误差及整机装配偏差，实际发生的位移会不同程度导致轴承本身轴向错位。轴承错位严重时，自发对正的电磁力与转子重力成为此消彼长的激振力，加剧了轴承的噪声和振动。

　　3、应对措施
　　在电机轴承结构的选择上多做文章，如角接触球轴承的配对使用，轴承轴向方向的止动和控制，电机采用三轴承结构，电机定转子恰到好处的预错位等等具体措施。其中，电机定转子预错位尺寸必须拿捏适中，否则结果适得其反。

　　特别要提示的是：立式电机存放、运输及试验过程要保证电机处正确的立式状态，避免由此产生有害的外力导致轴承损毁。

　　立式电机的振动大问题

　　大型立式泵，其电机的筒体支撑及电机总高度一般有的接近2米甚至达3米以上，转速一般在1500转左右，电机的上轴承一般为滑动和滚动轴承两类，滑动轴承一般容易出现导瓦调整引起的振动问题，在此不加讨论，只介绍上轴承为滚动轴承的电机振动，其结构如下图，由电机、电机的筒体支撑、泵体、出入口管道组成。

　　1、振动特点
　　电机顶端振动最大，往下依次减小，具有很强的方向性(或南北方向或东西方向)，电机空试(在支撑筒体上且未连接泵转子)时振动以转频为绝对振动频率，电机连接泵转子后有可能以2X为主频。从另一方面说，又分为新安装投产时振动就超标、更换或维修电机后振动超标、运行过程中振动增大，但脱开泵转子后振动依然较大等情况。

　　2、振动原因
　　电机本身、支撑筒体、泵体、出入口管道都可能成为引起电机振动的原因，下面就各种原因逐一进行讨论。

　　从电机自身来说一般情况下有平衡精度不够、轴承安装问题、电机安装问题、结构共振问题;至于电气问题，在空试状态下，因没有足够电流一般得不到体现，基本可以排除。

　　平衡精度不够
　　该问题事实上并不多见，之所以把它列出，是因为相对于筒体支撑加电机整体刚度较弱时，小的不平衡量容易引起较大的电机振动，而往往降低不平衡量就可达到振动要求。

　　该类电机的平衡标准一般为G2.5，也就是振动大约在15μm(p-p) 左右，只要符合该标准可以排除平衡问题，可以参考出厂的平衡报告，或直接到试验平台进行空试。如果振动在30μm以上可以对其再平衡，应有较显著效果。此类问题一般发生在新安装的设备上。

　　轴承安装问题
　　大型立式电机一般为上轴承受力，下轴承起支撑导向作用，转子属于悬吊状态，这也是为什么该类电机往往是上轴承先损坏的原因。但如果由于轴承安装问题导致下轴承受力，将产生电机顶端的“摇头晃脑”现象，该类现象在现场较为常见。若下轴承受力较大时，比较容易排除，因为在试验平台空试时，其“摇头晃脑”现象就比较严重，但受力不大时，可能在试验平台空试并不明显，而装到筒体支撑后会放大振动(整体刚度较弱时)，所以最好的方法是检查两轴承的受力情况。这类问题一般发生在电机维修后或更换电机后。

　　电机安装问题
　　该类故障通常是电机安装垂直度不够或与支撑筒体的连接螺栓紧力不够造成的，可以用水平尺测量及重新紧固连接螺栓即可。此类故障一般连接泵类转子后，振动问题尤其突出。

　　结构共振
　　有的电机结构频率低于额定转速频率的电机，而且低很多，特别是对于变频电机，后经电机厂落实，设计便是如此。经过测试共振频率影响范围竟达±160转，有的实际上已经影响到额定转速。若是变频电机且结构频率低于额定转速，可以进行转速试验确定是否存在共振，若为工频电机或结构频率高于额定转速频率，应进行开机测试分析，观察振幅与相位确定是否受到共振影响。该类问题一般新安装投产时就存在，现场的一般处理方法是提高平衡精度。

　　3、支撑筒体问题
　　这类问题现场也较常见，往往是与电机连接后，筒体现出整体刚度弱的问题，区分方法比较简单、直接，在试验平台上分别单试电机和电机加支撑筒体试验即可区分。很多人在筒体支撑上加竖筋来增加刚度，事实上效果并不明显。我只用过临时方法，即在电机顶端加支撑，效果非常显著，且连续运行几年没什么问题;还有一种方法，更换质量更大的电机，或许有意想不到的效果(现场见过一次)，要想彻底解决，恐怕需要重新设计了。

　　4、泵体问题
　　基础类问题，除地脚松动外，现场并未遇到过其它问题，只是在这里作为一个因素提出，也希望大家不吝赐教，多多补充。

　　5、出入口管道问题
　　出入口管道自身的刚度及管道的走向布置等，除可能引发流体问题，还直接影响整台泵的刚性问题，曾经在现场亲历过一次。因为其它原因，在泵的出口管道上加装膨胀节，结果导致整泵振动剧烈，振动方向即出入口方向，即使电机空转也超标较大，后去掉膨胀节后，振动恢复正常。

　　6、处理措施
　　根据上述原因，针对性处理即可，一般有提高平衡精度、保证整体垂直度、调整轴承间隙、加临时支撑、重新设计筒体支撑等。

　　因为加临时支撑在现场应用最为普遍，因此需要强调一下，加支撑时，尽量在电机的上端，而且稍稍吃力振动应明显下降，可以说大幅下降，否则，不可强行硬顶。当然这首先是泵体旁边有支撑附着物才可实施。

　　来源：泵管家公众号(ID：PumpManager)，原文整理自电机技术内参、振动诊断与转子平衡。