Часто после длительного использования у электродвигателей появляются посторонние шумы или повышенная вибрация. Эти признаки свидетельствуют о дисбалансе. В исправном состоянии ось инерции ротора должна совпадать с осью вращения, однако во время длительной эксплуатации и после возможных перегрузок эти оси могут смещаться. Именно поэтому необходимо проводить регулярную диагностику электродвигателей. ООО «ВЭР» предоставляет услуги не только по диагностике, но и по балансировке электродвигателей любых видов по приемлемым ценам и в кратчайшие сроки.
Одна из услуг ООО «ВЭР» – балансировка якоря электродвигателей. Она производится с помощью специального оборудования, позволяющего вычислить мельчайшие отклонения во вращении ротора. После небольшой корректировки двигатели вновь готовы к дальнейшей эксплуатации. Давайте разберёмся, что такое балансировка роторов якорей электрических двигателей и для чего она проводится.
Для чего нужна балансировка электродвигателя
Каждый двигатель оснащён быстро вращающимся ротором (якорем). Скорость вращения может достигать тысяч и десятков тысяч оборотов в минуту. От двигателя требуется не только высокая скорость, но и равномерность вращения – без отклонений, даже самых минимальных. Для этого он подвергается балансировке ещё на заводе-изготовителе. В процессе эксплуатации ротор выдерживает большие нагрузки, из-за чего его балансировка нарушается. Последствия могут быть самыми разными:
- быстрый износ вращающихся и неподвижных частей электродвигателя – нарушение баланса начинает его разрушать, причём наблюдается всё большее отклонение от нормы;
- возникают вибрации – они нарушают работу электродвигателя и подключенного к нему оборудования. В случае с мощными двигателями, устанавливаемыми на бетонные платформы, начинается неконтролируемое разрушение последних. Больше всего от вибраций страдают подшипники, что приводит к ещё более разрушительным последствиям – вплоть до полного выхода двигателя и оборудования/электроустановки из строя;
- повышается нагрузка на двигатель и его электрические части – износ становится стремительным, а эксплуатация – опасной.
Дисбаланс якоря – это состояние, когда ось вращения не совпадает с центральной осью инерции. Такое состояние называется неуравновешенным, двигатель нуждается в тонкой настройке. Их балансировка осуществляется силами специалистов ООО «ВЭР».
Причины дисбаланса якорей
Существуют несколько причин отсутствия балансировки якорей:
- наличие скрытых дефектов ротора – проявляются места неуравновешенной массы, что приводит к неравномерному вращению;
- неравномерность расположения обмоток – проявляется в самом начале эксплуатации электродвигателей, но может проявиться и в дальнейшем;
- нарушение центра масс из-за неправильной формы каких-либо деталей – это может быть заводской или приобретённый дефект.
Также существуют и многие другие причины – например, центр масс может потеряться из-за теплового расширения отдельных деталей двигателя в силу высокой нагрузки.
Как производится балансировка электродвигателей
Балансировка роторов якорей производится двумя способами – статическим и динамическим. Статическая балансировка производится на остановленном двигателей с помощью несложного оборудования или специальных весов. Определив расположение центра масс, специалисту остаётся вычислить необходимую для корректировки массу и определить место для её установки. Чем опытнее специалист, тем выше точность такой балансировки. Все работы, в том числе измерительные, производятся в состоянии покоя. После завершения процедуры производятся повторные измерения и контрольный запуск двигателя.
Динамическая балансировка якоря производится на специальном оборудовании при запущенном двигателе или раскрученном вале. Здесь используется так называемый балансировочный станок. Он определяет неуравновешенность во вращении, позволяя выполнить балансировку с максимальной точностью.
Динамическая балансировка роторов электродвигателей позволяет выявить статочную неуравновешенность, оставшуюся после статической балансировки. Именно поэтому последняя используется только при грубых нарушениях. Например, этот метод применяется при работе с маломощными электродвигателями с частотой вращения не выше 1000 об/мин. Здесь небольшой дисбаланс практически незаметен. Если двигатель вращается с частотой свыше 1000 об/мин, задействуется динамическая балансировка – более точная. Она позволяет выявить даже самый ничтожный дисбаланс.
Ротор электродвигателя представляет собой сложную конструкцию с множеством элементов, каждый из которых наделен своими нормативными показателями. В идеальном состоянии ось инерции ротора должна совпадать с осью вращения, однако под воздействием внешних факторов длительное использование двигателей может приводить к их разбалансировке. В таких условиях своевременная диагностика и устранение неполадок может стать единственным выходом для продления срока службы электродвигателя.
Балансировка якоря и ротора электродвигателя в Волгограде, Санкт-Петербурге и Волжском
ООО «ВЭР» производит балансировку якоря и ротора электродвигателей двумя способами в зависимости от угловой скорости. Так для электродвигателей с тихим ходом специалисты применяют балансировку в статическом режиме , а для быстроходных электродвигателей – балансировку в динамическом режиме . Балансировка в статическом режиме – это сложная и трудоемкая процедура, требующая временных затрат, большого количества вычислений и измерений. Именно поэтому мы рекомендуем при возникновении проблем обращаться к профессионалам нашей компании, которые с высокой точностью проведут все необходимые замеры и выполнят качественную балансировку вашего оборудования.Воспользоваться услугами по вы сможете в ООО «ВЭР». В своей работе мы используем современное высокоточное оборудование , позволяющее вычислить малейшие следы дисбаланса и устранить их с высокой точностью. Сотрудники, работающие на оборудовании, обладают большим опытом работы, благодаря чему они способны оперативно найти и устранить неуравновешенность центра масс в электродвигателях любых марок – в том числе особо мощных и высокооборотистых.
Для динамической балансировки наиболее удобен станок резонансного типа, состоящий из двух сварных стоек, опорных плит и балансировочных головок. Головки состоят из подшипников, сегментов 6 и могут быть закреплены неподвижно болтами либо свободно качаться на сегментах.
Балансируемый ротор приводится во вращательное движение электродвигателем. Муфта расцепления служит для отсоединения вращающегося ротора от привода в момент балансировки.
Динамическая балансировка роторов состоит из двух операций: измерения первоначальной величины вибрации, дающей представление о размерах неуравновешенности масс ротора; нахождения тючки размещения и определения массы уравновешивающего груза для одного, из торцов ротора.
При первой операции головки станка закрепляют болтами. Ротор при помощи электродвигателя приводится во вращение, после чего привод отключают, расцепляя муфту, и освобождают одну из головок станка.
Освобожденная головка под действием радиально направленной центробежной силы небаланса раскачивается, что позволяет стрелочным индикатором 3 измерить амплитуду колебания головки. Такое же измерение производится для второй головки.
Вторая операция выполняется методом «обхода груза». Разделив обе стороны ротора на шесть равных частей, в каждой точке поочередно закрепляют пробный груз, который должен быть меньше предполагаемого небаланса.
Затем описанным выше способом измеряют колебания головки для каждого положения груза. Наивыгоднейшим местом размещения груза будет точка, у которой амплитуда колебаний была минимальной.
Массу уравновешивающего груза Q получают из выражения:
где: Р - масса пробного груза; К 0 - первоначальная амплитуда колебаний до обхода пробным грузом; К мин - минимальная амплитуда колебаний при обходе пробным грузом.
43.Последовательность операций при сборке электрических машин после ремонта.
Общая сборка машин переменного тока включает: монтаж подшипников, ввод ротора в статор, запрессовку подшипниковых щитов, измерение воздушных зазоров. Ввод ротора осуществляется теми же приспособлениями, которые применяют при разборке. Большого внимания и опыта эта операция требует при сборке крупных машин, так как даже легкое прикосновение массивного ротора может привести к значительному повреждению обмоток и сердечников.
Последовательность сборки и ее трудоемкость в первую очередь определяются сложностью конструкции электрической машины. Наиболее проста сборка асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Вначале подготовляют к сборке ротор, насаживая на вал шарикоподшипники. Если у подшипниковых опор есть внутренние крышки, сначала их надевают на вал, заполняя уплотнительные канавки смазкой. Подшипники закрепляют на валу стопорным кольцом или гайкой, если это предусмотрено конструкцией машины. Роликовые подшипники разделяются на две части: внутреннее кольцо вместе с роликами насаживают на вал, наружное устанавливают в щит.
После ввода ротора в статор в подшипники закладывают консистентную смазку, щиты надевают на подшипники и вдвигают в корпус центрирующими поясками, закрепляя болтами. Все болты первоначально ввертывают на несколько ниток, затем, поочередно затягивая их в диаметрально противоположных точках, запрессовывают щит в корпус. После сборки проверяют легкость вращения ротора и производят обкатку на холостом ходу, проверяя подшипники на нагрев и шум. Затем двигатель отправляют на испытательную станцию.
Сборку машин постоянного тока начинают с подготовки якоря, индуктора и подшипниковых щитов.
На якорь, состоящий из вала, сердечника с обмоткой, коллектора и балансировочного кольца, напрессовывают вентилятор. На оба конца вала надевают внутренние крышки подшипниковых опор и напрессовывают шарикоподшипники. У роликовых подшипников напрессовывают только внутреннее кольцо. На наружное кольцо подшипника со стороны, противоположной коллектору, напрессовывают щит. В подшипник закладывают смазку и закрывают его наружной крышкой.
Сборка индуктора включает в себя установку в корпус главных и добавочных полюсов с катушками и выполнение между катушечных соединении. Полюса сначала запрессовывают в катушки, устанавливая прокладки, рамки, пружины и др. Катушка или рамка, которая в нее упирается, должна выступать над поверхностью затылка полюса, чтобы обеспечить надежный зажим катушек при затяжке болтов крепления полюсов.
Небольшие полюса с катушками сборщик поддерживает при монтаже рукой, тяжелые полюса сначала закрепляют на приспособлении скобами или другим способом. Приспособление, показанное на рисунке, предназначено для установки полюсов при вертикальном положении корпуса и состоит из круглого основания, центральной штанги для подъема и транспортировки и рычажно-шарнирного механизма, который обеспечивает прижим полюсов после опускания приспособления в корпус под действием собственной массы.
Катушки главных и добавочных полюсов соединяют согласно схеме. В зависимости от класса изоляции места соединений изолируют несколькими слоями лакоткани или стеклолакоткани и поверху защитной лентой. На гибкие выводы в местах прохода их через стенки станины надевают резиновые втулки, предохраняющие изоляцию выводов от повреждения.
Полярность полюсов проверяют в собранном индукторе с помощью компаса. Обмотку подключают к источнику постоянного тока, компас перемещают но окружности вблизи полюсов. Около каждого соседнего полюса стрелка должна поворачиваться на 180°. По ходу вращения в двигателях за главным полюсом следует одноименный добавочный, в генераторах - добавочный другой полярности.
Щит со стороны коллектора подготовляют к сборке, устанавливая в него и соединяя по схеме комплект щеткодержателей.
Общая сборка машин постоянного тока начинается с запрессовки в индуктор переднего (коллекторного) щита. Эта операция выполняется обычно при вертикальном положении индуктора. Щит вставляют сверху и запрессовывают в корпус крепящими болтами. Ввод якоря и запрессовку заднего щита производят при вертикальном или горизонтальном индукторе. При вертикальной сборке якорь со щитом поднимают за рым-болт, который навертывают на резьбовой конец вала.
Сбалансирован ротор или якорь электродвигателя, когда центр тяжести совмещен с осью вращения.
После ремонта ротора или якоря электродвигателя их обязательно необходимо подвергнуть статической, а иногда и динамической балансировке в сборе с вентиляторами и другими вращающимися частями.
И ротор, и якорь электродвигателя состоят из большого количества деталей, поэтому распределение масс в них не может быть строго равномерным. Чаще всего причина неравномерного распределения масс заключается в разной толщине или массе отдельных деталей, наличии в них раковин, неодинаковый вылет лобовых частей обмотки и пр.
Каждая из деталей, входящих в состав собранного ротора или якоря, может быть неуравновешенной вследствие смещения ее осей инерции от оси вращения. В собранном роторе или якоре неуравновешенные массы отдельных деталей в зависимости от их расположения могут суммироваться или взаимно компенсироваться. Роторы и якоря, у которых главная центральная ось инерции не совпадает с осью вращения, называют неуравновешенными.
Неуравновешенность, как правило, складывается из суммы двух неуравновешенностей - статической и динамической.
Вращение статически и динамически неуравновешенного ротора и якоря является частой причиной возникновения вибрации при работе электродвигателя, способной разрушить подшипники и фундамент механизма. Разрушающее воздействие неуравновешенных роторов и якорей устраняют путем их балансировки, которая заключается в определении размера и места неуравновешенной массы.
Балансировка производятся нашими мастерами на специальном оборудовании для выявления неуравновешенности масс ротора (якоря).
Неуравновешенность определяют статической или динамической балансировкой. Выбор способов балансировки зависит от требуемой точности уравновешивания в каждой конкретной ситуации. При динамической балансировке получаются более высокие результаты компенсации неуравновешенности (меньшая остаточная неуравновешенность), чем при статической. При выборе способа балансировки необходимо учитывать много нюансов. Например, статическая балансировка применяется для роторов, вращающихся с частотой, не превышающей 1000 об/мин. Статически уравновешенный ротор (якорь) может иметь динамическую неуравновешенность, поэтому роторы, вращающиеся с частотой выше 1000 об/мин, рекомендуют подвергать динамической балансировке, при которой одновременно устраняются оба вида неуравновешенностей - и статическая и динамическая.
Наши специалисты проходят специальное обучение работе с балансировочными станками и приборами, имеют солидный опыт в балансировке и отлично разбираются во всех механизмах электродвигателей. Обратившись в «Элпромтехцентр», Вы можете быть уверены, что все машины на вашем производстве будут работать четко и без сбоев, ведь мы соблюдаем все правила и гарантируем высокое качество проведенных работ.
Если у Вас есть вопросы по поводу перемотки электродвигателей, Вы хотите получить консультацию, рассчитать стоимость или записаться на ремонт - обращайтесь к специалистам "Элпромтехцентр" в отдел по ремонту электрооборудования.
Большинство станков ремонтных заводов выполнены по принципу измерения величины вектора дисбаланса по максимальному отклонению опор на резонансных частотах вращения. Этим измеряется величина вектора. Направление вектора фиксируется следящей системой по углу поворота проверяемого тела вращения. Показатели суммируются в измерительном устройстве, по взаимной реакции катушек прибора, по принципу электродинамического ваттметра.
Первоначально замеряется существующий дисбаланс. Его коррекция заключается в установке балансировочных грузов предусмотренных чертежом изделия в направлении прямо противоположном измеренному вектору. Либо в небольшом снятии металла в направлении строго соответствующему измеренному вектору.
Грузы в зависимости от конструкции узла закрепляются временно или постоянно. Производится повторный замер вектора и корректировка установленных грузов, либо их, предусмотренное конструкцией, окончательное закрепление, если величина остаточного дисбаланса соответствует допускаемой
Серийно выпущенные станки для динамической балансировки
Весьма широко применяются станки производства Минского станкостроительного завода типа 9717, 9718, 9719. Это оборудование имеет значительные габариты и требует для установки железобетонных фундаментов большого объема. На них осуществляется балансировка деталей и сборочных единиц от 0,5 до 5.0 тонн. Это якоря электрических машин и колесные пары. С середины 80-х годов была изменена конструкция фланцев якорей генераторов. Внешняя поверхность гнезда под установку кольца для центровки выполнена в виде удлиненного бурта цилиндрической формы, которая может непосредственно служить базовой поверхностью при динамической балансировке якоря. Это позволило отказаться от установки дополнительных втулок, уменьшить трудоемкость операции и увеличить ее точность.
Рис.20 Балансировка якоря на станке 9719
Новое поколение станков
В последнее время на заводах появилось новое поколение балансировочных станков предлагаемых сегодня рынком. В частности это станки фирмы «ДИАМЕХ». Особенностью станков является то, что замер дисбаланса производится не за счет максимального отклонения подвижных подшипниковых опор, а за счет реакции жестко закрепленных опор. При этом сама реакция измеряется как величина напряжений тензометрическим способом при помощи встроенных датчиков. Все результаты суммируются и обрабатываются на встроенном в станок компьютере с выводом информации на дисплей.
Данная конструкция станка не требует фундаментов для своего монтажа. Установка станка осуществляется непосредственно на поверхности полов. Габариты этих станков незначительно превышают габариты изделия подвергаемого балансировке.
Рис.21 Динамическая балансировка на станке ВМ3000 фирмы ДИАМЕХ
Весьма характерной деталью для станков нового поколения является отсутствие фундамента и передача детали вращения ременным приводом.
После ремонта роторы электрических машин в сборе с вентиляторами и другими вращающимися частями подвергают статической или динамической балансировке на специальных балансировочных станках. Эти станки служат для выявления неуравновешенности массы ротора, являющейся основной причиной возникновения вибрации при работе машины. Вибрация, вызванная центробежными силами, достигающими при большой частоте вращения несбалансированного ротора значительных величин, может стать причиной разрушения фундамента и аварийного выхода машины из строя.
Для статической балансировки роторов и якорей служит станок (рис. 12, а), представляющий собой опорную конструкцию из профильной стали и установленными на ней призмами трапециевидной формы. Длина призм должна быть такой, чтобы ротор мог сделать на них не менее двух оборотов.
Ширину рабочей поверхности призм станков для балансировки роторов массой до 1 т принимают равной 3--5 мм. Рабочая поверхность призм должна быть хорошо отшлифована и способна, не деформируясь, выдерживать массу балансируемого ротора.
Статическую балансировку ротора на станке производят в такой последовательности. Ротор укладывают шейками вала на рабочие поверхности призм. При этом ротор, перекатываясь на призмах, займет такое положение, при котором его наиболее тяжелая часть окажется внизу.
Для определения точки окружности, в которой должен быть установлен балансирующий груз, ротор 5--6 раз перекатывают и после каждого останова отвечают мелом нижнюю «тяжелую» точку. После этого на небольшой части окружности ротора окажется пять меловых черточек.
Отметив середину расстояния между крайними меловыми отметками, определяют точку установки уравновешивающего груза: она находится в месте, диаметрально противоположном средней «тяжелой» точке. В этой точке устанавливают уравновешивающий груз, массу которого подбирают опытным путем до тех пор, пока ротор не перестанет перекатываться, будучи оставлен в любом произвольном положении. Правильно сбалансированный ротор после перекатывания в одном и другом направлениях должен во всех положениях находиться в состоянии безразличного равновесия.
При необходимости более полного обнаружения и устранения оставшегося небаланса, окружность ротора делят на шесть равных частей. Затем, укладывая ротор на призмах так, чтобы каждая из отметок поочередно находилась на горизонтальном диаметре, в каждую из шести точек поочередно навешивают небольшие грузы до тех пор, пока ротор не выйдет из состояния покоя. Массы грузов для каждой из шести точек будут различными. Наименьшая масса будет в «тяжелой» точке, наибольшая -- в диаметрально противоположной точке ротора.
При статическом методе балансировки уравновешивающий груз устанавливают только на одном торце ротора и таким образом устраняют статический небаланс. Однако этот способ балансировки применим только для коротких роторов и якорей мелких и тихоходных машин. Для уравновешивания масс роторов и якорей крупных электрических машин с большей частотой вращения (более 1000 об/мин) применяют динамическую балансировку, при которой уравновешивающий груз устанавливают на обоих торцах ротора. Это объясняется тем, что при вращении ротора с большой частотой каждый его торец имеет самостоятельное биение, вызванное не-сбалансированными массами.
Для динамической балансировки наиболее удобен станок резонансного типа (рис. 12, б), состоящий из двух сварных стоек 1, опорных плит 9 и балансировочных головок. Головки состоят из подшипников 8, сегментов 6 и могут быть закреплены неподвижно болтами 7 либо свободно качаться на сегментах. Балансируемый ротор 2 приводится во вращательное движение электродвигателем 5. Муфта расцепления 4 служит для отсоединения вращающегося ротора от привода в момент балансировки.
Динамическая балансировка роторов состоит из двух операций: измерения первоначальной величины вибрации, дающей представление о размерах неуравновешенности масс ротора; нахождения точки размещения и определения массы уравновешивающего груза для одного из торцов ротора.
При первой операции головки станка закрепляют болтами 7. Ротор электродвигателем приводится во вращение, после чего привод отключают, расцепляя муфту, и освобождают одну из головок станка. Освобожденная головка под действием радиально направленной центробежной силы небаланса раскачивается, что позволяет стрелочным индикатором 3 измерить амплитуду колебания головки. Такое же измерение производят для второй головки.
Вторую операцию выполняют методом «обхода грузом». Разделив обе стороны ротора на шесть равных частей, в каждой точке поочередно закрепляют пробный груз, который должен быть меньше предполагаемого небаланса. Затем описанным выше способом измеряют колебания головки для каждого положения груза. Самым удоб-ным местом размещения груза будет точка, в которой амплитуда колебаний была минимальной.
Массу уравновешивающего груза Q (кг) определяют по формуле:
где Р--масса пробного круга, К0--первоначальная амплитуда колебаний до обхода пробным грузом, К min-- минимальная амплитуда колебаний при обходе пробным грузом.
Закончив балансировку одной стороны ротора, таким же способом балансируют вторую сторону. Балансировка, считается удовлетворительной, если центробежная сила оставшейся неуравновешенности не превышает 3% массы ротора. Это условие можно считать выполненным, если амплитуда оставшихся колебаний головки балансировочного станка находится в пределах, определяемых выражением:
Где Вр-- масса балансируемого ротора, т.
После окончания балансировки временно установленный на роторе груз закрепляют. В качестве балансировочного груза используют куски полосовой или квадратной стали. Груз крепят к ротору сваркой или винтами. Крепление груза должно быть надежным, так как недостаточно прочно закрепленный груз может в процессе работы машины оторваться от ротора и стать причиной аварии или несчастного случая. Закрепив груз постоянно, ротор подвергают проверочной балансировке, затем передают в сборочное отделение для сборки машины.
Отремонтированные электрические машины подвергают послеремонтным испытаниям по установленной программе: они должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к ней стандартами или ТУ.
На ремонтных предприятиях проводят следующие виды испытаний: контрольные -- для определения качества электрооборудования; приемо-сдаточные -- при сдаче отремонтированного электрооборудования ремонтным предприятием и приеме заказчиком; типовые, после внесения изменения в конструкцию электрооборудования или технологию его ремонта для оценки целесообразности внесенных изменений. В ремонтной практике чаще всего применяют контрольные и приемо-сдаточные испытания.
Каждую электрическую машину после ремонта вне зависимости от его объема подвергают приемо-сдаточным испытаниям. При испытаниях, выборе измерительных приборов, сборке схемы измерений, подготовке испытуемой электрической машины, установлении методики и норм испытаний, а также для оценки результатов испытаний используют соответствующие стандарты и ресурсы.
Если при ремонте машины не изменена её мощность или частота вращения, после капитального ремонта машину подвергают контрольным испытаниям, а при изменении мощности или частоты вращения - типовым испытаниям.