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標題: 單相和三相壓縮機振動不一致問題 [打印本頁]
作者: 蒼狼大地    時間: 2014-10-18 19:38
標題: 單相和三相壓縮機振動不一致問題
各位大蝦，在開發壓縮機時候遇到了一個非常頭疼的振動問題，因為之前不是搞振動，對電機的了解也有限，想請教各位有經驗的大蝦看看是什么問題。@2266998 @偉光 # @  J* Q7 s! m' }9 x

2 a9 X; k# E! T) _% x, v. U背景介紹：) l. T/ j+ U5 x- C. t. O
1.開發三相定速電機壓縮機時，所開發新型號的所有參數（零部件以及裝配參數）都與現有的同一型號單相馬達相同，唯一不同的就是電機定子和轉子。定子和轉子的疊高相同，重量不同。( Y7 v% z; A  @5 V. M# l- k
2.現有的單相壓縮機歷史振動數據很好，65pcs的Peak-Peak平均值為2mils, 振動最大值為2.6，一致性很好。9 R, C5 \4 j5 O" T
3.三相電機的零部件和裝機參數正常，4pcs測試得出的Peak-Peak振動數值為3.0mils，3.4mils，3.5mils，3.5mils。測試在兩個測試臺上校驗，兩個測試臺一致性很好。8 S. N  ]) @; S, |$ r. F3 R. v# d
4.動平衡計算及測試結果：
  p4 _- H8 T8 V! ~       a. 由于單相壓縮機和三相壓縮機運動部件都相同，動平衡計算結果相同，計算顯示壓縮機上部（主軸承處）的不平衡量比底部軸承的不平衡量大。則理論上單相壓縮機和三相壓縮機的振動應該完全相同，且振動分布應該是頂部振動大，底部振動小。
' m" I7 R+ L* x5 Y) y& e       b.單相壓縮機振動測試結果與計算結果相符，頂部振動大于底部振動。( {* z! Q9 M0 s$ z
       c.三相壓縮機的振動測試結果與計算結果嚴重不符，4pcs的振動分布都是底部振動大，頂部振動小。: h, [9 c0 E; l& D: W8 x
* m5 W4 d) g) ]* H( s
分析：
, W. K6 `( A" c( @3 L1.單相壓縮機和三相壓縮機所有影響動平衡的部件相同，理論上振動應該相同，但實際卻完全不同。為什么？憑自己淺薄的知識分析可能原因為：
! f8 g% p. F- A" p1 \- ^. m8 }      a.激勵力不同。電機引起振動可能有機械力和電磁力：
( ?9 r/ I7 m) b8 j+ s" [! R            -機械力來源主要是東不平衡力，從以上分析單相和三相的動不平衡力應該相同。
- K3 z7 c, t: u5 R# g2 w* d            -電磁力：主要是壓縮機的輸出扭矩。# Q  t+ y& y* E0 E# i9 _, f
                   -電磁力大小：輸出扭矩與壓縮機壓縮過程的負載有關，由于壓縮機的測試工況點都相同，頻率轉速相同，負載相同，輸出的扭矩相同，差異也應該不大。& u/ M! q/ N7 h
                   -電磁力輸出的形式：脈沖是否相同？3 k; H, a: |7 |; W: ~
            。。。。。。6 b. u5 E8 W5 {1 X  ]
     b.由于壓縮機的定子和轉子重量差異，影響壓縮機的振動模態，三相壓縮機的振動頻率剛好在其固有頻率上。# E$ T9 ^- D; z: J/ ~; M  B) {
             -后續將測試單相和三相壓縮機的模態。, T% K7 d  e  X& Q
     c.由于定子和轉子的重量不同，導致壓縮機的整機重心變動。若重心上移，整機更加不穩定，底部振動加大。6 Q5 n7 Y# Z% F* r/ o4 _: D
             -目前正在收集數據分析重心的變化情況，但是對是否影響以及如何影響整機的振動機理還不了解。
; P0 I1 N3 s& u) D( S; U  t0 o/ c9 W     d.。。。。。。' o- K: ^; n3 H% G3 x) P# E

; U8 J5 {" c1 B$ B" V2 o& O8 v8 L, F有以下困惑，想請教各位有經驗的大俠：+ s" a% H. Q' \& z' W
1.單相定速電機和三相定速電機的振動是否會不同？, q) x. B5 {9 M% n0 e& |% g8 J( B
2.單相電機和三相電機在激勵力方面是否存在差異？其激勵的形式分別是什么？8 |3 U9 z: i" n' F' E2 u! `
3.分析方向是否正確？是否還有其他的因素沒有考慮到？還需要驗證排除哪些內容？. W5 G1 F2 a3 ^% I' f4 [9 F1 j
# ~1 r9 X. I# ?2 f% f$ U
雖然也在補充電機和振動方面的知識，但是感覺沒有方向，東一榔頭西一棒子，所以懇請各位有經驗的大俠能指點一下方向。在此先感謝了。  \+ m6 p1 O; l9 d8 O/ }
( @8 L$ v3 }% [- h

7 V7 J. G4 U: C4 N
* N5 O* f- b0 T1 z! ]$ Y! t
! ]/ n# x( N$ ~  b* ?/ w
作者: 2266998    時間: 2014-10-19 12:51
仔細看了你的問題，很欣賞你，能自己分析問題，列出問題的家伙現在是少之又少了，你的問題，大致如下. I- f5 M4 A" R$ v0 D
3 @, I& H% w4 o. k5 t
1，單相電機與三相電機，其實是倆東西，其電磁驅動方式就不同，表現為空間矢量有區別，, c1 U% R& \! A0 D& t' j$ O

7 F1 f( P4 `. D; k& g( h2，粗用，有些細節不表現出來，我用小電機帶液壓泵就有這個體會，用單相電機帶，與用三相電機帶，無論是驅動還是振動都有區別，只是我們常規用，不太關心這個，0 l. W0 R1 h5 j: t" W' d; I0 q
7 y$ Z5 K; e- e: Q
3，我玩一些振動問題，以前說過了，也舉過些例子，說說我怎么一步一步玩，你大致參考一下，
* n! U; f2 P$ w: x' L! f! \/ U+ v! d1 G' D  r3 ?6 Y& K4 t, V9 R) o
首先，壓縮機有其固有振動特性， 先分析這個，再分析其在外載荷作用下的特性，特別是不同功率下的特性，
  e; l" U& n  ^. g) g& h9 \: p1 D; |
再就是具體分析電機的特性，這個電機書籍有解釋與介紹，
) d& u1 O/ C  T6 l# x
( G. c% W; E" k+ g之后，把電機與壓縮機‘同軸化處理’，找其在什么時候有什么類型的振動，其振動是如何放大的，這個要細致分析，要列許多圖譜才能知道，我這里說說簡單，做這個，大概要2個月，還得學這些的，知道振動是如何疊加的，外部是如何激烈的，這都是復雜過程，你廠子里面必須有專業工程師才能解決，一般工程師是玩不了這些的，
' {* P2 P$ x1 g
" c1 _( n, [6 A) {! Y1 e核心問題就是，電機怎么振動，壓縮機有什么固有特性，而外激勵是如何放大這個振動的，而這個振動又會反向激勵電機，電機再激勵壓縮機，但這個環節不會無限制進行下去，到某個環節就會因為干擾而衰減，你玩的就是這個，
作者: 蒼狼大地    時間: 2014-10-19 18:34
2266998 發表于 2014-10-19 12:51
) L6 e+ U, c$ T- ~' V) ~仔細看了你的問題，很欣賞你，能自己分析問題，列出問題的家伙現在是少之又少了，你的問題，大致如下  R) R6 P. ^2 v2 p! n
0 p" p# }6 g0 j* ]% H
1， ...
  T, ~3 x9 \9 X7 F# }) q
非常感謝八爺的回復，幫助我又理了一邊思路，非常感謝。
- X6 H7 k/ H* R! {& q( {3 _
- G. x+ T" [1 @; v- }接下來還是分析壓縮機的固有振動特性，壓縮機振動模態的變化。同時補充一些電機的知識，因為不了解電機，對與電機的激勵力和電機特性不了解，所以這塊暫時沒有太多想法，不過也剛好作為一個契機加強一下振動和電機方面的知識學習。
6 r$ d. o/ F* N& P我們工廠有專門的噪聲和振動工程師，也能配合我幫助分析，但是作為項目責任人，首先自己還是必須熟悉這個對象，理清楚方向以后振動工程師才能介入進來。
" Q! ^1 ^5 F) |! _- E& t" u' n7 I, D
有一個地方完全沒有概念，請教八爺：什么是電機和壓縮機同軸化處理？如何做這個同軸化處理？& D% n9 k3 D4 ]

; d7 {0 }- \6 V1 g% y( x$ S/ J8 j+ Y+ Z9 n' E4 o/ C+ V' G7 G
作者: 超越自己    時間: 2014-10-19 19:59
蒼狼大地 發表于 2014-10-19 18:34 7 L2 q7 g' ?; i; G5 N( ]5 v
非常感謝八爺的回復，幫助我又理了一邊思路，非常感謝。
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* e" Z# b+ Z: ]接下來還是分析壓縮機的固有振動特性，壓縮機 ...

* u. E1 {6 j1 @2 c# d( c我理解的同軸化就是把電機到壓縮機的傳動都整合到電機軸上，利用慣量相等一系列公式，等量處理，“省”去中間環節。+ l, o* j, f- G: W5 m0 E$ M
作者: dhihi    時間: 2014-10-19 22:45
超越自己 發表于 2014-10-19 19:59
% x2 P8 n/ N/ \. U1 R8 `9 B我理解的同軸化就是把電機到壓縮機的傳動都整合到電機軸上，利用慣量相等一系列公式，等量處理，“省”去 ...

) B5 R, w5 I* ~/ d( M) s" D# X0 W好久沒看到前輩了！
7 o, V5 p' o6 b! B& C
作者: 蒼狼大地    時間: 2014-10-20 06:59
超越自己 發表于 2014-10-19 19:59 " i4 q' h' |+ F3 n0 W3 p
我理解的同軸化就是把電機到壓縮機的傳動都整合到電機軸上，利用慣量相等一系列公式，等量處理，“省”去 ...
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理解了，類似于力學上求等效載荷，不過對具體怎么算沒有算過，得嘗試一下。* Y( _$ Z) X6 K) C3 g; b
作者: 右耳    時間: 2014-10-21 00:01
xuexi
作者: jeromedeng    時間: 2014-10-23 13:20
學習下，+ s( C! R( `: V5 s5 u3 y' ~
最近也在看Rao的機械振動~
作者: 阿哲J    時間: 2014-10-28 12:47
不斷學習
作者: 人大太犬    時間: 2014-10-29 17:34
本帖最后由 人大太犬 于 2014-10-29 18:11 編輯
, V/ N" @  c4 C4 p+ Q/ A6 K# @8 H/ k0 Q* Q& R7 o, }$ L
三相電機分同步和異步兩種但是定子是一致得，通過3個彼此相差120度得電壓合成一個勻速旋轉得磁場，單相交流電機就不太一樣，沒有真正得旋轉磁場，磁場就是在一條線得方向向上正負變化不斷（部分看法認為是2個等強度反向旋轉磁場得合成量),至于樓主所說得速度頻率差不多得情況下，轉矩應該差不多，樓主大概是根據功率等于轉速與轉矩之積得到得吧？但是事實上電機得輸入和輸出功率不完全相等，要考慮定子銅耗，轉子銅耗和鐵耗，風磨雜散損耗等等，根據不同得電機類型具體計算還是有區別得，即使同為一種類型得電機也會有區別（比如都是感應電機，電機設計還得分為好幾類，轉矩轉速特性曲線也不一樣得)@蒼狼大地
作者: 蒼狼大地    時間: 2014-10-30 20:11
人大太犬 發表于 2014-10-29 17:34
* P3 ?8 @  ?. _. e% |  V三相電機分同步和異步兩種但是定子是一致得，通過3個彼此相差120度得電壓合成一個勻速旋轉得磁場，單相交流 ...
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謝謝人兄的回復，有幾個問題想請教：
! q9 @/ ~& c5 g5 Y1. 單相電機和三相電機在轉矩脈動上差別大嗎？
0 |2 {) H# N9 ^& E我是從負載端反推電機的Torque，因為壓縮機的負載以及轉速都相同，計算出來的Torque曲線也相同，但是不知道從微觀上看電機的Torque是否存在脈沖，從而影響到電機的振動。我知道單相馬達在啟動過程中振動是比三相馬達要大的，但是在運行過程中振動情況如何，到目前為止沒有查到相關的資料。+ N$ O& H3 l& `1 w: @6 s& I; P. F
2. 單相和三相在電磁力的大小和方向上有多大差別？在均勻磁場條件下定轉子之間的存在額外的作用力嗎？電磁力通常為高頻，對50HZ下運轉的壓縮機振動影響會大嗎？
9 K, q( N% D2 Y- g# ]+ C9 U( ^從目前看到的資料看，若磁場分布均勻，則電磁力均勻，不會對電機產生額外的電磁力。而電磁力分布不均勻主要由比如氣隙不均勻引起，單相65pcs的振動都低，而且一致性很好，三相4pcs的振動都超，一致性也很好，轉子質量以及裝配上引起氣隙不均勻的可能性基本可以排除。: x3 V0 G8 t& f( Z2 w9 j* k  P
3. 目前沒有詳細計算三相電機和單相電機在效率上的不同，電機的輸出端我們有效率這個測試數據，回頭我查一下。但我的問題是，電機振動對電機效率的敏感程度如何？效率歸根結底也應該是通過Torque來對振動進行影響的吧，單純的效率對振動有意義嗎？目前我對這方面沒有什么知識，也很少相關的資料。1 @. w/ ?1 z5 m6 C& Q
4. 通過測試壓縮機模態，三相壓縮機的固有頻率為40HZ，單相壓縮機的固有頻率為42HZ，單相電機比三相電機還更加靠近50HZ激勵頻率。因為隔振系統兩者都相同，如果激勵相同的話，推論應該是單相壓縮機比三相壓縮機振動更大，但測試結果確實三相振動比單相大。所以現在還是準備想找激勵方面的原因，但是因為缺乏這塊的知識，所以需要多向人兄請教。. n! I, [6 Y+ {+ ?

3 `$ n# M' J8 Y. K- D2 P5 z  q非常感謝。6 K8 E, M; \, K

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作者: 人大太犬    時間: 2014-10-30 21:07
蒼狼大地 發表于 2014-10-30 20:11 3 k9 J0 m5 i$ C9 S
謝謝人兄的回復，有幾個問題想請教：, x, h1 ]# a# z! g! o$ B9 ^
1. 單相電機和三相電機在轉矩脈動上差別大嗎？6 C7 A- }' L4 N; M9 k
我是從負載端反推電 ...

% J. k+ Q. J& N7 ]- I2 M8 T事實上我對樓主所描述得現象也很好奇，單項電機存在2倍定子頻率得脈動轉矩，雖然不影響平均轉矩，但是確會增大電機的噪聲，一般來說規格相同的情況下單項電機的噪聲會比較大一些。可是帖子中的描述卻不是這樣，感覺像是電機處于沒有正常運行的狀態下，個人猜測是超出了牽出轉矩。樓主的電機具體是同步電機還是異步電機？如果是同步電機那么在超出同步轉矩時定子磁場和合成磁場的位置鎖定關系會發生改變，產生磁極打滑伴有嚴重得震動，如果是異步電機可能會直接產生封堵（正常情況下異步電機轉子機械速率和定子電頻率也不相同，若二者相同則異步電機不能產生轉矩
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補充內容 (2014-10-31 18:34):$ |6 N8 t$ l8 n: B) M3 v
@蒼狼大地
作者: 人大太犬    時間: 2014-10-31 18:36
人大太犬 發表于 2014-10-30 21:07 : @2 ^! ]  G: y- P2 D! B& N
事實上我對樓主所描述得現象也很好奇，單項電機存在2倍定子頻率得脈動轉矩，雖然不影響平均轉矩，但是確會 ...

: C: P* d: d* j; M; [不知道我回復的是否有意義，邏輯稍混亂請大俠海涵 @蒼狼大地0 L( k. n- f1 Z# v; c, T/ O- v  b
作者: 蒼狼大地    時間: 2014-10-31 20:02
人大太犬 發表于 2014-10-30 21:07 7 J8 l' M9 C# j! e4 }5 C
事實上我對樓主所描述得現象也很好奇，單項電機存在2倍定子頻率得脈動轉矩，雖然不影響平均轉矩，但是確會 ...

5 K5 ~) {0 |* c1 Y. U& {2 G) X* \謝謝人兄的回復，我也是碰到了這個問題非常奇怪，跟很多人交流以后也都覺得非常奇怪，所以拿出來和大家一起探討，包括請教八爺，大家有機會共同學習和進步。3 o( e* N4 T, }
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1. “單項電機存在2倍定子頻率得脈動轉矩”這個作何理解？有點不理解，望兄弟詳解。  y# ]8 V! }: u6 ~+ K0 H( `, x: i% Y
在啟動階段單相的振動和噪聲可能會大于三相，在運行階段轉矩也有較大差異？
7 k5 ]8 ]$ I9 K) `" i& t/ @1 E& g0 h2 D: N+ r
2. 電機在正常的運行狀態下，因為整機的輸出性能都OK，而且都是批量有這個問題，不太可能電機的功率或者輸出有問題。
' b' K/ M1 t' l! `) P7 z
) |2 L! e4 a# r! H+ T; e3. 電機為感應電機（Induction Motor）, 異步電機。現在在測試單相和三相電機的轉速，看轉差率上的差異。
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作者: 人大太犬    時間: 2014-10-31 20:54
單相電機定子磁場是在一條直線上像彈簧一樣運動的，可以看成是一個逆時針和一個順時針的等強磁場圍繞著同一個軸旋轉，合成磁場就是前面說的那中“彈簧”的狀態了，每一個電周期，磁場方向發生2次變化，這就是所謂的定子頻率2倍的脈動，而在正常運行狀態下定子磁場就是這么運動的所以脈動現象會一直存在，比如電頻率為50hz，脈動頻率大概在100左右吧。（也希望樓主能夠告訴我是否再這個頻率有震動）' b. x9 G% |7 y8 q/ a
三項電機有3組饒組空間位置上同軸但相差120度，運行時候在三組繞組加上等幅值同頻率但是彼此相位相差120度的三項交流電，三組勵磁繞組就能產生三個強度正弦變化的磁場，因為磁場是矢量，通過計算，就會發現合成磁場是一個強度不變，繞軸勻速旋轉的磁場（同步電機與異步電機定子結構原理相同）% S4 B* t; R& w) M( ~- h
相比來說三項異步電機磁場就像是用線系住小球，然后甩成一個圓，單項電機磁場就是把小球上下甩，球就不斷上下運動。" [9 R8 ~" x7 i$ z
兩種電機的轉速轉矩特性曲線有一些相似，但是也有區別，用平板上網不知道咋發圖片。所以不知道咋說這個問題。' N- O$ j! V3 \; ^* r* ?; a
再電機的資料上很特別的指出單項電機噪聲會比較厲害，但是對其他所有別的電機都沒有特別指出來，關于三項電機振動噪聲的資料與實例我也沒見過，這點想求助@2266998    大俠了! q: h7 U5 H( ]+ z) [$ ^
由于我只是讀了一部分電機的資料加上不太明白機械的一些東西，所以有些問題我的理解實在有限，見諒
' U* l0 D: m8 k: O; t/ T. _
5 W+ g& R* ^7 o# @* ^% J4 q; _- c/ b; i% _6 S; `5 ?$ n' e7 G

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