Осевое смещение вала электродвигателя

Неисправности электрических машин — Осевой сдвиг и осевые колебания ротора

Содержание материала

4-8. ОСЕВОЙ СДВИГ И ОСЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ РОТОРА
Осевые сдвиги и осевые колебания ротора (якоря) наблюдаются главным образом при эластичных муфтах. При жестких муфтах осевым сдвигам может препятствовать другая машина агрегата.
4-8-1. Ротор (якорь) смещен в сторону одного из подшипников. При возбуждении вращающегося генератора или при пуске двигателя в ход происходит устойчивое смещение ротора (якоря) до упора в сторону одного из подшипников, которое сохраняется при холостом ходе и при нагрузке. Ротор (якорь) вращающегося невозбужденного генератора или двигателя при выбеге имеет нормальный осевой разбег в обе стороны.
Несовпадение магнитных осей статора (магнитной системы) и ротора (якоря) из-за неправильной установки статора (магнитной системы).
Установить статор (магнитную систему) в такое положение, чтобьтйри холостом ходе и при нагрузке генератора или Двигателя ротор (якорь) имел равномерный разбег в обе стороны. Такое положение соответствует совпадению магнитных осей статора и ротора (рис. 4-13). Для этого следует передвинуть статор (магнитную систему) в сторону, противоположную сдвигу ротора (якоря). 4-8-2. Осевой сдвиг ротора (якоря) появляется после некоторого периода нормальной работы машины. Сдвиг ротора (якоря) непостоянен: иногда усиливается или уменьшается, иногда совершенно исчезает, а затем появляется вновь. В некоторых случаях появляются осевые колебания ротора (якоря), увеличивающиеся при уменьшении нагрузки и достигающие наибольшей величины при холостом ходе генератора или при выбеге ротора двигателя, т. е. при отсутствии электромагнитных сил, приложенных к ротору (якорю).
А. Нарушена центровка агрегата, например, вследствие неравномерой осадки фундамента, износа подшипников и пр.
Проверить и исправить центровку агрегата.
Отремонтировать подшипники и установить нормальный зазор между шейками вала и вкладышами подшипников.

4-13. Совпадение магнитных осей статора и ротора

Б. Неравномерно сработались соприкасающиеся части в кулачковой, пальцевой или пружинной муфтах. Недостаточна смазка. Имеют место коррозия, заедание в соприкасающихся частях полумуфт, забоины, заусенцы на рабочих поверхностях кулачковых и пружинных муфт.
При всех этих неисправностях появляется осевое усилие, сдвигающее ротор. Так, при неравномерном срабатывании рабочих поверхностей кулачковой муфты происходит их скашивание (рис. 4-14) и они становятся непараллельными оси вращения. В этом случае сила Р> действующая между полумуфтами, не будет перпендикулярна оси вращения. Эту силу можно разложить на две составляющие, из которых сила N будет перпендикулярна оси вращения, а сила Т — параллельна этой оси. Сила Т и производит осевой сдвиг ротора.
Тщательно очистить соприкасающиеся поверхности полумуфт от ржавчины, устранить забоины и заусенцы. Пригнать кулачки в кулачковой муфте. В случае повышенного износа зубцов пружинной муфты заменить ее. Следует отметить, что осевой сдвиг и осевые колебания ротора (якоря) электрической машины могут быть вызваны неисправностью приводного двигателя или приводимого механизма. Чтобы в сомнительных случаях безошибочно определить причину неисправности, следует разъединить машины агрегата и пустить в ход только электрическую машину. Нормальная работа одиночной электрической машины показывает, что причина сдвига ротора (якоря) находится не в ней.

Рис. 4-14. Положение рабочих поверхностей кулачков, звездочек и полумуфт: а — в нормальных условиях; б — при скошенных рабочих поверхностях 1 — кулачок полумуфты; 2 — кулачок звездочки

Если сдвиг ротора (якоря) является следствием несовпадения магнитных осей статора и ротора (якоря), то он будет наблюдаться и при работе одиночной электрической машины.
О причинах осевого сдвига ротора турбогенератора см. в § 3-17.

Источник

Сборка электродвигателей после ремонта

Сборка подшипниковых узлов

На вал ротора напрессовывают подшипники. Шариковые подшипники устанавливают целиком. При установке роликовых подшипников насаживают на вал внутреннее кольцо с телами качения, а внешнее кольцо устанавливают в подшипниковый щит. Перед насадкой на тщательно протертые поверхности наносят тонкий слой смазки. Принятые в электрических машинах способы неподвижной посадки внутреннего кольца на вал указаны в таблице ниже.

Внешнее кольцо устанавливают в посадочное гнездо подшипникового щита с подвижной посадкой (скользящей или движения). Перед сборкой посадочные поверхности протирают и смазывают. В тех случаях, когда у подшипников имеются внутренние крышки, их устанавливают на вал до посадки подшипников.

Рис. 113. Приспособление для насадки подшипников качения

Подшипники небольших диаметров насаживают на вал в холодном состоянии, для чего используют монтажную трубу 2, передающую ударные усилия запрессовки только на внутреннее кольцо подшипника 1 (рис. 113). Трубу снабжают медным кольцом 2 и сферическим оголовком 4, способствующими центрированию ударного усилия. Подшипники более крупных размеров устанавливают с предварительным нагревом до 80—100 С в масляной ванне или индукционным способом, сокращающем время нагрева в 2 — 3 раза. Для посадки применяют прессы с передачей усилия на внутреннее кольцо подшипников через монтажные стаканы. Внутреннее кольцо подшипника должно плотно прилегать к заплечику вала; наружное кольцо — легко вращаться от усилия руки.

Неразъемные вкладыши подшипников скольжения запрессовывают в посадочные гнезда подшипниковых щитов и фиксируют стопорным винтом. Для этого применяют те же приспособления, что и при разборке. При посадке вкладышей смазочные кольца в резервуаре щита располагают в прорези участка шейки вала. Для крупных вкладышей используют прессы.

При проверке зазоров их размер, измеренный с помощью щупов, сравнивают с заводскими данными. Подшипники качения устанавливают так, чтобы один из них имел возможность перемещаться в подшипниковом щите на 0,5—1,5 мм в осевом направлении. Если зазор уменьшить, то удлинение вала при нагреве повлечет заклинивание подшипников.

Ротор вводят в статор, используя те же способы и приспособления, что и при выводе ротора. В подшипники качения закладывают смазку. Подшипниковые щиты устанавливают на подшипники, вал вывешивают подъемными устройствами и удаляют из-под ротора картонную прокладку. При установке на вал щитов с подшипниками скольжения смазочные кольца выводят из прорези вкладыша, чтобы не повредить их валом. Совмещают риски на станине и щитах, крепят щиты к станине крепежными болтами. Подъемные приспособления снимают. Затем проверяют свободу вращения ротора и затягивают крепежные резьбы щитов. Устанавливают мелкие детали (фланцы, крышки) и заливают масло в подшипники скольжения.

Напрессовывают на рабочие концы валов соединительные или передаточные детали (полумуфты, шкивы, тормозные диски, шестерни). Успешность центровки вала электродвигателя с валом производственного механизма или с валом редуктора прямо зависит от точности посадки соединительных деталей. Посадку выполняют как в холодном состоянии, так и с нагревом до 200—300 С.

После сборочных операций проводят замер воздушных зазоров. В машинах постоянного тока воздушные зазоры измеряют под серединой каждого полюса с обоих торцов машины. В машинах с петлевой обмоткой якоря зазоры под главными полюсами могут отличаться от среднеарифметического значения не более чем на 10% (при нормальном зазоре 3 мм и ниже) и не более чем на 5 % (при нормальном зазоре выше 3 мм). Эти допуски вдвое больше для машин с волновой обмоткой якоря. Под серединами добавочных полюсов во всех случаях отклонения воздушных зазоров должны быть не более 5 % от среднеарифметической суммы всех зазоров.

В асинхронных машинах зазоры измеряют на обоих торцах машины в диаметрально противоположных точках окружности расточки статора по обеим осям симметрии. При больших диаметрах ротора зазор измеряют в восьми точках окружности ротора. Отклонения воздушных зазоров от среднеарифметического в асинхронных машинах должны быть не более 10% Для всех машин зазор в каждой из намеченных точек измеряют трижды, последовательно поворачивая ротор вокруг оси на 120°.

Обкатку электродвигателя производят на холостом ходу, контролируя ток холостого хода, нагрев подшипников и шумы. После обкатки повторно контролируют воздушные зазоры нагретой машины.

Проверку осевых зазоров (осевой разбег ротора) в подшипниках скольжения или измерение осевого температурного зазора проводят между наружным кольцом и крышкой подшипника в одном из шарикоподшипников. Осевой разбег ротора определяют смещением вала вдоль оси до упора сначала в одну, а затем — в другую сторону при неподвижном роторе. В обоих случаях измеряют расстояние от риски, специально нанесенной на доступную часть вала, до корпуса подшипника. Разность результатов измерений составляет осевой разбег ротора, равный удвоенному осевому зазору.

Односторонние осевые зазоры, которые должны быть одинаковы, измеряют на холостом ходу. Для этого смазанный торец надежно укрепленного деревянного бруска упирают в торец вращающегося вала и смещают ротор до упора. То же проделывают с другого конца вала. В обоих случаях измеряют расстояние от риски до корпуса подшипника перед нажатием на вал и во время него. Разности между результатами этих измерений равны соответствующим осевым зазорам.

При невозможности измерения осевых зазоров на вращающемся роторе их ориентировочно оценивают по осевому разбегу ротора. Результаты измерения осевого зазора сравнивают с допустимыми значениями.

Температурный зазор шарикоподшипника, обеспечивающий свободное удлинение вала при нагреве, может быть определен по формуле: а = 12tl10 -6 + 0,15, мм, где: t — наибольший перепад температур вала, °С; l — длина вала между шарикоподшипниками, мм. Ориентировочно, в среднем а = 1,3 мм на каждые 1000 мм расстояния между опорами.

Особенности сборки двигателей постоянное тока

Особенности сборки двигателей постоянное тока состоят в сборке индуктора (станины с полюсами), сборке щеточного механизма на переднем щите, а также установке траверсы в нейтральное положение и расстановке щеток на коллекторе.

Полюсы собирают со станиной обычно при вертикальном положении ее оси, так как в этом случае удобнее использовать грузоподъемные устройства для тяжелых полюсов. При разъемных станинах проще собирать индуктор в горизонтальном положении.

При установке полюсов выверяют положение их сердечников по радиусам и равенство полюсных делений по окружности машины. Выверенные полюсы с обмотками закрепляют на станине и выполняют межкатушечные соединения в соответствии со схемой. Затем с помощью магнитной стрелки контролируют полярность полюсов при питании системы возбуждения от источника постоянного тока пониженного напряжения. В двигателях постоянного тока в направлении вращения за главным полюсом следует одноименный добавочный (в генераторах — противоположной полярности).

При вертикальной сборке передний щит с установленным на нем щеточным механизмом устанавливают сверху в центрирующие заточки вертикально расположенного индуктора и затягивают крепежные болты. Индуктор со щитом поворачивают свободным торцом вверх. Якорь, собранный с задним щитом, вводят в расточку полюсов индуктора сверху свободным концом вала в подшипник переднего щита и запрессовывают в корпус крепежными болтами заднего щита. Для строповки задний конец вала якоря в этом случае должен иметь резьбу, на которую навертывают сборочный рым-болт. Двигатель переводят в горизонтальное положение, устанавливают траверсу со щетками в нейтральное положение и располагают щетки на коллекторе по правилам, рассмотренным ранее. Затем выполняют операции, описанные для асинхронных двигателей. Ввод якоря в индуктор может быть осуществлен и в горизонтальном положении по общим правилам.

Источник

Нормы смещения вала в осевом направлении в подшипниках скольжения электрических машин

Таблица 5.4.1.7-2 Нормы сопротивлений изоляции

Таблица 5.4.1.7-3 Нормы собственной вибрации электрических машин

Частота вращения,

Размах собственных вибраций, мм

Примечание. Пределы допустимых вибраций определяются наибольшим размахом (удвоенная амплиту­да колебаний) собственных колебаний электрических машин, указанных в таблице.

сигнализацией — проверяются в действии вместе с первичными двигателями. При осмотре глав­ных генераторов, возбудительных агрегатов, пре­образователей проверяются:

состояние станин, подшипниковых щитов и подшипников;

продольное смещение якоря или ротора в подшипниках скольжения (смещение не должно превышать значений, указанных в табл. 5.4.1.7-1);

зазоры в подшипниках электрических машин гребной электрической установки (зазоры должны соответствовать данным завода-изготовителя);

воздушные зазоры машин (зазоры должны соответствовать данным завода-изготовителя, предельно допустимые отклонения указаны в 5.4.1.7);

изоляция подшипников гребных двигателей и главных генераторов ГЭУ;

состояние поверхностей коллекторов и кон­тактных колец (см. 5.4.1.8);

положение траверсы в соответствии с им­еющейся отметкой, состояние щеток и щеточного аппарата;

наличие и состояние измерительной и кон­трольной аппаратуры (датчиков температуры, реле давления масла и воды, сигнализации появ­ления воды и т.п.), а также элементов подогрева;

наличие и состояние запасных частей.

При осмотре должно быть обращено внима­ние на выявление возможных трещин в станинах и валах роторов и якорей и в подшипниковых щитах машин, повреждения слоя покровного лака обмоток статора, якоря и полюсных ка­тушек, расположенных вне пазов и в бандажах лобовых частей ротора и статора, заусенцев и других дефектов внутренних поверхностей обойм щеткодержателей.

5.4.2.2При испытании гребной электрической
установки на постоянном токе проверяются:

электр остартерный пуск первичных двигате­лей (если он предусмотрен);

пуск и реверс гребных электродвигателей на минимальной частоте вращения, работа ГЭУ на всех положениях переключателя режимов на основном возбудительном агрегате и других основных вспомогательных механизмах, а также на резервном возбудительном агрегате и резерв­ных вспомогательных механизмах;

управление гребными электродвигателями со всех постов управления;

действие всех видов защиты, предусмотрен­ных в схеме электродвижения;

действие блокировок и сигнализации, предус­мотренных в схеме электродвижения.

5.4.2.3Проверка в действии гребной элек­
трической установки на переменном токе произ-

Правила классификационных освидетельствований судов

водится так же, как и проверка в действии гребной электрической установки постоянном токе.

пуск и реверс гребных электродвигателей от двух дизель-генераторов и от одного (если такой аварийный пуск гребных электродвигателей пре­дусмотрен), а на судах, где первичными двига­телями генераторов являются турбины, — пуск и реверс каждого гребного электродвигателя от своего генератора и двух электродвигателей от одного генератора;

блокировка пускового устройства с машин­ным телеграфом (если она предусмотрена);

изменение частоты вращения гребных элек­тродвигателей изменением частоты вращения первичных двигателей.

5.4.3 Основные и аварийные источники элек­трической энергии.

5.4.3.1Основные и аварийные источники
электрической энергии (если они не являются
аккумуляторными батареями) проверяются
вместе с первичными двигателями при макси­
мально возможной нагрузке генераторов.

5.4.3.2При испытании генератора с привод­
ным двигателем проверяются:

допустимые пределы изменений частоты вращения первичного двигателя на холостом ходу дистанционным воздействием на регулятор с главного распределительного щита. Пределы изменений должны быть не менее —20% — + 10% от номинальной частоты вращения;

действие регулятора возбуждения ;

степень искрения на коллекторе в машинах постоянного тока и на кольцах в машинах переменного тока при нагруженном генераторе;

нагрев подшипников, который должен быть не выше 80°С для подшипников скольжения и 100°С для подшипников качения;

изменение напряжения при изменении нагрузки от нуля до максимально возможной, при этом нап­ряжение не должно изменяться более, чем на +2,5% от номинального для основных, и более, чем на + 3,5% от номинального для аварийных генерато­ров переменного тока;

изменение частоты вращения и время ее восстановления при сбросе и набросе нагрузки. Мгновенное изменение частоты вращения не должно превышать 10% от номинальной, а установившаяся частота вращения не должна отличаться от номинальной более чем на 5%;

время достижения установившейся частоты вращения не должно превышать 5 с.

При параллельной работе генераторов про­веряются:

включение генераторов на параллельную ра-

распределение активных и реактивных нагрузок при сбросе и набросе нагрузки на генераторы, создаваемой судовыми потребителями в пределах 20% от номинальной до максимально возможной;

перевод нагрузки с одного генератора на другой;

защита от минимального напряжения и защи­та от перегрузки;

защита от обратной мощности (для генера­торов переменного тока) либо от обратного тока (для генераторов постоянного тока).

Защита должна срабатывать с выдержкой времени 6 — 10 с при достижении обратной мощности или тока не более 15% от их номи­нальных значений.

5.4.3.3Аварийный генератор с первичным
двигателем проверяется, как указано в 5.4.3.2 (за
исключением параллельной работы, распределения
нагрузок, перевода нагрузки и защиты от обратной
мощности), и, кроме того, проверяются:

автоматический и ручной пуск, если он пре­дусмотрен (производится по 3 раза);

суммарное время автоматического пуска ди­зеля и приема нагрузки генератора (не должно превышать 45 с);

если не предусмотрено эффективное ручное пусковое устройство, проверяется второй источ­ник энергии для производства дополнительных трех пусков в течение 30 мин;

автоматическое включение аварийных потре­бителей;

возможность подачи питания на потребителя для оживления энергетической установки судна (если она предусмотрена);

звуковая и световая сигнализация.

5.4.3.4Если основным или аварийным источ­
ником электрической энергии являются акку­
муляторные батареи, то при этом проверяются:

правильность установки, подключения и кре­пления аккумуляторных батарей;

исправность и соответствие требованиям ос­вещения, отопления и вентиляции аккумулятор­ного помещения;

разряд по прямому назначению в течение регламентированного времени с целью контроля напряжения на батарее и ее емкости;

заряд на всех ступенях зарядного тока, отсутствие нагрева контактов аккумуляторов и зарядного щита;

срабатывание защиты от обратного тока (для электромашинных агрегатов);

автоматическое включение аккумуляторных батарей, являющихся аварийным (аварийным переходным) источником электрической энергии при исчезновении напряжения судовой сети;

Часть П. Проведение и объемы освидетельствований

параллельная работа зарядных устройств (если она предусмотрена);

плотность и уровень электролита в аккумуля­торах;

блокировка искусственной вентиляции с зарядным устройством;

состояние стеллажей и крепление аккумуля­торов;

состояние вентиляционных каналов и отвер­стий, предупредительных надписей;

состояние взрывозащищенной осветительной арматуры.

Должно быть обращено внимание на плот­ность и уровень электролита в аккумуляторах и проверено наличие инструкции по эксплуатации аккумуляторов.

5.4.4 Устройства преобразования электричес­
кой энергии, предназначенные для потребителей
ответственного назначения.

5.4.4.1Силовые статические преобразователи.
При испытании силовых статических прео­
бразователей проверяются:

воздушное охлаждение (естественное или при­нудительное),

защита, звуковая и световая сигнализация о превышении максимально допустимой темпера­туры охлаждающей среды на выходе системы для преобразователей с принудительным охлаждением;

световая сигнализация о включенном и вык­люченном состоянии силовых цепей и цепей управления.

5.4.4.2 Электромашинные преобразователи.
При испытании проверяются:

степень нагрева подшипников; работа пускорегулирующих и распредели­тельных устройств.

Источник