Nützliche Tipps | Ursachen für Vibrationen in Motoren und Reparaturmethoden!

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Der Inhalt dieses Artikels befasst sich mit den Ursachen für Vibrationen in Motoren sowie mit Methoden zur Reparatur. Es handelt sich um sehr nützliche Erfahrungsberichte, die hoffentlich bei Ihrer Arbeit und Ihrem Lernen helfen werden. In der Regel verursachen Motoren mit mehr als 8 Polen keine Vibrationen aufgrund von Qualitätsproblemen bei der Herstellung. Vibrationen treten häufig bei 2–6-poligen Motoren auf, GB10068-2000. „Schwankungsgrenzwerte und Prüfverfahren für Drehstrommotoren“ legen die Schwankungsgrenzwerte für Motoren mit unterschiedlicher Mittelhöhe auf einer festen Grundlage, die Messverfahren sowie die Kriterien zur Beurteilung der Festigkeit der Grundlage fest. Anhand dieser Kriterien kann festgestellt werden, ob ein Motor den Anforderungen entspricht. I. Schäden durch Vibrationen des Elektromotors
Vibrationen des Elektromotors führen dazu, dass die Isolierung der Windungen sowie die Lebensdauer der Lager verkürzt werden. Zudem wird die normale Schmierung der Gleitlager beeinträchtigt. Die Vibrationen vergrößern außerdem die Spalten in der Isolierung, wodurch Staub und Feuchtigkeit eindringen können. Dadurch sinkt der Isolierwiderstand und die Leckströme nehmen zu. In schweren Fällen kann es sogar zu einem Durchbruch der Isolierung kommen. Außerdem erzeugen die Elektromotoren Vibrationen, die dazu führen können, dass die Rohre des Kühlsystems reißen oder dass die Schweißstellen aufbrechen. Zudem kommt es zu Schäden an den belasteten Maschinenteilen, wodurch die Genauigkeit der Werkstücke beeinträchtigt wird. Alle mechanischen Teile, die von den Vibrationen betroffen sind, werden ebenfalls verschlissen. Dadurch können die Befestigungsschrauben locker werden oder sogar abbrechen. Die Vibrationen des Elektromotors können wiederum zu einer übermäßigen Abnutzung der Kohlebürsten und Schleifringe führen. In schweren Fällen kann es sogar zu Funkenbildung kommen, wodurch die Isolierung der Schleifringe zerstört wird. Der Elektromotor erzeugt dabei viel Lärm. Solche Probleme treten in der Regel auch bei Gleichstrommotoren auf. Zweitens: Ursachen im Zusammenhang mit Vibrationen – es gibt hauptsächlich drei Möglichkeiten: Elektromagnetische Ursachen ； Mechanische Ursachen ； Gründe im Bereich der mechanisch-elektrischen Kombination. 　1. Gründe im elektromagnetischen Bereich 1) Stromversorgung: Ungleichgewicht der Dreiphasenspannung, Betrieb des Dreiphasenmotors mit fehlender Phase. 2) Im Bereich des Stators: Der Statorkern wird elliptisch, ist verschoben oder locker; es kommen zu Unterbrechungen in den Statorwindungen, zu Kurzschlüssen zwischen den Windungsspulen sowie zu Fehlverbindungen. Zudem ist die Spannung in den drei Phasen des Stators ungleichmäßig. Typisches Beispiel: Vor der Wartung des Lüftermotors im Dampfkesselraum wurde festgestellt, dass sich roter Staub im Statorkern befand. Es wurde vermutet, dass der Statorkern locker war. Da dies jedoch nicht zu den Arbeiten gehört, die im Rahmen einer regulären Wartung durchgeführt werden, wurde nichts unternommen. Beim Testlauf nach der Wartung ertönte ein lautes Summen vom Motor. Nach dem Austausch des Stators wurde das Problem beseitigt. 3) Rotorfehler: Der Rotorkern wird elliptisch, ist verzogen oder locker. Löcher zwischen den Rotorstäben und den Endringen, gebrochene Rotorstäbe, falsche Wicklung, schlechter Kontakt der Bürsten usw. Typisches Beispiel: Bei der Betriebsüberwachung des Zahnkreissägemotors in der Schwellenfertigung wurde festgestellt, dass die Stromstärke im Stator des Motors hin und her schwankte. Zudem nahm die Vibration des Motors allmählich zu. Aufgrund dieser Symptome wurde vermutet, dass es zu Rissen oder Brüchen in den Rotorstreben kommen könnte. Nach dem Demontieren des Motors stellte sich heraus, dass es insgesamt 7 Brüche in den Rotorstreben gab. Bei zwei besonders schwer betroffenen Streben waren sowohl die Seitenflächen als auch die Endringe vollständig gebrochen. Würde dies nicht rechtzeitig entdeckt, könnte es zu einem schweren Schaden am Stator kommen. 　2. Mechanische Ursachen: 1) Bei dem Motor selbst: Ungleichgewicht des Rotors, Verformung der Drehachse, Deformation der Schlupfringe, ungleichmäßige Luftspalte zwischen Stator und Rotor, nicht übereinstimmende Magnetzentren von Stator und Rotor, Fehler in den Lagern, mangelhafte Befestigung auf der Grundplatte, unzureichende Stärke des mechanischen Systems, Resonanz, lockere Befestigungsschrauben sowie beschädigte Lüfter des Motors. Typisches Beispiel: Nach dem Austausch des oberen Lagers des Motors der Kondenswasserpumpe im Werk nahm die Vibration des Motors zu. Zudem zeigten Rotor und Stator Anzeichen von Berührungen mit den Wänden des Gehäuses. Bei genauerer Überprüfung stellte sich heraus, dass die Höhe des Rotors nicht richtig eingestellt war und die Magnetzentren von Rotor und Stator nicht übereinstimmten. Nach erneuter Justierung der Schrauben zur Einstellung der Antriebskraft verschwand das Problem der Vibrationen beim Motor. Nach der Wartung des Aufhängmotors für die Überspannungsanlage blieb die Vibration weiterhin zu hoch, und es zeigten sich Anzeichen für eine weitere Zunahme. Beim Herunterlassen des Motors war die Vibration immer noch sehr hoch, außerdem gab es erhebliche axiale Bewegungen. Bei der Demontage stellte sich heraus, dass der Rotorkern locker war und das Gleichgewicht des Rotors ebenfalls problematisch war. Nach dem Austausch gegen einen Ersatzrotor verschwand das Problem; der ursprüngliche Rotor wurde zur Reparatur ins Werk zurückgeschickt. 2) Im Zusammenhang mit der Verbindung zum Kupplungselement: Beschädigung der Kupplung, schlechte Verbindung der Kupplung, ungenaue Ausrichtung der Kupplung, Ungleichgewicht der belasteten Maschine, Systemresonanz usw. Die Achssysteme der gekoppelten Teile sind nicht ausgerichtet, die Mittellinien überschneiden sich nicht, und die Ausrichtung ist falsch. Die Ursache für diesen Fehler liegt hauptsächlich in einer mangelhaften Ausrichtung sowie einer unsachgemäßen Montage während des Installationsprozesses. Es gibt noch eine weitere Situation: In einigen Fällen liegen die Mittellinien der miteinander verbundenen Teile im kalten Zustand übereinander. Doch nach einer Weile führen Deformationen des Rotorenlagers, der Fundamente usw. dazu, dass die Mittellinien wieder auseinanderdriften – wodurch Vibrationen entstehen. Typisches Beispiel: a) Motor der Zirkulationspumpe – während des Betriebs war die Vibration stets zu hoch. Bei der Überprüfung des Motors wurden keine Probleme festgestellt; auch im Leerlauf funktionierte der Motor einwandfrei. Die Pumpequipe ging davon aus, dass der Motor normal arbeitete. Erst bei einer weiteren Überprüfung wurde festgestellt, dass der Mittelpunkt des Motors stark verschoben war. Nachdem die Pumpequipe den Motor neu ausgerichtet hatte, verschwand die Vibration. b) Nach dem Austausch der Trommel im Dampfkesselraum zeigte der Motor während des Probelaufs Vibrationen. Zudem stieg die Stromstärke in den drei Phasen des Motors an. Nach Überprüfung aller Schaltkreise und elektrischen Komponenten wurde festgestellt, dass keine Probleme vorlagen. Schließlich stellte sich heraus, dass die Trommel mangelhaft war. Nach ihrem Austausch verschwanden die Vibrationen des Motors, und auch die Stromstärke in den drei Phasen kehrte wieder zum Normalwert zurück. 　3 Ursachen für die mechanisch-elektrische Wechselwirkung: 1) Die Vibrationen des Motors entstehen oft durch eine ungleichmäßige Luftspalte, was zu einer einseitigen elektromagnetischen Kraft führt. Diese einseitige elektromagnetische Kraft wiederum vergrößert die Luftspalte weiter. Diese mechanisch-elektrische Wechselwirkung zeigt sich als Vibrationen des Motors. 2) Axiales Verschieben des Motors: Aufgrund der Schwerkraft des Rotors selbst oder einer fehlerhaften Ausrichtung sowie eines nicht korrekten Magnetmittelpunkts entstehen elektromagnetische Kräfte, die zu einem axialen Verschieben des Motors führen. Dadurch nehmen die Vibrationen des Motors zu. In schweren Fällen können die Lager beschädigt werden, wodurch die Temperatur der Lager schnell ansteigt. Die mit dem Motor verbundenen Zahnräder sowie die Kupplungen sind defekt. Dieser Fehler äußert sich hauptsächlich in einer schlechten Verzahnung der Zahnräder, starkem Verschleiß der Zähne, unzureichender Schmierung der Räder, verdrehten oder verschobenen Kupplungen. Zudem können eine falsche Zahnform sowie ein zu großer Abstand zwischen den Zähnen der Zahnkupplung oder starker Verschleiß zu Vibrationen führen. Mängel in der Struktur des Motors selbst und Probleme bei der Montage. Diese Störungen äußern sich hauptsächlich in einer elliptischen Form der Wälzlager, einer Verbiegung der Drehachse, einem zu großen oder zu kleinen Abstand zwischen Achse und Lager, sowie in einer unzureichenden Steifigkeit des Lagergehäuses, der Grundplatte, eines Teils der Fundamentstruktur – oder sogar der gesamten Montagebasis des Motors. Zudem kann es dazu kommen, dass der Motor nicht fest genug an der Grundplatte befestigt ist, die Bodenbolzen locker sind oder das Lagergehäuse nicht fest genug mit der Grundplatte verbunden ist. Ein zu großer oder zu kleiner Abstand zwischen Achse und Lager kann nicht nur zu Vibrationen führen, sondern auch zu Störungen in der Schmierung sowie bei der Temperatur des Lagers. 3) Typische Beispiele für Schwingungen, die durch von Motoren angetriebene Lasten übertragen werden: Schwingungen der Turbine in Dampfturbinen-Generatoren sowie Schwingungen von von Motoren angetriebenen Lüftern und Wasserpumpen, die wiederum zu Schwingungen des Motors führen. Drei, Wie man die Ursachen für Vibrationen findet: 1. Bevor der Motor abgestellt wird, sollte mit einem Vibrationsmesser die Vibration in den verschiedenen Bereichen überprüft werden. In den Bereichen mit besonders hohen Vibrationswerten sollten die Werte in den drei Achsen – vertikal, horizontal und senkrecht – genau gemessen werden. Falls die Schrauben der Fundamente oder die Schrauben der Lagerabdeckungen locker sind, können diese einfach festgezogen werden. Nach dem Festziehen sollten erneut die Vibrationswerte gemessen werden, um zu prüfen, ob sich die Vibrationen verringert haben. Zweitens muss überprüft werden, ob die Spannung der drei Phasen ausreichend ausgeglichen ist und ob die Sicherungen der drei Phasen durchgebrannt sind. Ein Einphasenbetrieb des Motors kann nicht nur zu Vibrationen führen, sondern auch dazu, dass die Temperatur des Motors schnell ansteigt. Es sollte außerdem beobachtet werden, ob der Zeiger des Strommessers hin und her schwankt – solche Schwankungen treten auf, wenn es zu einem Bruch im Rotor kommt. Überprüfen Sie abschließend, ob die Dreiphasenströme des Motors ausgewogen sind. Sollten Probleme festgestellt werden, kontaktieren Sie umgehend den Betriebspersonal, damit der Motor abgeschaltet wird, um einen Schaden am Motor zu vermeiden. 2. Wenn die Vibrationen des Motors nach der Behandlung der Oberflächenphänomene weiterhin bestehen, sollte die Stromversorgung weiterhin unterbrochen werden. Zudem muss der Kupplungsteil entfernt werden, damit der Motor von der damit verbundenen Lastmaschine getrennt wird – der Motor kann dann einzeln betrieben werden. Wenn der Motor selbst nicht vibriert, liegt das Problem vermutlich daran, dass die Kupplung nicht richtig eingestellt ist oder an der Lastmaschine. Wenn der Motor jedoch vibriert, liegt ein Problem am Motor selbst vor. Zudem kann man auch den Strom abschalten, um herauszufinden, ob es sich um ein elektrisches oder mechanisches Problem handelt. Wenn der Motor sofort aufhört zu vibrieren oder die Vibrationen nach dem Abschalten des Stroms abnehmen, handelt es sich um ein elektrisches Problem. Andernfalls liegt ein mechanischer Defekt vor. IV. Reparatur aufgrund der Ursachen für den Defekt
1. Bei elektrischen Ursachen wird zunächst überprüft, ob die Gleichstromwiderstände der drei Phasen des Stators ausgewogen sind. Ist das nicht der Fall, deutet das darauf hin, dass an den Verbindungsstellen der Statorwindungen Löcher vorhanden sind. In diesem Fall müssen die Windungen getrennt werden, um die Stelle des Defekts zu finden. Zudem muss geprüft werden, ob es zu Kurzschlüssen zwischen den Windungsspulen kommt. Wenn der Defekt offensichtlich ist, können Brandspuren auf der Isolierschicht erkennbar sein. Alternativ kann man mit Geräten die Statorwindungen messen, um einen Kurzschluss festzustellen. Nachdem ein Kurzschluss festgestellt wurde, müssen die Windungen des Motors erneut verbunden werden. Typisches Beispiel: Wasserpumpenmotor. Während des Betriebs zeigte der Motor nicht nur starke Vibrationen, sondern auch eine zu hohe Lagertemperatur. Bei einer kleinen Reparaturprüfung stellte sich heraus, dass der Gleichstromwiderstand des Motors nicht in Ordnung war. Zudem gab es Risse in den Statorwicklungen des Motors. Durch Ausschlussverfahren konnte der Fehler gefunden und beseitigt werden. Danach funktionierte der Motor wieder einwandfrei. 　2. Aus mechanischen Gründen sollte überprüft werden, ob der Luftspalt gleichmäßig ist. Falls die Messwerte außerhalb des zulässigen Bereichs liegen, muss der Luftspalt neu eingestellt werden. Überprüfen Sie die Lager und messen Sie den Lagerraum. Sollten die Lager nicht in Ordnung sein, müssen sie durch neue ersetzt werden. Prüfen Sie außerdem, ob der Stahlkern verformt oder locker ist. Ein lockerer Stahlkern kann mit Epoxidharz wieder festgeklebt werden. Überprüfen Sie außerdem die Drehachse – bei gebogenen Drehachsen muss diese nachgeschweißt oder direkt gerichtet werden. Anschließend wird ein Ausgleichstest am Rotor durchgeführt. 　Bei der Wartung des mechanischen Teils mit Last: Wenn mit dem Motor selbst keine Probleme vorliegen, dann liegt das Problem in den Verbindungsstellen. In diesem Fall muss man die Horizontallage der Motorbasis überprüfen, sowie die Neigung und Festigkeit derselben. Ebenso muss geprüft werden, ob die Ausrichtung des Motors korrekt ist, ob der Kupplungssatz beschädigt ist und ob die Krümmung des Motorwellenendes den Anforderungen entspricht. V. Schritte zur Beseitigung von Vibrationen im Motor 1. Trennen Sie den Motor vom Lastkreis und testen Sie den Motor ohne Last, um die Vibrationswerte zu messen. 2. Überprüfen Sie den Schwingungswert der Motorfußplatten. Gemäß der nationalen Norm GB10068-2006 darf der Schwingungswert an den Fußplatten 25 % des Werts betragen, der an der entsprechenden Stelle des Lagers auftritt. Überschreitet dieser Wert diese Grenze, bedeutet das, dass die Fundierung des Motors keine starre Fundierung ist. 3. Wenn bei den vier Füßen nur einer oder zwei gegenüberliegende Füße eine zu hohe Vibration aufweisen, dann sollte man die Bodenbolzen lockern. Dadurch wird die Vibration auf ein akzeptables Niveau gebracht. Das bedeutet, dass die Unterlage unter dem jeweiligen Fuß nicht fest genug ist. Durch das Anziehen der Bodenbolzen entsteht eine Verformung des Gestells, was wiederum zu Vibrationen führt. Man sollte daher die Unterlagen unter den Füßen fester anbringen, alles wieder ausrichten und anschließend die Bodenbolzen festziehen. 4. Ziehen Sie alle vier Fundamentbolzen fest an. Wenn die Vibrationen des Motors dennoch über dem zulässigen Wert liegen, prüfen Sie, ob der auf dem Achsendurchmesser montierte Kupplung gleichmäßig mit der Achsel abschließt. Falls dies nicht der Fall ist, können die durch die überschüssigen Schlüssel auf dem Achsendurchmesser entstehenden Schwingkräfte dazu führen, dass die horizontalen Vibrationen des Motors über dem zulässigen Wert liegen. In diesem Fall liegen die Schwingungswerte nicht allzu hoch; in der Regel sinken sie, nachdem das Gerät mit dem Hauptgerät verbunden wurde. Es sollte versucht werden, den Kunden davon zu überzeugen, dieses Gerät zu verwenden. Bei Doppelmotoren werden bei den Serientests gemäß GB10068–2006 Halbschlüssel in die Axialstege eingebaut. Überflüssige Tasten erzeugen keine zusätzliche Anregungskraft. Um dies zu bearbeiten, muss man einfach die überschüssigen Tasten in der überschüssigen Länge entfernen. 5. Wenn die Vibration des Motors bei Leerlauf nicht über den zulässigen Wert hinausgeht, aber unter Last doch überschritten wird, gibt es zwei mögliche Ursachen: Eine davon ist ein großer Ausrichtungsfehler. Eine weitere Ursache ist, dass die Restunausgeglichenheit der drehenden Komponenten des Antriebs (Rotor) mit der Restunausgeglichenheit des Motorrotors in derselben Phasenlage liegen. Dadurch entsteht an der Stelle, an der sich beide Rotoren berühren, eine große Restunausgeglichenheit – was wiederum zu großen Schwingungen führt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Kupplungsteil abgenommen werden, einer der beiden Kupplungsteile wird um 180° gedreht, anschließend wird das Gerät wieder zusammengefügt – dadurch sinken die Vibrationen. 6. Die Schwingungsgeschwindigkeit (Intensität) liegt im zulässigen Bereich, die Schwingungszugkraft hingegen überschreitet den Grenzwert – in diesem Fall muss der Lager ersetzt werden. 7. Aufgrund der geringen Steifigkeit des Rotors von Doppelpolmotoren kann dieser bei längerer Nichtbenutzung verformt werden. Dadurch können beim erneuten Betrieb Vibrationen auftreten. Dies ist auf eine unsachgemäße Lagerung des Motors zurückzuführen. Unter normalen Bedingungen sollte ein Doppelpolmotor während der Lagerung… Alle 15 Tage muss der Motor gedreht werden, wobei pro Drehung mindestens 8 Umdrehungen erfolgen müssen. 8. Die Vibrationen des Motors mit Schiebelagern hängen von der Qualität der Montage der Lagereinlagen ab. Es muss überprüft werden, ob es an den Lagereinlagen hohe Stellen gibt, ob ausreichend Öl zu den Lagereinlagen gelangt, wie fest die Lagereinlagen sitzen, welche Spalte zwischen ihnen besteht sowie ob die magnetische Mittellinie richtig eingestellt ist. 9. Im Allgemeinen kann man die Ursachen für Vibrationen des Motors anhand der Größe der Vibrationswerte in drei Richtungen einfach beurteilen: Wenn die horizontalen Vibrationen groß sind, liegt ein Ungleichgewicht des Rotors vor; wenn die vertikalen Vibrationen groß sind, ist die Montagebasis uneben oder von schlechter Qualität; wenn die axialen Vibrationen groß sind, ist die Qualität der Lagermontage schlecht. Es handelt sich dabei nur um eine einfache Beurteilung. Um die wahre Ursache der Vibrationen herauszufinden, muss man die tatsächlichen Bedingungen vor Ort berücksichtigen und alle oben genannten Faktoren zusammenwerten. 10. Bei den Y-Serie-Boxmotoren muss besonders auf die axiale Vibration geachtet werden. Wenn die axiale Vibration größer ist als die radiale Vibration, kann das erhebliche Schäden an den Motorenlager verursachen – es kann sogar zu einem Ausfall des Motors kommen. Man muss auf die Temperatur der Lager achten. Wenn sich die Temperatur der Positionierungslager schneller erhöht als die der nicht-positionierenden Lager, sollte die Maschine umgehend abgestellt werden. Dies sind axiale Schwingungen, die durch die unzureichende axiale Steifigkeit des Sockels verursacht werden; der Sockel muss verstärkt werden. 11. Nach der Drehgleichgewichtsjustierung des Rotors ist die verbleibende Ungleichgewichtsmenge imRotor fest verankert und wird sich nicht ändern. Auch die Vibrationen des Motors ändern sich nicht mit dem Standort oder den Betriebsbedingungen. Somit kann das Problem der Vibrationen vor Ort beim Kunden problemlos gelöst werden. Im Allgemeinen ist es nicht notwendig, den Motor nach der Wartung erneut auf Dynamische Ausrichtung zu überprüfen. Nur in sehr besonderen Fällen – wie beispielsweise bei flexiblen Fundamenten oder Deformationen des Rotors – ist eine Dynamische Ausrichtung vor Ort oder in der Fabrik erforderlich.