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[摘 要]本文介绍了大庆石化公司新建芳烃抽提装置电机振动超标的原因分析，以及对此故障进行解决的过程。
[关键词]电动机；机械振动；超标；底座
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0074-01
概述
电动机广泛应用于石油化工工业之中，是工业系统的关键设备。随着化工企业技术的日益发展，对电动机的性能要求也越来越高。根据装置工艺介质特点，大庆石化公司新建芳烃抽提装置所选用的机泵基本为磁力泵，它是由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。驱动电机的良好状态关系到整套装置的长周期运行，因此研究解决电机振动问题，有着至关重要的意义。机械振动是所有动设备中普遍存在的现象，分为正常振动和异常振动。电动机（Motors）是把电能转换成机械能的一种设备，它与其它动设备一样，在运转过程中都会发生不同程度的振动。电动机在稳定运行时，振动现象具有一种特性和允许范围，当电动机产生缺陷时，其振动的一些相关特性值会发生变化，若超过允许范围，会给设备的稳定运行造成不良影响，甚至造成设备事故，所有必须将振动控制在允许范围。
1 电动机故障检修原因
返洗芳烃泵FP-3208A为磁力泵，它主要由泵、磁力传动器、电动机三部分组成，其驱动电机为三相异步电动机。2013年3月大庆石化公司新建芳烃抽提装置返洗芳烃泵FP-3208A电动机发出较大噪音，并且电机驱动端滚动轴承振动超标，无法满足生产正常需求而进行检修处理。
2 电动机基本结构
三相异步电动机的结构（图1），由定子、转子和其它附件组成，其附件包括端盖、轴承、轴承端盖、风扇。
3 电动机机械振动判断标准（表1）
根据该设备技术资料查询，返洗芳烃泵FP-3208A电机中心高为200mm，故其允许振动值为小于2.8mm/s，而设备出现故障时检测其其驱动侧轴承水平振动为5.3mm/s，评价区域C级，判定需进行检修。
4 电机振值超标原因测试分析
电器检修单位将电动机解体检查，并未发现轴承、端盖有磨损等异常情况，回装进行空载测试，振动依然超标。于是进行以下措施对电动机故障原因进行测试分析。
措施一：，更换电机轴承，将电机以不同方式进行空载运转，并对电机轴承振动进行监测，测试数据如下：
1）将电动机四个地脚螺栓完全紧固时测试数据：
水平振动：7.0mm/s 轴向振动：5.3mm/s 垂直振动：1.4mm/s
数据表明：水平振动超标
2）将电动机四个地脚螺栓完全松开时测试数据：
水平振动：1.3mm/s 轴向振动：1.9mm/s 垂直振动：2.0mm/s
数据表明：各向振动正常
3）将电动机从底座移至地面测试数据：
水平振动：1.1mm/s 轴向振动：0.9mm/s 垂直振动：1.3mm/s
数据表明：各向振动正常
措施二：
选用装置内不同厂家同一型号电动机FP-3211B与FP-3208A，功率同为45kw，规格尺寸相同，区别是底座尺寸不同，FP-3208A电机底座尺寸：182cm×50cm×10cm（长×宽×高）；FP-3211B电机底座尺寸：198cm×74cm×13.5cm（长×宽×高）。现将两台电机进行对比测试（四条地脚螺栓完全紧固）。
1）将FP-3211B电动机在原底座上的振动测试数据：
水平振动：1.3mm/s 轴向振动：0.5mm/s 垂直振动：0.6mm/s
数据表明：各向振动正常
2）将FP-3211B电动机放在FP-3208A底座上的振动测试数据：
水平振动：3.5mm/s 轴向振动：5.0mm/s 垂直振动：2.3mm/s
数据表明：轴向振动超标
3）将FP-3208A电动机放在FP-3211B底座上的振动测试数据：
水平振动：1.2mm/s 轴向振动：1.0mm/s 垂直振动：1.3mm/s
数据表明：各向振动正常
措施三：
将FP-3208A电机底座灌浆基础刨开，在电机驱动侧加一根槽钢（虚线）斜支撑，焊接在底座上，重新灌浆处理。（图2）
将四个地脚螺栓紧固后进行空载运行测试数据如下：
水平振动：6.8mm/s 轴向振动：4.7mm/s 垂直振动：2.4mm/s
数据表明：水平、轴向振动超标
措施四：将电机底座灌浆基础重新刨开，再加两根槽钢（虚线）支撑，焊接在底座上（图3）。并用水平打磨板分别对电机底座及机泵底座与电机配合面进行平面度检查，对接触面不够水平的进行现场打磨修复。直至两平面基本接触，将电机地脚螺栓松开状态下进行空载运转，其前轴承振动依然超标，并且此时水平、垂直和轴向振动值忽上忽下飘动较大。
将地脚紧固后测试数据：
水平振动：1.8-2.2mm/s 轴向振动：2.4-4.2mm/s 垂直振动：1.3-1.7mm/s
数据说明：振动超标，且上下飘动
措施五：对电机及底座尺寸进行测量，发现电机直径> 底座宽度；电机风扇端超出底座部分约占电机总长度的1/3。
5 结论
通过以上各种措施试验说明：
1）将电机四条地脚螺栓紧固时电机振值变大；
2）将电机四条螺栓同时完全松开或是松开部分螺栓，电机的振值会相应变小；
3）将机械振动优良的同型号电机放在FP-3208A的底座上振值亦超标；
4）将FP-3208A电机放到同型号、规格相同，底座尺寸不同的底座上运行，电机振值达到优良状态；
5）加固电机底座钢结构支撑也未解决振值超标问题；
6）电机底座尺寸较其他相同型号的电机偏小。
由此表明电动机振动速度超标不是由电机本身机械故障造成的，而是由电机底座原因引起的。电机的重心偏向于底座支撑面的后端，致使后端地脚处底座钢结构受力较大，易产生变形，测试时每当电机后端地脚螺栓把紧时电机振动加剧。
6 解决方案
1）将FP-3208A电机与泵的整体底座尺寸加宽加大
2）对新加工底座内外槽钢收口处进行加筋加固
3）电机底座内部加井字形加强筋。
4）焊接后的热处理要妥当，消除应力。
5）电机接触底面加宽，加长，两平行面保证水平及光洁度。
7 结束语
FP-3208A电机底座尺寸和支撑力经过调整后，进行运行测试，电动机振动速度达到优良状态。同时对装置内其它动设备进行排查，对于类似问题采取相应措施进行处理，将设备隐患消除在萌芽状态。由此可知，电动机产生振动的原因较复杂，采用科学正确的方法分析诊断，才能识别设备故障，采用有效处理措施，保证设备平稳运行，对装置长周期运行提供良好保障。
[关键词]电动机；机械振动；超标；底座
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0074-01
概述
电动机广泛应用于石油化工工业之中，是工业系统的关键设备。随着化工企业技术的日益发展，对电动机的性能要求也越来越高。根据装置工艺介质特点，大庆石化公司新建芳烃抽提装置所选用的机泵基本为磁力泵，它是由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。驱动电机的良好状态关系到整套装置的长周期运行，因此研究解决电机振动问题，有着至关重要的意义。机械振动是所有动设备中普遍存在的现象，分为正常振动和异常振动。电动机（Motors）是把电能转换成机械能的一种设备，它与其它动设备一样，在运转过程中都会发生不同程度的振动。电动机在稳定运行时，振动现象具有一种特性和允许范围，当电动机产生缺陷时，其振动的一些相关特性值会发生变化，若超过允许范围，会给设备的稳定运行造成不良影响，甚至造成设备事故，所有必须将振动控制在允许范围。
1 电动机故障检修原因
返洗芳烃泵FP-3208A为磁力泵，它主要由泵、磁力传动器、电动机三部分组成，其驱动电机为三相异步电动机。2013年3月大庆石化公司新建芳烃抽提装置返洗芳烃泵FP-3208A电动机发出较大噪音，并且电机驱动端滚动轴承振动超标，无法满足生产正常需求而进行检修处理。
2 电动机基本结构
三相异步电动机的结构（图1），由定子、转子和其它附件组成，其附件包括端盖、轴承、轴承端盖、风扇。
3 电动机机械振动判断标准（表1）
根据该设备技术资料查询，返洗芳烃泵FP-3208A电机中心高为200mm，故其允许振动值为小于2.8mm/s，而设备出现故障时检测其其驱动侧轴承水平振动为5.3mm/s，评价区域C级，判定需进行检修。
4 电机振值超标原因测试分析
电器检修单位将电动机解体检查，并未发现轴承、端盖有磨损等异常情况，回装进行空载测试，振动依然超标。于是进行以下措施对电动机故障原因进行测试分析。
措施一：，更换电机轴承，将电机以不同方式进行空载运转，并对电机轴承振动进行监测，测试数据如下：
1）将电动机四个地脚螺栓完全紧固时测试数据：
水平振动：7.0mm/s 轴向振动：5.3mm/s 垂直振动：1.4mm/s
数据表明：水平振动超标
2）将电动机四个地脚螺栓完全松开时测试数据：
水平振动：1.3mm/s 轴向振动：1.9mm/s 垂直振动：2.0mm/s
数据表明：各向振动正常
3）将电动机从底座移至地面测试数据：
水平振动：1.1mm/s 轴向振动：0.9mm/s 垂直振动：1.3mm/s
数据表明：各向振动正常
措施二：
选用装置内不同厂家同一型号电动机FP-3211B与FP-3208A，功率同为45kw，规格尺寸相同，区别是底座尺寸不同，FP-3208A电机底座尺寸：182cm×50cm×10cm（长×宽×高）；FP-3211B电机底座尺寸：198cm×74cm×13.5cm（长×宽×高）。现将两台电机进行对比测试（四条地脚螺栓完全紧固）。
1）将FP-3211B电动机在原底座上的振动测试数据：
水平振动：1.3mm/s 轴向振动：0.5mm/s 垂直振动：0.6mm/s
数据表明：各向振动正常
2）将FP-3211B电动机放在FP-3208A底座上的振动测试数据：
水平振动：3.5mm/s 轴向振动：5.0mm/s 垂直振动：2.3mm/s
数据表明：轴向振动超标
3）将FP-3208A电动机放在FP-3211B底座上的振动测试数据：
水平振动：1.2mm/s 轴向振动：1.0mm/s 垂直振动：1.3mm/s
数据表明：各向振动正常
措施三：
将FP-3208A电机底座灌浆基础刨开，在电机驱动侧加一根槽钢（虚线）斜支撑，焊接在底座上，重新灌浆处理。（图2）
将四个地脚螺栓紧固后进行空载运行测试数据如下：
水平振动：6.8mm/s 轴向振动：4.7mm/s 垂直振动：2.4mm/s
数据表明：水平、轴向振动超标
措施四：将电机底座灌浆基础重新刨开，再加两根槽钢（虚线）支撑，焊接在底座上（图3）。并用水平打磨板分别对电机底座及机泵底座与电机配合面进行平面度检查，对接触面不够水平的进行现场打磨修复。直至两平面基本接触，将电机地脚螺栓松开状态下进行空载运转，其前轴承振动依然超标，并且此时水平、垂直和轴向振动值忽上忽下飘动较大。
将地脚紧固后测试数据：
水平振动：1.8-2.2mm/s 轴向振动：2.4-4.2mm/s 垂直振动：1.3-1.7mm/s
数据说明：振动超标，且上下飘动
措施五：对电机及底座尺寸进行测量，发现电机直径> 底座宽度；电机风扇端超出底座部分约占电机总长度的1/3。
5 结论
通过以上各种措施试验说明：
1）将电机四条地脚螺栓紧固时电机振值变大；
2）将电机四条螺栓同时完全松开或是松开部分螺栓，电机的振值会相应变小；
3）将机械振动优良的同型号电机放在FP-3208A的底座上振值亦超标；
4）将FP-3208A电机放到同型号、规格相同，底座尺寸不同的底座上运行，电机振值达到优良状态；
5）加固电机底座钢结构支撑也未解决振值超标问题；
6）电机底座尺寸较其他相同型号的电机偏小。
由此表明电动机振动速度超标不是由电机本身机械故障造成的，而是由电机底座原因引起的。电机的重心偏向于底座支撑面的后端，致使后端地脚处底座钢结构受力较大，易产生变形，测试时每当电机后端地脚螺栓把紧时电机振动加剧。
6 解决方案
1）将FP-3208A电机与泵的整体底座尺寸加宽加大
2）对新加工底座内外槽钢收口处进行加筋加固
3）电机底座内部加井字形加强筋。
4）焊接后的热处理要妥当，消除应力。
5）电机接触底面加宽，加长，两平行面保证水平及光洁度。
7 结束语
FP-3208A电机底座尺寸和支撑力经过调整后，进行运行测试，电动机振动速度达到优良状态。同时对装置内其它动设备进行排查，对于类似问题采取相应措施进行处理，将设备隐患消除在萌芽状态。由此可知，电动机产生振动的原因较复杂，采用科学正确的方法分析诊断，才能识别设备故障，采用有效处理措施，保证设备平稳运行，对装置长周期运行提供良好保障。