主頁 > 軸承知識

泥漿泵電機(jī)噪音分析與降噪處理方法

2018-09-18

張帥
（西安石油大學(xué)）

　　【摘　要】對三套海洋平臺用18臺泥漿泵電機(jī)出廠驗(yàn)收時(shí)的噪音超標(biāo)問題進(jìn)行現(xiàn)場分析，發(fā)現(xiàn)引起電機(jī)噪音超標(biāo)的主要因素為風(fēng)哨、風(fēng)道曲面不合理等。歷時(shí)半年對該18臺電機(jī)進(jìn)行反復(fù)整改和試驗(yàn)，Z終符合海洋平臺噪音技術(shù)要求。本文旨在分析總結(jié)電機(jī)噪音產(chǎn)生原因后并提出相應(yīng)處理方法，希望可以為電機(jī)設(shè)計(jì)制造過程中噪音問題的處理提供一定的參考依據(jù)。

　　【關(guān)鍵詞】泥漿泵；電機(jī)噪音；影響因素；降噪處理
　　1　引言
　　海洋平臺用泥漿泵因作業(yè)環(huán)境的特殊性，如防腐防爆要求、作業(yè)空間狹小等，對泥漿泵電機(jī)（900kw交流變頻電機(jī)）的性能指標(biāo)提出了更高的要求。一般情況下要求海洋平臺用泥漿泵電機(jī)噪音不允許超過90dB。

　　2　現(xiàn)場實(shí)地考察分析
　　在海洋鉆井平臺的建造中，泥漿泵作為核心設(shè)備，其電機(jī)的出廠試驗(yàn)受到了參與建設(shè)各方的高度重視。因此，各方代表共同前往電機(jī)制造企業(yè)對18臺電機(jī)進(jìn)行驗(yàn)收。
　　驗(yàn)收內(nèi)容包括進(jìn)風(fēng)口靜壓與風(fēng)量的測定、定子繞組對機(jī)座絕緣電阻的測定、定子繞組在試驗(yàn)冷狀態(tài)下電流電阻的測定、等效溫升試驗(yàn)、超速試驗(yàn)、振動試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)、空載試驗(yàn)、堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)、定子繞組對機(jī)座的耐電壓試驗(yàn)、定子繞組匝間耐電壓試驗(yàn)等。除噪聲超標(biāo)外，其余各項(xiàng)均符合技術(shù)要求。

　　唯有噪聲試驗(yàn)實(shí)測為92～95dB，超過海洋平臺噪音技術(shù)指標(biāo)所規(guī)定的90dB。有必要對電機(jī)進(jìn)行噪音分析及降噪處理。
　　3　電機(jī)噪音分析
　　電機(jī)噪音產(chǎn)生的原因是多方面的，且多種噪聲源同時(shí)存在。一般情況下，分為電磁噪音、風(fēng)道噪音和機(jī)械噪音。這些噪音是不可避免的，但可以盡量減小。噪音的大小與電機(jī)設(shè)計(jì)、制造、裝配質(zhì)量及運(yùn)行狀況息息相關(guān)。比如，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主要是空氣動力噪音；在中、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主要是電磁噪音。

　　3.1電磁噪音
　　電磁噪音主要由兩方面造成。是由氣隙磁場作用在定子鐵芯上的徑向分量產(chǎn)生，它是通過磁軛向外傳播，使定子鐵芯產(chǎn)生變形振動。第二是氣隙磁場的切向分量，與電磁轉(zhuǎn)矩相反，使鐵芯齒局部產(chǎn)生變形振動。當(dāng)徑向電磁力波與定子的固有頻率接近時(shí)，就會引起共振，增強(qiáng)了振動與噪音，嚴(yán)重時(shí)危及電機(jī)的安全。

　　3.2機(jī)械噪音
　　機(jī)械噪音是多方面的，主要包括軸承噪音、轉(zhuǎn)子不平衡而產(chǎn)生的噪音、及裝配精度而引起的噪音。大多數(shù)的電機(jī)選用滾動軸承。滾動軸承有內(nèi)圈、外圈、滾珠和保持架組成，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些元件之間存在相對運(yùn)動、表面不光滑或存在異物，導(dǎo)致相互摩擦與碰撞而產(chǎn)生噪音。

　　轉(zhuǎn)子的不平衡主要分為靜不平衡、動不平衡兩種。若電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布均勻、制造與裝配時(shí)的圓度和同心度合格，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對支架或軸承的壓力只有轉(zhuǎn)子本身的重量。若是轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布不均勻，則在轉(zhuǎn)動時(shí)就會產(chǎn)生離心力，軸承或支架就會受到周期性的離心力作用，引起振動，產(chǎn)生噪音。此外，還需重視電機(jī)附加零件如風(fēng)扇等的動平衡精度。

　　此外，電機(jī)產(chǎn)生的噪音值與裝配精度有很大關(guān)系，比如軸承滾珠、表面粗糙度、內(nèi)外圈溝槽的尺寸精度及形位公差等裝配不適都會引起振動，從而產(chǎn)生噪音。
　　3.3空氣動力噪音
　　空氣動力噪音主要分為渦流噪音和笛鳴噪音兩種。其中渦流噪音是由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和隨軸旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇引起冷卻空氣流在旋轉(zhuǎn)表面交替出現(xiàn)渦流而引起的，流動越快、變化越劇烈，噪音也就越大；笛鳴噪音則是壓縮的高速空氣流在障礙物（如凸點(diǎn)、焊渣等）上掃過而產(chǎn)生的“風(fēng)哨”。

　　4　電機(jī)噪音的判定及降噪處理
　　電磁噪音會隨電壓或負(fù)載的提高而明顯增大，由其是電機(jī)啟動過程中噪音特別大，斷電后立刻消失；機(jī)械噪音主要是由電機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，測量電機(jī)振動從而判定；空氣動力噪音的判定可重點(diǎn)關(guān)注進(jìn)出風(fēng)口的噪音，通過變換電機(jī)轉(zhuǎn)速，人為的堵住風(fēng)口或去掉風(fēng)扇，檢測噪音的變化。

　　在此次泥漿泵900kw交流變頻電機(jī)驗(yàn)收中，18臺電機(jī)均出現(xiàn)噪音超標(biāo)的問題。因此，進(jìn)一步增加同一電機(jī)空載和負(fù)載試驗(yàn)、同一電機(jī)振動試驗(yàn)等反復(fù)對比試驗(yàn)，在試驗(yàn)中，初步判定該批次電機(jī)噪音主要為風(fēng)道噪音。對隨機(jī)抽取一臺電機(jī)進(jìn)行拆檢。拆檢后發(fā)現(xiàn)如下問題：風(fēng)機(jī)葉輪焊縫不連續(xù)且葉面不光滑。

　　經(jīng)過現(xiàn)場分析及試驗(yàn)，葉輪在焊縫不連續(xù)的情況下，變速旋轉(zhuǎn)至1400r/min的過程中可產(chǎn)生“風(fēng)哨”，即笛鳴噪音；葉面不光滑，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)造成高速空氣流摩擦也會產(chǎn)生“風(fēng)哨”。此為該批次電機(jī)主要噪音源。通過對該批次電機(jī)葉輪進(jìn)行封閉焊、清渣、打磨葉面等工作后，重新組裝試驗(yàn)后，成功降噪至90dB以下。

　　此外，在機(jī)械噪音方面，筆者認(rèn)為除軸承噪音、轉(zhuǎn)子動平衡及裝配精度外，還應(yīng)在電機(jī)殼體方面進(jìn)行研究，眾所周知，同種材料在振動時(shí)容易產(chǎn)生共振，會造成更大的噪音。因此為控制電機(jī)的噪音，可在電機(jī)殼體的設(shè)計(jì)中盡量避免采取同種材料。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]顧軍富.降低電機(jī)噪聲的工藝措施探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010，No.27.
　　[2]宋志懷.唐任遠(yuǎn).電機(jī)參數(shù)變化對振動噪聲的影響研究[C].遼寧，沈陽.
　　[3]王再宙，宋強(qiáng).電動汽車用電機(jī)噪聲分析和降噪方法初探[J].微電機(jī)，2006.
　　[4]黃禮文，王宗培.電動機(jī)噪聲理論和控制技術(shù)的進(jìn)展[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2000.