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发电机噪音主要来源的5个方面-唐山发电机组

发表时间:2018-12-01 15:27
发电机运转时通常有多种噪音源同时并存,不同的噪音是由发电机不同的零部件所产生的。发电机噪音有空气动力噪音、电磁噪音、机械噪音、轴承噪音和电刷噪音等。
(1)空气动力噪音
电机的空气动力噪音有涡流噪音和笛鸣噪音两种主要成分。涡流噪音主要是由转子和风扇引起冷却空气湍流在旋转表面交替出现涡流引起的,其频谱范围较宽。笛鸣噪音是通过压缩空气,或空气在固定障碍物上擦过而产生的,即“口哨效应”,电机内的笛鸣噪音主要是径向通风沟引起的。旋转电机的空气动力学噪音是不可避免的,它与转子表面圆周速度、表面形式,风扇空气动力性能和突起的零部件形状有关。一般隐极式转子交流同步发电机的空气动力噪音,其频谱最高值出现在800~4000Hz,而凸极式交流同步发电机噪音频谱的最高值往往出现在100~800Hz的范围。笛鸣噪音的主要原因是风扇等距离叶片与气流摩擦,或气流被转子部件均匀分割,例如电机定转子相对的径向通风道实际上构成了警报器”。笛鸣噪音是随转动部件和固定部件之间间隙的减小而增强。增大间隙,采用不等距风叶是降低笛鸣噪音的有效办法。
(2)电磁噪音
电磁噪音是由电机气隙中定、转子磁场相互作用产生随时间和空间变化的径向力,使定子铁芯和机座随时间周期性变形而引起振动,产生噪音。
(3)机械噪音
发电机的主要噪音是机械噪音。转子动平衡不好是产生机械噪音最常见的原因,其频率和旋转频率相同,是低频噪音。安装不良,定、转子部件固有频率和转速频率一致时也会产生机械噪音
构件振动噪音也是常发生的一种机械噪音,当电机装有端罩式风罩时,罩子往往被电机的振动所摇撼,并发生振动和噪音。这种情况下,电机定子的振动往往是端罩或风罩的激振源,要减少这种振动噪音,其措施是加大罩子的动态刚度;在端罩和定子结合处加设吸振材料(如毛毡)等;或减小定子振动幅值。除了端罩、风罩外,出线端子盒盖子、维护窗口盖板等都会产生构件振动噪音。
转子的振动和轴承的振动往往是通过端盖传递到底板和基础上,但当端盖的轴向刚性较差时,端盖往往因受激而产生轴向振动和产生噪音。减少这种轴向振动的有效办法是增加端盖的轴向动态刚度。
(4)轴承噪音
电机中采用的轴承有两种形式:滚动轴承和滑动轴承。滑动轴承一般用于微型电机和大型电机,其轴承噪音相对较低;滚动轴承可靠性高、维护简单、承载大,但其运转时噪音较大,常成为高速电机中的主要噪音源,下面仅讨论滚动轴承的噪音问题。
滚动轴承通常由内、外轴承圈,滚珠(或滚柱)和保持器等部件组成。在转动时,滚动体相对于内、外圆和保持器有相对运动,工作表面的摩擦和撞击就产生了轴承噪音,轴承噪音可分为轴承自身噪音和轴承装配后构成的结构振动的噪音两部分。
电机的制造公差、装配间隙及运输、安装和运行过程中造成工作表面损伤和电腐蚀产生的损伤,都会使轴承运行不平衡和发生不规则的撞击而产生轴承噪音。轴承噪音是分布在1~20kHz广阔范围的白噪音,随时间而波动,而且往往被电机的端盖所放大。
装配条件下的轴承噪音,分布在100~500Hz的频带内,它是由滚动轴承的轴向限位弹簧、转子和端盖推力作用下所产生的振动噪音。不论电机的制造精度多高,电机运行时,微小的轴向窜动是不可避免的。当轴承出现润滑不好,存在缺陷和故障时,由于机械摩擦和撞击的出现,轴承噪音将有明显增加。
(5)电刷噪音
在有滑环和换向器的电机中,电刷噪音是不可避免的,有时会成为一个主要噪音源,电刷噪音主要体现在以下三个方面。
1.摩擦噪音
电刷在与滑环和换向器构成滑动接触的过程中,必然会产生摩擦和摩擦噪音,摩擦噪音的大小与滑环和换向器的表面状态、电刷的摩擦因数、空气的绝对湿度以及电刷的压力等因素有关。在良好的氧化膜和电刷工作状态下,摩擦噪音很低,电刷与换向器及滑环的摩擦也很小;当氧化膜和电刷工作状态不好时,摩擦噪音就大,尤其当空气干燥(绝对湿度低于5g/m3),换向器表面氧化膜建立不好时,电刷在换向器上会发生颤动,这种现象叫电刷抖动,是润滑情况不好的表征,这时电刷将产生高频摩擦振动噪音吱”音,尖叫刺耳。这种情况持续时间长时,将产生电刷振动碎裂、刷辫脱落、刷握压指断裂等故障,因此,必须采用改善换向器润滑的措施。摩擦噪音频率较高,频带较宽,频率通常与转速关系不大。
2.撞击噪音电刷和换向片的撞击音是另一种电刷噪音。产生的原因是所有换向片之间都有一个云母沟,由于换向器变形,云母沟下刻和倒棱工艺不好,使电刷在电机旋转时往往会撞击换向片进入边,由于换向片和电刷周期性的撞击,使电刷在刷握内产生径向跳动和摆动,引起电刷和刷握的周期性振动,产生电刷噪音。撞击噪音一般在10kHz以内,换向器变形和表面光洁程度不好时,噪音幅值将增加,而且这种噪音常具有与换向片数成倍数的多个单频成分。
3.火花噪音
电刷和换向器或滑环接触导电过程中产生的电火花也会引起噪音,这种噪音实际上是电弧放电音,在允许火花的范围内,它是很小的,频率在4kHz以上,频谱较宽。火花噪音随换向火花增大而增大,暴发性危险火花和强烈的拖长火花,往往还带着“啪啪”的放电音。
电刷噪音影响因素较多,它是一个不稳定的噪音源,要具体地定量分析也比较困难,一般是通过测试方法来进行分析的。
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