電機(jī)噪聲產(chǎn)生的因素及鑒別方法

海志民　海玲　海燕　韓育婷　陳正強(qiáng)

【摘 要】在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中電機(jī)扮演者舉足輕重的作用，在日常設(shè)備巡檢時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的電機(jī)發(fā)出各種異音，而這種長(zhǎng)時(shí)間“異音運(yùn)行”狀態(tài)嚴(yán)重威脅著電機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除異常現(xiàn)象我們必須詳細(xì)了解電機(jī)制造、裝配工藝，準(zhǔn)確識(shí)別識(shí)別出主要的噪聲源。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)噪聲；鑒別方法；降噪方法

0 引言

我從事了十年的電機(jī)維修工作，現(xiàn)將有限維修經(jīng)驗(yàn)與大家分享。一般電機(jī)噪聲來(lái)源可分為機(jī)械噪聲、電磁噪聲、空氣動(dòng)力噪聲等。

1 噪聲來(lái)源

1.1 機(jī)械噪聲

電機(jī)定轉(zhuǎn)子摩擦、動(dòng)平衡破壞、軸承及軸承套磨損以及電機(jī)本體共振形成機(jī)械噪聲。詳細(xì)產(chǎn)生原因如下：

（1）軸承損壞或裝配不良，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用聽(tīng)音棒一頭放在軸承端蓋上，另一頭用手指頂住放在耳垂處聽(tīng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)聲音是否均勻、有無(wú)周期性的“咕隆、咕隆”聲，如有異音說(shuō)明軸承有問(wèn)題，一般為軸承嚴(yán)重缺油、油中有雜質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量不合格或軸承磨損造成。對(duì)于大型高壓電機(jī)如電機(jī)軸承裝配不到位、軸承套磨損、軸承鎖緊螺母松動(dòng)都會(huì)造成軸承發(fā)出異音。（2）電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡破壞，轉(zhuǎn)子不平穩(wěn)或轉(zhuǎn)軸彎曲引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)，同時(shí)使機(jī)座發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生噪音。（3）定、轉(zhuǎn)子鐵心松動(dòng)。（4）定、轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻?qū)е孪嗷ツΣ?。?）新繞制的電機(jī)，相間絕緣紙或槽突出于槽口外與轉(zhuǎn)子相擦。（6）構(gòu)件（端罩、風(fēng)罩、出線盒蓋等）振動(dòng)。（7）鐵心松散或片間短路、槽齒損壞。（8）風(fēng)扇與風(fēng)罩相擦或風(fēng)扇不平衡、風(fēng)吹松動(dòng)。（9）機(jī)內(nèi)有雜物，異物進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)。（10）聯(lián)軸器連接松動(dòng)。（11）軸承安裝不良或軸承損壞。（12）緊固件松動(dòng)。（13）碳刷換向器間相擦。（14）地基不平或安裝不好、地腳固定不穩(wěn)，安裝時(shí)，電機(jī)沒(méi)找正（或找正不好），電動(dòng)機(jī)軸與機(jī)械負(fù)載軸不同心。

1.2 電磁噪聲

電機(jī)氣隙中的交變磁場(chǎng)引起定子、轉(zhuǎn)子和整個(gè)電機(jī)結(jié)構(gòu)和振動(dòng)產(chǎn)生的一種低頻噪聲為電磁噪聲。電磁噪聲主要是由于氣隙中的磁場(chǎng)（包括基波磁場(chǎng)和各種高次諧波磁場(chǎng)）產(chǎn)生周期性變化的徑向力或不平衡的磁場(chǎng)力使定、轉(zhuǎn)子鐵芯產(chǎn)生磁滯收縮和振動(dòng)引起的，電磁噪聲約占電機(jī)噪聲總量的20%。具體原因如下：

（1）定、轉(zhuǎn)子槽配合不當(dāng)，鐵芯疊壓不緊。（2）定、轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度配合不好（相差太多）。（3）轉(zhuǎn)子鐵心的徑向振動(dòng)。（4）繞組節(jié)距不對(duì)。（5）轉(zhuǎn)子槽斜度不夠。（6）某一極相組中線圈接反。（7）并聯(lián)繞組中有支路斷路，定子繞組不對(duì)稱或匝間短路。（8）籠型轉(zhuǎn)子的籠條開(kāi)焊或斷開(kāi)。（9）電壓、頻率變化大。電壓嚴(yán)重不平衡、頻率過(guò)高引起電磁聲音增大。

1.3 空氣動(dòng)力噪聲

電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)扇和轉(zhuǎn)子上某些凸出部位使空氣產(chǎn)生沖擊和摩擦形成空氣動(dòng)力噪聲。它隨風(fēng)扇和轉(zhuǎn)子圓周速度的增高而增大。風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)寬頻帶的連續(xù)噪聲，在此項(xiàng)噪聲中所占比重較大（尤其是轉(zhuǎn)速在1500r/min以上的高速電動(dòng)機(jī)）。風(fēng)扇噪聲強(qiáng)度決定于風(fēng)扇（葉片角度、寬度、電機(jī)轉(zhuǎn)速）、進(jìn)出風(fēng)口和風(fēng)道設(shè)計(jì)不當(dāng)引起?？諝鈩?dòng)力噪聲的主要部分，約占75%。

2 噪聲鑒別方法

2.1 斷電法

利用電磁噪聲隨磁場(chǎng)強(qiáng)弱、負(fù)載電流大小以及轉(zhuǎn)換高低而變的特征，對(duì)空載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)靜聽(tīng)一段時(shí)間后突然切斷電源，隨著電源的切斷部分噪聲會(huì)立即消失，此為電磁噪聲。停電后電機(jī)借慣性繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲則為機(jī)械噪聲。反復(fù)數(shù)次以期得到確定。

2.2 改變電壓法

將電源電壓急速下降至一定限度（轉(zhuǎn)速無(wú)較大變化）時(shí)，如果電磁噪聲是電機(jī)噪聲的主要部分，則會(huì)隨電壓變化很大，而其他噪聲基本不變。

2.3 電流測(cè)試法

若定子繞組不對(duì)稱或內(nèi)部斷相、匝間短路，則三相電流不平衡；若轉(zhuǎn)子斷籠或繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子三相不對(duì)稱，則定子電流有波動(dòng)，以此來(lái)鑒別出電磁噪聲。

2.4 拖動(dòng)法

用低噪聲電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)被試電機(jī)旋轉(zhuǎn)，提起及放下碳刷數(shù)次，可鑒別出碳刷噪聲的影響。

對(duì)于空氣動(dòng)力噪聲具有穩(wěn)定的特征，可以通過(guò)取下風(fēng)扇（小型電動(dòng)機(jī)）或外鼓風(fēng)機(jī)（大、中型電動(dòng)機(jī)）前后噪聲變化的情況來(lái)鑒別。另外，更換不同外徑和型式的風(fēng)扇，在不同轉(zhuǎn)速下區(qū)分噪聲的差別，也可鑒別出風(fēng)扇噪聲。

3 噪聲的控制

3.1 合理設(shè)計(jì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，減少噪聲

（1）正確選用風(fēng)扇材質(zhì)和結(jié)構(gòu)：?jiǎn)雾?xiàng)旋轉(zhuǎn)的高速電動(dòng)機(jī)，可采用流線型后傾式離心式風(fēng)扇，對(duì)離心式風(fēng)扇，帶倒向環(huán)的比不帶倒向環(huán)的噪聲低；此外，盆式風(fēng)扇比大刀式風(fēng)扇噪聲低；鋁質(zhì)風(fēng)扇比尼龍風(fēng)扇噪聲低。

（2）改進(jìn)風(fēng)路：加大風(fēng)扇外緣與風(fēng)扇罩或端面內(nèi)腔間隙，取消風(fēng)道中的障礙，使風(fēng)流方向平滑，可改善噪聲。

（3）定子繞組采用合理的短矩。

（4）異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用相對(duì)傾斜的雙斜槽結(jié)構(gòu)以減少軸向力；直流電動(dòng)機(jī)采用不均勻氣隙。交流電動(dòng)機(jī)采用磁性槽楔，不但可以減少諧波損失提高效率，還可以減少由諧波磁場(chǎng)引起的電磁噪聲。

（5）使用中的電機(jī)產(chǎn)生“掃膛”時(shí)，可適當(dāng)增大氣隙以減少氣隙磁密。當(dāng)電機(jī)功率有裕量時(shí)，可將轉(zhuǎn)子圓周車去一部分，以增大氣隙，消除高次諧波引起的噪聲，但在減小的同時(shí)，增大了空載電流，并使功率因數(shù)有所降低。

（6）適當(dāng)控制軸承滾動(dòng)面的波紋、凹坑、粗糙度及徑向間隙。

（7）提高換向器表面加工精度和光潔度以減少電刷噪聲。

（8）增加機(jī)座剛度及平衡度，必要時(shí)可用水平儀做一下地基的水平；目測(cè)一下電動(dòng)機(jī)安裝角度與拖動(dòng)的機(jī)械是否合適。

3.2 確保裝配工藝精良

（1）選用高質(zhì)量的軸承。軸承與轉(zhuǎn)軸或軸承與軸承座之間的配合應(yīng)適當(dāng)，并控制好軸承熱套時(shí)的溫度及時(shí)間。（將軸承加熱至100℃左右，非密封軸承可在機(jī)油中煮5min左右，當(dāng)內(nèi)圈脹大后，迅速將軸承套入軸頸上，待軸承冷卻收縮后，軸承內(nèi)圈便會(huì)緊緊地固定在軸頸上。對(duì)于密封式軸承，因內(nèi)部已涂滿潤(rùn)滑脂，不要用油煮加熱，可用電加熱法將軸承均勻加熱后套入軸承上。我公司現(xiàn)全部采用電動(dòng)軸承加熱器進(jìn)行加熱）

（2）轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好是產(chǎn)生機(jī)械噪聲的主要原因，所以要提高轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡檢驗(yàn)精度，盡量減少偏心的影響，保證電動(dòng)機(jī)安裝時(shí)聯(lián)軸器的同心度。

（3）潤(rùn)滑油選用合適且無(wú)雜質(zhì)。潤(rùn)滑脂的粘度大，噪聲低。但粘度過(guò)大時(shí)，會(huì)有攪拌聲。潤(rùn)滑脂充添量對(duì)于非密封式軸承，要在軸承內(nèi)塞滿潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑脂可由軸承的一端擠入，由軸承的另一端擠出，使?jié)櫥畛湓谳S承內(nèi)，兩端用手指抹平即可。軸承蓋內(nèi)腔所涂的潤(rùn)滑脂量應(yīng)為軸承室內(nèi)部空間的1/3—2/3為宜。

（4）不同種類的軸承需按其安裝工藝的要求安裝軸承裝配原則上不允許采用銅棒擊打的方法，否則會(huì)由于軸承內(nèi)圈受力不均損傷軸承。采用熱套方法裝配軸承時(shí)，事先要仔細(xì)檢查軸承與軸頸的配合尺寸，因?yàn)闊崽着c冷套不同，熱套時(shí)套入軸承的過(guò)程中，不易發(fā)覺(jué)軸頸與軸承的配合公差和過(guò)盈程度是否適宜。軸承熱套后不應(yīng)移動(dòng)電機(jī)或裝配其他附件以防止軸承移位。

（5）裝配電機(jī)聯(lián)軸器前必須測(cè)量其與軸徑的配合尺寸（一般過(guò)盈配合=0），同時(shí)檢查轉(zhuǎn)軸端鍵槽與鍵的配合緊度以防止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后因鍵松動(dòng)產(chǎn)生噪音。

3.3 其它減噪方式

（1）容量超過(guò)10MW，轉(zhuǎn)速超過(guò)1000r/min的大容量高速電動(dòng)機(jī)，采用剛性的隔離罩（內(nèi)表面粘貼吸音材料）將電機(jī)罩起來(lái)，是最有效的減噪辦法。

（2）在產(chǎn)生氣流噪聲最強(qiáng)的部分加裝有對(duì)氣流的阻力小，不影響電機(jī)散熱和裝卸方便的消聲器。

（3）搬運(yùn)中避免機(jī)座遭受機(jī)械撞擊。

（4）電動(dòng)機(jī)是從電源吸收電能，轉(zhuǎn)換成機(jī)械能再?gòu)妮S上輸出，所以電網(wǎng)中采取動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和濾波裝置，使電源中的諧波分量符合規(guī)范要求，提高供電質(zhì)量，保證電壓、頻率合格，三相電壓平衡，以控制電機(jī)噪聲。

（5）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)軸承蓋不應(yīng)打開(kāi)；保持電動(dòng)機(jī)的清潔；定期更換潤(rùn)滑油；經(jīng)常清潔換向器表面以保持其良好的潤(rùn)滑接觸。

4 結(jié)論

以上主要介紹了電機(jī)噪聲來(lái)源及因素并提出了一些控制電機(jī)噪聲的措施，作者相信這對(duì)降低電機(jī)噪聲、保證設(shè)備安全會(huì)產(chǎn)生極大作用。

【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(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010，27：89-90.