電機(jī)嘯叫聲消除研究

朱璧學(xué)

摘 要：通過對連續(xù)退火生產(chǎn)線（以下簡稱CAL）出口10#BR（張力輥）電機(jī)嘯叫聲原因分析，找出其真正原因是電機(jī)在升速過程中產(chǎn)生的電磁噪聲，電磁噪聲主要因變頻控制電機(jī)的諧波磁場產(chǎn)生的電磁力波造成的，其一，低次力波的頻率與電機(jī)定子的固有振動頻率一致或接近，從而產(chǎn)生共振造成的電磁噪聲；其二，高次諧波產(chǎn)生的高次諧波磁場所產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩，使得電機(jī)產(chǎn)生明顯的振動和尖銳的噪音。前者發(fā)生的嘯叫聲不會那么刺耳，現(xiàn)有條件也無法改變，所以通過改變后者，即改變電機(jī)輸出力矩大小，優(yōu)化電機(jī)出力方向等，可以明顯降低其尖銳的嘯叫聲。

關(guān)鍵詞：電磁噪聲 嘯叫聲 粗糙度 劃傷

一、引言

從2015年6月份開始，CAL線出口10#BR電機(jī)發(fā)出異常嘯叫聲，特別是在生產(chǎn)線帶鋼速度升速到400mpm（米/分鐘）以上時，嘯叫聲特別明顯，最高噪聲估計達(dá)到140db以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國標(biāo)要求的95db，由于生產(chǎn)現(xiàn)場電機(jī)位置剛好在檢查臺下方，刺耳的尖叫聲對檢查臺的操作人員聽力造成嚴(yán)重傷害，為了盡快解決該問題，成立專門攻關(guān)小組?，F(xiàn)場電機(jī)位置見圖一所示；

二、嘯叫聲產(chǎn)生原因分析

問題點一：異常嘯叫聲是哪里發(fā)出的？

通過曲線分析和現(xiàn)場觀察：發(fā)生嘯叫聲時10BR電機(jī)負(fù)載波動較大，尤其是1#ROLL，電機(jī)反向負(fù)載達(dá)到-30%多，可以肯定的是：電機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲。

問題點二：哪些因素可能導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲？1、10BR電機(jī)采取IGBT變頻控制，高次諧波磁場產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)矩；2、10BR輥子粗糙度下降，有打滑現(xiàn)象，加速過程中，出力方向不一致（即1#電機(jī)負(fù)載反向與其他輥相反）；3、10BR電機(jī)負(fù)載平衡不均，容易造成出力不平衡；

電磁噪聲理論原因，主要因變頻控制電機(jī)的諧波磁場產(chǎn)生的電磁力波造成的，其一，低次力波的頻率與電機(jī)定子的固有振動頻率一致或接近，從而產(chǎn)生共振造成的電磁噪聲；其二，高次諧波產(chǎn)生的高次諧波磁場所產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩，使得電機(jī)產(chǎn)生明顯的振動和尖銳的噪音。

三、處理過程

2015年8月采取降低卷取張力的方法（間接降低了10#BR電機(jī)負(fù)載），嘯叫聲明顯改善。

2016年3月份，異常嘯叫聲又有增大，對卷取初始張力進(jìn)行了調(diào)整，并調(diào)整了10BR負(fù)荷平衡模式。

2016年4月，出口1#卷取機(jī)發(fā)生1次嚴(yán)重塔形，經(jīng)分析是卷取機(jī)張力過低造成的。為此，減少張力消除嘯叫聲已經(jīng)不能再使用。

2016年5月，對10BR運(yùn)行曲線跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)1#輥速度速度差超過5mpm，測量10BR輥粗糙度，1#輥粗糙度下降到2以下。

2016年6月生產(chǎn)前對10BR1#輥進(jìn)行更換（新輥粗糙度4以上），并對10BR輥子電機(jī)進(jìn)行M單測試。

四、最終解決方案

1、加大輥子粗糙度，避免打滑現(xiàn)象，定期對輥子表面粗糙度進(jìn)行測量，建立管理表，見表一所示，發(fā)現(xiàn)平均粗糙度小于2-2.5時更換；

2、調(diào)整BR電機(jī)負(fù)荷平衡模式，避免出力不均，導(dǎo)致部分輥子磨損較快；

3、定期對輥子進(jìn)行M單測試（換新輥或更換電機(jī)時必須做），修改空載損耗數(shù)據(jù)，建立測試管理表；見表二所示，

4、合理設(shè)置張力設(shè)定基表。

五、研究總結(jié)

依據(jù)電機(jī)噪聲產(chǎn)生來源、原理進(jìn)行綜合分析，解決噪聲主要通過以下幾個路徑：其一，通過對變頻器進(jìn)行改造，提高載波頻率，使其輸出波形更加接近正弦波，減少高頻分量；或者在輸入端增加電抗器。這種方法造價較高，而且需要增加設(shè)備，改造難度較大。其二，通過設(shè)置跳轉(zhuǎn)頻率，避免產(chǎn)生共振，這種方法雖然簡單，但我們現(xiàn)場要求連續(xù)性很強(qiáng)，不適合設(shè)置跳轉(zhuǎn)。其三，優(yōu)化負(fù)載平衡，減少因為帶鋼打滑造成負(fù)載分配不均，導(dǎo)致電機(jī)實際出力方向和控制方向不一致，本文采用了第三種方法，現(xiàn)場實際證明，這種方法效果明顯，值得在連續(xù)傳動系統(tǒng)中應(yīng)用推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵國軍，趙勇《防爆電機(jī)》 2002年04期 2002.12.31

[2]GB 10069.3-2008，旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測定方法及限值 第3部分