李小輝 王澤威 王曉輝

摘要：利用噪聲頻譜分析噪聲成分，并與電機(jī)振動頻譜和電機(jī)固頻頻譜相對照分析原因，又計算定子諧波頻率反向驗證分析結(jié)果。采取相應(yīng)修理措施實踐驗證分析結(jié)果。

Abstract： The noise component is analyzed by noise spectrum， and the cause is analyzed in comparison with the vibration spectrum of the motor and the solid-frequency spectrum of the motor. The results of the verification of the stator harmonic frequency are verified. Appropriate repair measures are taken to verify the results of the analysis.

關(guān)鍵詞：電磁噪聲；頻譜

Key words： electromagnetic noise；spectrum

中圖分類號：TM341 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0151-03

噪聲是由物體的振動產(chǎn)生的，再通過空氣或其它彈性介質(zhì)才能傳播到人的耳朵。它由很多雜亂無章的單調(diào)聲音混合而成。隨著社會的進(jìn)步，人們對污染環(huán)境的噪聲提出了越來越高的要求與限制，由于工廠電機(jī)運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的噪聲是工廠現(xiàn)場的噪聲聲源之一，所以用戶對電機(jī)噪聲要求越來越高。每個電機(jī)廠會在電機(jī)裝配好后對電機(jī)做出廠試驗，只有出廠試驗合格后電機(jī)才能出廠。在出廠試驗中有許多項考核指標(biāo)，在噪聲指標(biāo)是個關(guān)鍵項，如果噪聲超標(biāo)是不能出廠的。

根據(jù)電機(jī)噪聲產(chǎn)生的不同方式，大致可把其噪聲分為三大類：①電磁噪聲；②機(jī)械噪聲；③空氣動力噪聲。每一類噪聲的聲波來源自電機(jī)上不同部位振動。每一種噪聲源都有與之相對應(yīng)的特定頻率，并且針對各種噪聲有各自不同的治理辦法。但是，實施盲目的修理只會勞而無功，延長電機(jī)修理時間耽誤交貨期，給公司造成損失。只有對電機(jī)噪聲進(jìn)行頻譜分析，從電機(jī)雜亂的噪聲中尋找并判斷主要的噪聲來源，才能使電機(jī)噪聲治理有的放矢。所以，工廠電機(jī)噪聲超標(biāo)時必須對噪聲作成分分析，找尋主噪聲來源，并針對相關(guān)頻率做出修理方案，為電機(jī)后續(xù)改進(jìn)提供指導(dǎo)意見。

下面以我廠一臺噪聲超標(biāo)的電機(jī)，采用頻譜分析方法對電機(jī)修理為實例進(jìn)行說明。

最近廠里有一臺YB400-14 200kW 380V出廠試驗時電機(jī)噪聲超標(biāo)，不合格不能出廠。由于過去同等型號和功率檔的電機(jī)以前也制造過，以前制造的電機(jī)噪聲并沒有超標(biāo)，但是現(xiàn)在同型號的電機(jī)噪聲超標(biāo)。首先，把以前制造的電機(jī)與當(dāng)前制造的電機(jī)相對比分析，得出前后兩次電機(jī)的相互區(qū)別是：以前電機(jī)采用鑄鐵機(jī)座而這回電機(jī)采用鋼板機(jī)座。這種僅僅改變了電機(jī)機(jī)座的材料就造成電機(jī)噪聲超標(biāo)的情況使設(shè)計人員一時感到無法處理，于是這個問題交由我們振動室治理。

我們初步分析，以前的電機(jī)和現(xiàn)在的電機(jī)中的風(fēng)扇和風(fēng)罩這些空氣動力學(xué)相關(guān)部件加工尺寸和安裝尺寸并沒有改變，所以現(xiàn)在電機(jī)與以前電機(jī)相比噪聲超標(biāo)，不是風(fēng)扇和端罩流體造成的空氣噪聲導(dǎo)致噪聲超標(biāo)。第二步考慮是否是零部件剮蹭造成噪聲超標(biāo)。于是，我們把電機(jī)各個零部件拆檢，發(fā)現(xiàn)各個零部件并沒有變形和刮蹭，軸承沒有異聲，這樣排除了電機(jī)噪聲超標(biāo)是由于機(jī)械剮蹭造成的。那電機(jī)只剩下電磁噪聲這一個因素。

我們初步判斷和現(xiàn)場實驗人員的反饋，初步判斷電機(jī)噪聲超標(biāo)是因為電機(jī)電磁造成的。電磁噪聲是因為電磁諧波振動產(chǎn)生的噪聲。電機(jī)的電磁諧波振動是電機(jī)轉(zhuǎn)子的氣隙磁場作用于電機(jī)鐵心產(chǎn)生的電磁力波所引發(fā)的。在感應(yīng)電機(jī)中，電磁力波可沿鐵心的徑向、切向和軸向引起振動力波，其中徑向力波起主要作用。當(dāng)徑向力波頻率與定子鐵心和機(jī)座的固有頻率接近或相同時，會發(fā)生共振，此時鐵心振動和輻射將大大增加，噪聲也增大。

具體來說電機(jī)電磁噪聲超標(biāo)是源自定子鐵心共振還是機(jī)座共振。因為噪聲來源不同所采取的治理措施就不同，這就需要采集電機(jī)噪聲頻譜進(jìn)行分析研究后作出判斷。

針對我廠來說，在沒有頻譜分析儀器以前，我廠處理電機(jī)電磁噪聲超標(biāo)時，會把所有想到的治理措施都采取一番，但是這些治理措施基本上都是針對鐵芯共振的。電機(jī)治理后，有的電機(jī)有效但是也有的電機(jī)采取措施后并沒有效。技術(shù)人員也不能肯定：采取措施后電機(jī)噪聲還超標(biāo)，這是由于這些治理措施實施的不到位還是振動源判斷錯，工作具有盲目性。

現(xiàn)在我司采購了B&K;的振動測試儀，設(shè)計人員可以利用先進(jìn)儀器采集電機(jī)噪聲頻譜、電機(jī)振動頻譜和電機(jī)固有頻率頻譜，通過這三個頻譜相互對照分析找原因。

測試環(huán)境和測試要求：

①測試工具：B&K;振動測試儀和4個振動傳感器；

②測試環(huán)境待測電機(jī)周圍沒有其他電機(jī)運行造成噪聲干擾；

③在電機(jī)運行時，距離電機(jī)中心1米處測量電機(jī)噪聲頻譜；

④四個傳感器安置在電機(jī)上下水平、垂直四個位置，測量電機(jī)振動；

⑤敲擊電機(jī)機(jī)座獲得電機(jī)固有頻率譜。

電機(jī)運行半小時后，測量的噪聲頻譜如圖1。

從電機(jī)噪聲頻譜中看出，有高點的頻率很多，但是在這些高點頻率中，對噪聲起主要作用的頻率為：786Hz、 1.47kHz；通過分析這幾個頻率的來源去判斷電機(jī)噪聲的源頭。

隨后，把振動傳感器粘到機(jī)座表面，測量電機(jī)表面的振動。測試頻率如圖2。

從電機(jī)運行時振動頻譜（測點在機(jī)殼表面）可以看出：

從振動頻譜中看出：電機(jī)機(jī)座表面振動頻譜主要振動頻率是：786Hz、1.47kHz。

電磁方案定子槽數(shù)105轉(zhuǎn)子槽數(shù)96，通過利用電磁分析軟件計算：電機(jī)定子諧波頻率有：785Hz和1471Hz。

從噪聲頻譜和振動頻譜兩個頻譜分析：電機(jī)振動與電機(jī)噪聲頻譜中主要因素頻率相同，都是786Hz、1.47kHz和1.771Hz。由此就驗證了這臺電機(jī)的噪聲主要成分是電機(jī)振動產(chǎn)生的。再把電機(jī)定子諧波頻率上面兩個頻譜相對照，可以確定這個電機(jī)的噪聲超標(biāo)是由于電磁噪聲造成。

確定電機(jī)噪聲超標(biāo)是電磁噪聲的原因后，需要進(jìn)一步分析，電機(jī)電磁噪聲是由定子諧波與機(jī)座共振還是與定子鐵芯共振產(chǎn)生，這就需要根據(jù)機(jī)座固頻與定子鐵芯固頻來判斷。由于，電機(jī)的機(jī)座在電機(jī)的最外面，電機(jī)的機(jī)座固頻與定子鐵芯固頻相比，機(jī)座的固頻是好測量的。所以先測量機(jī)座的固頻。

振動傳感器吸在機(jī)座上，用力錘敲擊機(jī)座得到機(jī)座的沖擊頻譜。

電機(jī)機(jī)座固頻譜如圖4。

分析：電機(jī)機(jī)座在頻率786Hz處有峰值，初步判斷頻率786Hz是電機(jī)的固頻。

電機(jī)轉(zhuǎn)子抽出，振動傳感器吸在定子鐵芯上，用力錘敲擊定子鐵芯得到定子鐵芯的沖擊頻譜。

從上面的定子鐵芯的沖擊頻譜看出：190Hz和270Hz處頻譜曲線有峰值，這兩個頻率可能是定子鐵芯的固有頻率；并且在785Hz附近頻譜曲線沒有峰值。

初步判斷電機(jī)噪聲超標(biāo)的原因是：定子諧波與機(jī)座固頻接近，發(fā)生共振導(dǎo)致的。有了噪聲的主要來源，就有針對性的措施處理。

電機(jī)已經(jīng)干好，改變地那幾定子諧波頻率很困難了，最好的辦法就是改變機(jī)座的固頻，這回采取的方法是加強機(jī)座剛度，提高機(jī)座的固頻。

針對這臺電機(jī)的機(jī)座提高剛度的辦法最直接就是增加支撐筋，電機(jī)剛度提高后測試機(jī)座的固頻，頻譜如圖6。

從頻譜上可以看出，隨著機(jī)座的剛度提高，機(jī)座的固有頻率升高。固頻由以前的786Hz上升到830Hz附近。電機(jī)機(jī)座加固后，機(jī)座固頻與電機(jī)定子諧波頻率786Hz錯開，電機(jī)振動減小，電磁噪聲減弱。

電機(jī)修理后重新進(jìn)試驗站測空氣噪聲，噪聲減小達(dá)標(biāo)后電機(jī)出廠。

這個電機(jī)修理的例子雖然簡單，但是能說明設(shè)計人員可以利用電機(jī)的噪聲頻譜、振動頻譜和電機(jī)的固有頻率，分析出電機(jī)噪聲超標(biāo)的主要原因，有針對性的解決電機(jī)噪聲超標(biāo)地問題。使設(shè)計人員由以前盲目治理電機(jī)噪聲變成有目的地治理電機(jī)噪聲，不僅僅縮短電機(jī)的修理時間，為以后的電機(jī)設(shè)計提供指導(dǎo)意見。

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