机电耦合作用下变频调速驱动风机轴系扭振失稳分析

以变频改造后的某台轴流引风机上发生的轴系损坏故障现象为例,建立了风机在矢量变频模式下运行时轴系机电耦合扭振动力学模型,研究了升速过程中传动轴角速度和扭矩变化情况,分析了扭矩脉动情况下的频谱特性,并开展了扭矩和扭振现场测试。研究结果表明,三相交流电经过变频器调制输出到电机的信号中含有大量谐波,风机变频运行在一定转速范围时,电机输出扭矩中的谐波分量与轴系扭转固有频率重合,就会导致传动轴出现扭转共振,有可能出现较大幅度的扭矩脉动。转速较高时,也有可能出现因机电耦合所引发的扭振失稳现象。因电机和风机的转动惯量相差很大,脉动情况下联轴器两侧扭振幅度差别较大,导致联轴器所承受的脉动扭矩较大,容易引发联轴器损坏和转轴裂纹,对设备安全运行产生很大影响。设备变频改造时,应对轴系扭转振动特性和强度进行分析和评估。