Разбиране на счупените роторни пръти
Определение: Какво представляват счупените роторни пръти?
Счупени роторни пръти са пълни счупвания на проводящите пръти в роторите на асинхронни двигатели с катетърна клетка. Това е по същество същото състояние като дефекти на роторния прът но специално набляга на пълното счупване на пръта, а не на пукнатини или връзки с високо съпротивление. Когато един или повече пръти се счупят, електрическият ток не може да тече през тях, създавайки електромагнитна асиметрия, която произвежда характерни вибрация и текущи подписи с странични ленти в честота на приплъзване разстояние около скоростта на бягане.
Счупените роторни пръти са особено коварни, защото създават каскаден режим на повреда: един счупен прът увеличава тока и напрежението в съседните пръти, което води до прогресивната им повреда. Ако не се открие рано (единичен счупен прът), състоянието може бързо да се влоши до множество счупени пръти и катастрофална повреда на ротора, изискваща подмяна на двигателя.
Как се чупят роторните пръти
Термична умора (най-често срещана)
Повтарящи се цикли на нагряване и охлаждане:
- Стартов ток: По време на стартиране на двигателя, ток на ротора 5-7× нормален (състояние на блокиран ротор)
- Термично разширение: Алуминиевите пръти се разширяват значително (коефициент 23 µm/m/°C)
- Ограничение: Желязното ядро се разширява по-малко (12 µm/m/°C), което ограничава разширяването на пръта
- Стрес: Диференциалното разширение създава термично напрежение в прътите
- Умора: Многократните цикли на стартиране причиняват умора при ниски цикли
- Иницииране на пукнатини: Обикновено на мястото на съединението между пръта и края на пръстена (точка на високо напрежение)
Механично напрежение
- Центробежни сили при високи скорости
- Електромагнитни сили по време на работа и стартиране
- Вибрации от външни източници
- Ударно натоварване по време на стартиране или промяна на натоварването
Производствени дефекти
- Порьозност: Кухини в ротори от лят алуминий
- Лошо свързване: Неадекватно свързване между пръта и сърцевината
- Включени материали: Замърсители в отливките
- Слаби крайни пръстеновидни съединения: Лоши връзки на пръстените между пръта и края
Условия на работа
- Често стартиране: Всяко стартиране е събитие за термично и механично напрежение
- Високоинерционни товари: Дългите времена на ускорение увеличават напрежението в щангата
- Услуга за обръщане: Запушването създава екстремни токове
- Еднофазно: Работа с претоварване на роторни пръти, причинено от загуба на една фаза
Характерната странична лента
Защо се появяват странични ленти
Отличителен диагностичен модел:
- Счупената шина не може да пренася ток, което създава електрическа асиметрия
- Асиметрията се върти с честота на плъзгане (разлика между синхронната и роторната скорост)
- Създава пулсации на въртящия момент с 2× честота на приплъзване
- Пулсацията на въртящия момент модулира 1× вибрация от механичен дисбаланс
- Резултат: странични ленти при скорост на движение ± интервали на честотата на плъзгане
Модел на вибрация
- Централен връх: 1× скорост на бягане (fr)
- Долна странична лента: fr – fs (където fs = честота на плъзгане)
- Горна странична лента: фр + фс
- Множество странични ленти: fr ± 2fs, fr ± 3fs с увеличаване на тежестта
- Симетрия: Странични ленти, симетрични около 1× пик
Пример:
4-полюсен, 60 Hz двигател при пълно натоварване:
- Синхронна скорост: 1800 об/мин
- Действителна скорост: 1750 об/мин (29,17 Hz)
- Приплъзване: 50 об/мин (0.833 Hz)
- Вибрацията достига пик при: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
- Прекъсната лента, потвърдена от симетрични странични ленти при ±0,833 Hz
Текущ подпис (MCSA)
Анализът на тока на двигателя показва подобен модел:
- Централен връх: Честота на мрежата (50 или 60 Hz)
- Странични ленти: fline ± 2fs (забележка: 2× честота на хлъзгане в тока, а не 1×)
- Пример: 60 Hz двигател с хлъзгане 1 Hz → странични ленти при 58 Hz и 62 Hz
- Предимство: Неинвазивен, може да се наблюдава непрекъснато
- Чувствителност: Често открива счупени пръти по-рано от вибрациите
Етапи на прогресия
Единична прекъсната лента
- Появяват се малки странични ленти (20-40% от 1× пик)
- Лека пулсация на въртящия момент (може да не се забележи)
- Двигателната функция е почти нормална
- Може да работи с месеци с наблюдение
- Подмяната трябва да бъде планирана
Няколко съседни прекъснати пръти
- Силни странични ленти (> 50% от 1× пик)
- Забележима пулсация на въртящия момент
- Повишено хлъзгане и температура
- Прогресията се ускорява, тъй като съседните пръти прегряват
- Спешна подмяна (срок от няколко седмици)
Тежко състояние
- Страничните ленти могат да надвишават 1× пикова амплитуда
- Силни пулсации на въртящия момент, засягащи задвижваното оборудване
- Висока вибрация и температура
- Риск от повреда на крайния пръстен или пълна повреда на ротора
- Необходима е незабавна подмяна
Най-добри практики за откриване
Анализ на вибрациите
- Използвайте FFT с висока резолюция (< 0,2 Hz резолюция) за разрешаване на страничните ленти
- Тествайте двигателя под товар (страничните ленти са по-изразени при протичане на ток)
- Изчислете очакваната честота на хлъзгане за двигателя
- Спектър на търсене за симетрични странични ленти при ±fs около 1×
- Тенденция на амплитудата на страничната лента във времето
MCSA тестване
- Затегнете токови сонди на кабелите на двигателя
- Придобиване на форма на вълната на тока и изчисляване на FFT
- Търсете странични ленти при fline ± 2fs
- Сравнете с изходното ниво за здрави двигателни функции
- Може да открие преди симптомите на вибрация да изчезнат
Коригиращи действия
Незабавен отговор
- Увеличете честотата на мониторинг (месечно → седмично → ежедневно)
- Скорост на нарастване на амплитудата на страничната лента на релсата
- Поръчайте резервен мотор или планирайте подмяната на ротора
- Намалете работния цикъл, ако е възможно (минимизирайте броя на стартиранията)
- Документирайте напредъка за анализ на отказите
Опции за ремонт
- Подмяна на ротора: Най-надежден за големи двигатели (> 100 к.с.)
- Преформиране на ротора: Специализирани цехове могат да преработват алуминиеви ротори
- Подмяна на мотор: Често най-икономичен за малки двигатели (< 50 к.с.)
- Разследване на първопричината: Определете защо решетките са се счупили, за да предотвратите повторно счупване
Превенция
- Използвайте плавни стартери или честотни регулатори, за да намалите пусковия ток и термичното напрежение
- Ограничаване на честотата на стартиране за товари с висока инерция
- Посочете двигателите, номинално оценени за действителен работен цикъл (двигатели с често стартиране за работа с висок работен цикъл)
- Осигурете адекватна вентилация и охлаждане на двигателя
- Защита от еднофазни условия
Счупените роторни пръти, макар че представляват само 10-15% повреди на двигателите, създават отличителни странични лентови сигнатури с честота на хлъзгане, които позволяват надеждно ранно откриване чрез вибрационен или токов анализ. Разбирането на механизма на термична умора, разпознаването на характерния модел на страничната лента и внедряването на мониторинг на състоянието позволяват планирана подмяна на двигателя, преди повреди на единичен прът да прогресират до катастрофални повреди на множество пръти и удължен непланиран престой.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 