Разбиране на дефектите на роторния прът

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

$2,358.31

Части

Сензор за вибрации

$107.47

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

$148.07

Устройства

Balanset-4

$8,123.32

Части

Магнитна стойка с размер 60 kgf

$54.93

Части

Рефлективна лента

$11.94

Устройства

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Определение: Какво представляват дефектите на роторния прът?

Дефекти на роторния прът (наричани още счупени роторни пръти или напукани роторни пръти) са фрактури, пукнатини или високоомни връзки в проводящите пръти на ротори на асинхронни двигатели с клетка на катерици. Роторите с клетка на катерици се състоят от алуминиеви или медни пръти, вградени в слотове от желязна сърцевина, като двата края на прътите са свързани чрез късосъединяващи пръстени (крайни пръстени). Когато прътите се счупят или крайните пръстеновидни връзки се напукат, електрическият ток не може да протича правилно през повредените пръти, създавайки електромагнитна асиметрия, пулсиращ въртящ момент и характерни... вибрация и текущи подписи с странични ленти при разстояние между честотите на приплъзване.

Дефектите на роторните пръти са причина за 10-15% повреди на двигатели и са особено проблематични, защото могат да прогресират от един счупен прът до множество повреди, създавайки силни вибрации, пулсации на въртящия момент и евентуална повреда на двигателя, ако не бъдат открити и коригирани.

Видове дефекти на роторния прът

1. Счупени роторни пръти

• Описание: Пълно счупване на проводящата шина
• местоположение: Обикновено близо до крайните пръстени, където са концентрирани термично и механично напрежение
• Прогресия: Обикновено започва с пукнатина, прогресира до пълно счупване
• Множество барове: Една счупена пръчка увеличава напрежението върху съседните пръчки, което води до прогресивни повреди

2. Напукани крайни пръстени

• Описание: Пукнатини в късосъединителните пръстени, които свързват роторните пръти
• Ефект: Подобно на счупените пръти – прекъсва потока на тока
• местоположение: Често на кръстовището между прът и пръстен
• По-често срещани при: Големи двигатели, двигатели с чести стартирания, товари с висока инерция

3. Високоякостни съединения

• Описание: Лоша електрическа връзка между прътите и крайните пръстени
• Причина: Производствени дефекти, термични цикли, корозия
• Ефект: Подобни симптоми като счупени пръти, но може да са периодични
• Откриване: По-фини подписи, отколкото пълни прекъсвания

4. Порьозност на ротора

• Кухини в ротори от лят алуминий
• Намалява ефективното напречно сечение на проводника
• Може да прогресира до пукнатини и счупвания
• Производствен дефект, но може да не се прояви до по-късен етап от живота

Причини за повреди на роторната греда

Термични напрежения

• Термично циклиране: Разширяване/свиване от стартиране/затваряне
• Диференциално разширение: Алуминиевите пръти се разширяват повече от желязната сърцевина
• Горещи точки: Локализирано прегряване от високо съпротивление
• Чести стартирания: Всяко стартиране създава термичен шок

Механични напрежения

• Центробежни сили: Особено при високоскоростни двигатели
• Електромагнитни сили: Пулсиращи сили по време на работа
• Пусков въртящ момент: Високите токове по време на стартиране създават механично напрежение
• Вибрация: Външни вибрационни уморителни пръти

Производствени дефекти

• Порьозност в отливаните ротори
• Лошо свързване на пръстена между пръта и края
• Материални включения или кухини
• Недостатъчна термична обработка

Условия на работа

• Често стартиране: Термично и електромагнитно напрежение
• Високоинерционни товари: Дългите времена на ускорение увеличават напрежението в щангата
• Събития, свързани с блокиран ротор: Екстремни течения и сили
• Еднофазно: Работата с една загубена фаза създава асиметрични токове

Вибрационен подпис

Характерен модел

Отличителният белег на дефектите на роторния прът са страничните ленти около скоростта на движение:

• Централен връх: 1× скорост на бягане (fr)
• Странични ленти: fr ± fs, fr ± 2fs, fr ± 3fs
• Където fs = честота на плъзгане (обикновено 1-3 Hz)
• Модел: Симетрични странични ленти, разположени на интервали от честотата на плъзгане

Изчисляване на честотата на приплъзване

• fs = (Nсинхронизация – Nдействителност) / 60
• Пример: 4-полюсен, 60 Hz двигател
• Nсинхронизация = 1800 об/мин, Nдействителност = 1750 об/мин
• fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
• Страничните ленти се появяват при 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz и 30,0 Hz)

Зависимост от натоварването

• Без товар: Минимални странични ленти (ниско хлъзгане, нисък ток през счупени пръти)
• Леко натоварване: Започват да се появяват малки странични ленти
• Пълно натоварване: Силни странични ленти, най-очевидната диагноза
• Диагностична стратегия: Тествайте под товар за най-добра чувствителност

Текущ подпис (MCSA)

Анализът на тока на двигателя показва същия модел като вибрациите:

• Странични ленти около мрежовата честота (не скорост на движение)
• Модел: fline ± 2fs (двойна честота на хлъзгане в тока)
• За 60 Hz двигател с хлъзгане 1 Hz: странични ленти при 58 Hz и 62 Hz
• Амплитудата се увеличава с броя на счупените пръти
• В някои случаи може да открие по-рано от вибрациите

Откриване и диагностика

Процедура за вибрационен анализ

1. Изчислете очаквания модел: Определяне на синхронната скорост, измерване на действителната скорост, изчисляване на честотата на приплъзване
2. FFT с висока резолюция: Използвайте фина резолюция (< 0,2 Hz) за разрешаване на страничните ленти
3. Търсете странични ленти: Търсене на пикове при честота на приплъзване 1× ±
4. Под товар: Тест с двигател при нормално работно натоварване
5. Потвърждаване на шаблон: Проверете симетричните странични ленти на правилното разстояние

Оценка на тежестта

• Странична лента < 40% от 1× пик: Възможна е единична счупена лента, монитор
• 40-60% от 1×: Потвърдени счупени пръти, план за подмяна
• > 60% от 1×: Няколко счупени пръта, необходима е спешна подмяна
• Странични ленти > 1× пик: Тежко състояние, необходими са незабавни действия

Последици и прогресия

Първоначален отказ (единична лента)

• Лека пулсация на въртящия момент
• Появяват се малки странични ленти
• Може да работи с месеци с една счупена щанга
• Минимално влошаване на производителността

Прогресивни повреди (множество ленти)

• Съседните пръти прегряват от увеличения ток
• Термичното напрежение причинява допълнителни повреди
• Пулсациите на въртящия момент се увеличават
• Вибрацията става силна
• Може да се премине от единичен към множество тактове за седмици

Тежко състояние

• Няколко съседни прекъснати пръти
• Силна пулсация на въртящия момент
• Висока вибрация и шум
• Прегряване на ротора
• Риск от пълна повреда на ротора
• Може да повреди статора от прекомерен ток

Коригиращи действия

При откриване

• Увеличете честотата на мониторинг (месечно → седмично)
• Извършете MCSA, за да потвърдите диагнозата
• Планирайте подмяна на мотор или подмяна на ротор
• Подгответе резервен мотор, ако приложението е критично
• Помислете за първопричината (защо прътите са се счупили)

Опции за ремонт

• Подмяна на ротора: Най-надеждното решение за големи двигатели
• Пълна подмяна на двигателя: Често най-икономичен за малки двигатели
• Преформиране на ротора: Специализирани цехове могат да преработват алуминиеви ротори
• Временна операция: Единична счупена лента може да позволи продължителна работа с наблюдение

Превенция

• Минимизирайте честите стартирания (използвайте плавни стартери или честотни регулатори)
• Избягвайте еднофазни условия
• Осигурете адекватна вентилация и охлаждане
• Използвайте двигатели, предназначени за работен цикъл (двигатели с често стартиране за приложения с висок работен цикъл)
• Мониторинг за ранно откриване преди множество повреди

Дефектите на роторните пръти са сред най-диагностично отличителните повреди на двигателя, като характерните им странични ленти с честота на плъзгане позволяват надеждно откриване чрез анализ на вибрациите и тока. Ранното идентифициране позволява планирана подмяна на двигателя, преди да се стигне до множество повреди на роторните пръти, които могат да причинят катастрофални повреди на ротора и удължен непланиран престой.

---

← Обратно към основния индекс