Κατανόηση των σπασμένων ράβδων ρότορα

Συσκευές

Φορητή ζυγαριά και αναλυτής κραδασμών Balanset-1A

$2,358.31

Ανταλλακτικά

Αισθητήρας δόνησης

$107.47

Ανταλλακτικά

Οπτικός αισθητήρας (στροφόμετρο λέιζερ)

$148.07

Συσκευές

Balanset-4

$8,123.32

Ανταλλακτικά

Μαγνητική βάση μεγέθους 60-kgf

$54.93

Ανταλλακτικά

Αντανακλαστική ταινία

$11.94

Συσκευές

Δυναμικός εξισορροπιστής "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Ορισμός: Τι είναι οι σπασμένες ράβδοι ρότορα;

Σπασμένες ράβδοι ρότορα είναι πλήρη θραύση των ράβδων αγωγών σε ρότορες επαγωγικών κινητήρων τύπου σκίουρου. Αυτή είναι ουσιαστικά η ίδια κατάσταση με ελαττώματα της ράβδου του ρότορα αλλά δίνει ιδιαίτερη έμφαση στο πλήρες σπάσιμο της ράβδου και όχι στις ρωγμές ή στις συνδέσεις υψηλής αντίστασης. Όταν μία ή περισσότερες ράβδοι σπάσουν, το ηλεκτρικό ρεύμα δεν μπορεί να ρέει μέσα από αυτές τις ράβδους, δημιουργώντας ηλεκτρομαγνητική ασυμμετρία που παράγει χαρακτηριστική δόνηση και τρέχουσες υπογραφές με πλευρικές ζώνες στο συχνότητα ολίσθησης απόσταση γύρω από την ταχύτητα τρεξίματος.

Οι σπασμένες ράβδοι του ρότορα είναι ιδιαίτερα ύπουλες επειδή δημιουργούν μια κατάσταση αστοχίας με διαδοχικές διακυμάνσεις: μία σπασμένη ράβδος αυξάνει το ρεύμα και την τάση στις γειτονικές ράβδους, προκαλώντας προοδευτική αστοχία τους. Εάν δεν εντοπιστεί έγκαιρα (μία σπασμένη ράβδος), η κατάσταση μπορεί να επιδεινωθεί γρήγορα σε πολλαπλές σπασμένες ράβδους και καταστροφική αστοχία του ρότορα που απαιτεί αντικατάσταση του κινητήρα.

Πώς σπάνε οι ράβδοι του ρότορα

Θερμική κόπωση (πιο συχνή)

Επαναλαμβανόμενοι κύκλοι θέρμανσης και ψύξης:

• Ρεύμα εκκίνησης: Κατά την εκκίνηση του κινητήρα, το ρεύμα του ρότορα είναι 5-7 × κανονικό (κατάσταση κλειδωμένου ρότορα)
• Θερμική διαστολή: Οι ράβδοι αλουμινίου διαστέλλονται σημαντικά (συντελεστής 23 µm/m/°C)
• Περιορισμός: Ο πυρήνας σιδήρου διαστέλλεται λιγότερο (12 µm/m/°C), περιορίζοντας τη διαστολή της ράβδου
• Στρες: Η διαφορική διαστολή δημιουργεί θερμική τάση στις ράβδους
• Κούραση: Οι επαναλαμβανόμενοι κύκλοι εκκίνησης προκαλούν κόπωση χαμηλού κύκλου
• Έναρξη ρωγμής: Συνήθως σε σύνδεση δακτυλίου από ράβδο σε άκρο (σημείο υψηλής τάσης)

Μηχανική καταπόνηση

• Φυγοκεντρικές δυνάμεις σε υψηλές ταχύτητες
• Ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις κατά τη λειτουργία και την εκκίνηση
• Δόνηση από εξωτερικές πηγές
• Φόρτιση κραδασμών κατά την εκκίνηση ή τις αλλαγές φορτίου

Κατασκευαστικά ελαττώματα

• Αραιότητα της ύλης: Κενά σε ρότορες από χυτό αλουμίνιο
• Κακή συγκόλληση: Ανεπαρκής συγκόλληση ράβδου-πυρήνα
• Περιλαμβάνονται υλικά: Ρύποι στη χύτευση
• Αρθρώσεις δακτυλίων αδύναμου άκρου: Κακή σύνδεση δακτυλίου από ράβδο σε άκρο

Συνθήκες λειτουργίας

• Συχνή εκκίνηση: Κάθε εκκίνηση είναι ένα συμβάν θερμικής και μηχανικής καταπόνησης.
• Φορτία υψηλής αδράνειας: Οι μεγάλοι χρόνοι επιτάχυνσης αυξάνουν την τάση της ράβδου
• Υπηρεσία αντιστροφής: Η σύνδεση δημιουργεί ακραία ρεύματα
• Μονοφασική λειτουργία: Λειτουργία με μονοφασικές χαμένες υπερφορτώσεις ράβδων ρότορα

Η χαρακτηριστική υπογραφή πλευρικής ζώνης

Γιατί εμφανίζονται οι πλευρικές ζώνες

Το ιδιαίτερο διαγνωστικό πρότυπο:

1. Η σπασμένη ράβδος δεν μπορεί να μεταφέρει ρεύμα, δημιουργώντας ηλεκτρική ασυμμετρία.
2. Η ασυμμετρία περιστρέφεται με συχνότητα ολίσθησης (διαφορά μεταξύ σύγχρονης ταχύτητας και ταχύτητας ρότορα)
3. Δημιουργεί παλμό ροπής σε συχνότητα ολίσθησης 2×
4. Ο παλμός ροπής ρυθμίζει 1× τη δόνηση από μηχανική ανισορροπία
5. Αποτέλεσμα: πλευρικές ζώνες σε ταχύτητα λειτουργίας ± διαστήματα συχνότητας ολίσθησης

Μοτίβο δόνησης

• Κεντρική Κορυφή: 1× ταχύτητα λειτουργίας (fr)
• Κάτω πλευρική ζώνη: fr – fs (όπου fs = συχνότητα ολίσθησης)
• Άνω πλευρική ζώνη: fr + fs
• Πολλαπλές πλευρικές ζώνες: fr ± 2fs, fr ± 3fs καθώς αυξάνεται η σοβαρότητα
• Συμμετρία: Πλευρικές ζώνες συμμετρικές γύρω από την κορυφή 1×

Παράδειγμα

4-πολικός κινητήρας, 60 Hz σε πλήρες φορτίο:

• Σύγχρονη ταχύτητα: 1800 σ.α.λ.
• Πραγματική ταχύτητα: 1750 σ.α.λ. (29,17 Hz)
• Ολίσθηση: 50 σ.α.λ. (0,833 Hz)
• Η δόνηση κορυφώνεται σε: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
• Σπασμένη μπάρα που επιβεβαιώνεται από συμμετρικές πλευρικές ζώνες στα ±0,833 Hz

Τρέχουσα Υπογραφή (MCSA)

Η ανάλυση ρεύματος κινητήρα δείχνει παρόμοιο μοτίβο:

• Κεντρική Κορυφή: Συχνότητα γραμμής (50 ή 60 Hz)
• Πλευρικές ζώνες: fline ± 2fs (σημείωση: 2× συχνότητα ολίσθησης στο ρεύμα, όχι 1×)
• Παράδειγμα: Κινητήρας 60 Hz με ολίσθηση 1 Hz → πλευρικές ζώνες στα 58 Hz και 62 Hz
• Πλεονέκτημα: Μη επεμβατικό, μπορεί να παρακολουθεί συνεχώς
• Ευαισθησία: Συχνά ανιχνεύει σπασμένες ράβδους νωρίτερα από τη δόνηση

Στάδια Προόδου

Μονό σπασμένο μπαρ

• Εμφανίζονται μικρές πλευρικές ζώνες (20-40% με 1× κορυφή)
• Ελαφρύς παλμός ροπής (μπορεί να μην είναι αισθητός)
• Η απόδοση του κινητήρα είναι σχεδόν κανονική
• Μπορεί να λειτουργήσει για μήνες με παρακολούθηση
• Η αντικατάσταση θα πρέπει να προγραμματιστεί

Πολλαπλές γειτονικές σπασμένες ράβδοι

• Ισχυρές πλευρικές ζώνες (> 50% με 1× κορυφή)
• Αισθητός παλμός ροπής
• Αυξημένη ολίσθηση και θερμοκρασία
• Η πρόοδος επιταχύνεται καθώς οι γειτονικές ράβδοι υπερθερμαίνονται
• Επείγουσα αντικατάσταση (χρονικό πλαίσιο εβδομάδων)

Σοβαρή κατάσταση

• Οι πλευρικές ζώνες ενδέχεται να υπερβαίνουν το 1× πλάτος κορυφής
• Σοβαρός παλμός ροπής που επηρεάζει τον κινούμενο εξοπλισμό
• Υψηλή δόνηση και θερμοκρασία
• Κίνδυνος βλάβης του ακραίου δακτυλίου ή πλήρους βλάβης του ρότορα
• Απαιτείται άμεση αντικατάσταση

Βέλτιστες πρακτικές ανίχνευσης

Ανάλυση Δονήσεων

• Χρήση FFT υψηλής ανάλυσης (< 0,2 Hz) για την ανάλυση πλευρικών ζωνών
• Δοκιμή κινητήρα υπό φορτίο (οι πλευρικές ζώνες είναι πιο εμφανείς με τη ροή ρεύματος)
• Υπολογισμός της αναμενόμενης συχνότητας ολίσθησης για τον κινητήρα
• Αναζήτηση φάσματος για συμμετρικές πλευρικές ζώνες σε ±fs γύρω στο 1×
• Πλάτος πλευρικής ζώνης τάσης με την πάροδο του χρόνου

Δοκιμές MCSA

• Σφίξτε τους αισθητήρες ρεύματος στα καλώδια του κινητήρα
• Λήψη κυματομορφής ρεύματος και υπολογισμός FFT
• Αναζητήστε πλευρικές ζώνες στη fline ± 2fs
• Συγκρίνετε με την αρχική κατάσταση υγιούς κινητικού ελέγχου
• Μπορεί να ανιχνεύσει πριν εξαφανιστούν τα συμπτώματα δόνησης

Διορθωτικές Ενέργειες

Άμεση ανταπόκριση

• Αύξηση συχνότητας παρακολούθησης (μηνιαία → εβδομαδιαία → ημερήσια)
• Ρυθμός αύξησης πλάτους πλευρικής ζώνης παρακολούθησης
• Παραγγείλτε εφεδρικό κινητήρα ή σχεδιάστε την αντικατάσταση του ρότορα
• Μειώστε τον κύκλο λειτουργίας, εάν είναι δυνατόν (ελαχιστοποιήστε τις εκκινήσεις)
• Πρόοδος εγγράφων για ανάλυση αστοχίας

Επιλογές επισκευής

• Αντικατάσταση ρότορα: Πιο αξιόπιστο για μεγάλους κινητήρες (> 100 HP)
• Ανακατασκευή ρότορα: Τα εξειδικευμένα εργαστήρια μπορούν να ανακατασκευάσουν τους ρότορες αλουμινίου
• Αντικατάσταση κινητήρα: Συχνά πιο οικονομικό για μικρούς κινητήρες (< 50 ίπποι)
• Διερεύνηση της Βασικής Αιτίας: Προσδιορίστε γιατί οι ράβδοι έσπασαν για να αποτρέψετε την επανάληψη

Πρόληψη

• Χρησιμοποιήστε ομαλούς εκκινητές ή VFD για να μειώσετε το ρεύμα εκκίνησης και τη θερμική καταπόνηση
• Περιορισμός συχνότητας εκκίνησης για φορτία υψηλής αδράνειας
• Καθορίστε κινητήρες με ονομαστική τιμή για πραγματικό κύκλο λειτουργίας (κινητήρες συχνής εκκίνησης για λειτουργία υψηλού κύκλου λειτουργίας)
• Εξασφαλίστε επαρκή αερισμό και ψύξη του κινητήρα
• Προστασία από μονοφασικές συνθήκες

Οι σπασμένες ράβδοι του ρότορα, ενώ ευθύνονται μόνο για 10-15% βλαβών του κινητήρα, δημιουργούν διακριτικές υπογραφές πλευρικής ζώνης συχνότητας ολίσθησης που επιτρέπουν την αξιόπιστη έγκαιρη ανίχνευση μέσω ανάλυσης κραδασμών ή ρεύματος. Η κατανόηση του μηχανισμού θερμικής κόπωσης, η αναγνώριση του χαρακτηριστικού μοτίβου πλευρικής ζώνης και η εφαρμογή παρακολούθησης κατάστασης επιτρέπουν την προγραμματισμένη αντικατάσταση του κινητήρα πριν οι βλάβες μιας ράβδου εξελιχθούν σε καταστροφικές πολλαπλές βλάβες ράβδων και παρατεταμένο μη προγραμματισμένο χρόνο διακοπής λειτουργίας.

---

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο