Vahelduvvoolumootorite elektrivigade diagnoosimine vibratsioonanalüüsi abil
Elektrilised rikked vahelduvvoolu asünkroonmootorites on magnetskeemi defektid — staatorsüdamik, rootor või nende vaheline õhkvahe —, mis ilmnevad vibratsioonina. Kuigi vibratsioonianalüüs seostatakse kõige sagedamini mehaaniliste probleemidega, nagu tasakaalustamatus ja laagri defektid, on see ka võimas viis elektrivigade leidmiseks. Elektrivead tekitavad pulseerivaid magnetjõude, mis panevad staatorsüdamiku ja rootori vibreerima; need vibratsioonid levivad läbi mootori korpuse ning on hõlpsasti tuvastatavad kiirendusmõõtur. Kunst seisneb toitesagedusega ja mootori pooluste arvuga seotud mustrite äratundmises.
1. Sissejuhatus: Elektririkked vibratsiooniallikana
Elektrivigade diagnoosimise võti on otsida spetsiifilisi piike sagedustel, mis on seotud elektrivõrgu sagedusega — piirkonnast sõltuvalt 50 Hz või 60 Hz — ja mootori pooluste arvuga. Kuna need jõud on magnetilist, mitte puhtalt mehhaanilist laadi, eristavad neid tavalistest mehaanilistest riketest kaks vihjet: nende sagedused on seotud toitevõrguga, mitte võlliga, ning paljud neist muutuvad mootori koormuse muutumisel. Klassikaline diagnostikatest on koormuse eemaldamine spektri jälgimise ajal; piik, mis kaob koormuse eemaldamisel, on peaaegu kindlasti elektrilist päritolu. Selge arusaam voolusagedus ja mootori libisemine on aluseks iga alloleva diagnoosile.
2. Staatori rikked
Staatori probleemid — lahtine raudsüdamik, mähiste lõtvus või lühistunud lamellid — võivad muuta staatori ekstsentriliseks või deformeerunuks, tekitades ava ümber ebaühtlase magnetvälja. Tulemuseks on tavaliselt magnetjõud, mis pulseerib kaks korda võrgusagedusel.
- Vibratsiooni signatuur: kõige tavalisem näitaja on suurenenud tipp sagedusel 2× võrgu sagedusest (2×FL). 60 Hz mootori puhul on see 120 Hz (7200 CPM); 50 Hz mootori puhul 100 Hz (6000 CPM). Pange tähele, et 2×FL tipp ei ole omane ainult staatori riketele — seda võivad tõsta ka toitepinge tasakaalutus, õhupilu ekstsentrilisus ja raami resonants.
- Omadused: 2×FL tipp on tavaliselt stabiilsem ja vähem koormustundlik kui rootorivarraste signatuurid, kuid see ei pruugi olla püsiv — kinnitage diagnoos faasivoolu kontrollidega ning koormatud ja koormuseta spektrite võrdlemisega. Vibratsioon on sageli suurim staatori kinnitusjalgade suunas, kus raam on pulseeriva tõmbe suhtes kõige jäigem. Staatori defektid aetakse kergesti segi mehaanilisega lõtvus 2× töökiirusel, mistõttu on oluline teostada koormustест ja mõõta sagedust täpselt.
3. Rootori rikked (katkised rootori vardad)
Pragulised või murdunud rootori stangid on AC induktsioonmootorite tavaline rikketüüp. Kui stang murdub, katkestab see voolu rootori puuris, põhjustades lokaalset ülekuumenemist ja pulseerivat pöördemomenti, mis moduleerib töökiirusel tekkivat vibratsiooni.
- Vibratsiooni signatuur: klassikaline tunnus katkised rootorivardad on pooluse vastava sageduse (FP) külgribad ületades jooksukiirus (1×) tippu ja selle harmoonilised.
- Pooluse vastav sagedus (FP): kiirus, millega rootor libiseb üle pöörlevat magnetvälja, arvutatakse järgmiselt: FP = pooluste arv × libisemissagedus, kus libisemissagedus on välja sünkroonsageduse ja tegeliku võllimiini pöörlemissageduse vahe.
- Omadused: otsige 1× sageduspiiki, mida ümbritsevad kaks selget külgpiiki — üks sagedusega (1× + FP) ja teine sagedusega (1× − FP). Kahjustuste süvenedes ilmuvad külgpiigid ka 2× ja 3× harmooniliste ümber. Erinevalt staatori riketest on see tunnus väga tundlik koormuse suhtes — külgpiigid kasvavad koormuse suurenedes ja võivad tühikäigul täielikult kaduda.
4. Ekstsentriline õhupilu
The õhuvahe on väike vahemik rootori ja staatori vahel. Kui see ei ole ühtlane üle pooraugu, tekib tasakaalustamata magnetiline tõmbejõud mis sunnib rootorit vibreerima.
- Staatiline ekstsentrilisus: rootor pöörleb laagrites tsentraalselt, kuid staatori südamik on ümarast kõrvalekaldunud, seega on vahe kitsaim koht ruumis fikseeritud.
- Dünaamiline ekstsentrilisus: rootor ise on ümarast kõrvalekaldunud või tsentrist nihkes, seega pöördub vahe kitsaim koht koos rootoriga — see seisund on tihedalt seotud rootori ekstsentrilisus.
- Vibratsiooni signatuur: staatiline ekstsentrilisus tõstab tavaliselt püsiva tipu sagedusel 2×FL, sest kitsa õhupilu punkt ei liigu. Dünaamiline ekstsentrilisus moduleerib pilu rootori pöörlemisel, tekitades vibratsiooni 1× töökiirusel ja pooluste läbimise sageduse külgribasid — sagedusel 2×FL ± FP ja pöörlemiskiiruse harmoonikute ümbruses. Praktikas esinevad need kaks sageli koos, andes keeruka kombineeritud mustri.
5. Kinnitamine ja parimad tavad
Elektrilised rikked paiknevad spektris tööpöörlemissageduse komponentide lähedal, mistõttu on nende eristamiseks vajalik distsiplineeritud mõõtmine.
- Kõrge eraldusvõimega spekter: elektriliste rikete diagnoosimine nõuab kõrge eraldusvõimega FFT spekter piisava arvuga joontega, et eraldada tööpöörlemissageduse harmonikud võrgusageduse harmonikatest ja nende tihedalt paiknevatest külgsagedustest. A suumitud FFT on sageli ainus viis libisemissageduse külgsageduste selgeks eristamiseks.
- Koormus on otsustava tähtsusega: rootori latiriba probleemide tuvastamiseks peab mootor töötama olulise koormuse all — tavaliselt üle 75% — et defekt ilmneks. Koormuse muutmine samal ajal, kui jälgitakse maksimumväärtuste muutusi, on kõige usaldusväärsem välitingimustes kasutatav meetod elektriliste ja mehaaniliste allikate eristamiseks.
- Jäädvustage see välitingimustes: kahekanaliline kaasaskantav analüsaator, näiteks Balanset-1A salvestab spektri ja sünkroniseeritud tööpöörlemissageduse mootorilt kohapeal, muutes lihtsaks 2×F märkimiseL staatori maksimum või koormusest sõltuvad poolusvahe külgsagedused enne lahtivõtmisele asumist — ja seal, kus tegelikuks süüdlaseks osutub mehaaniline tasakaalustamatus, tasakaalustage rootor samal visiidil.
- Kinnitage teiste tehnoloogiate abil: diagnoose saab kinnitada mootori voolu allkirjaanalüüsiga (MCSA) või infrapuna termograafia, mis paljastab katkiste latiridade või lühisesse läinud laminatsioonide põhjustatud lokaalse kuumenemise. Ristkontrall laiema perekonnaga mootori rikked väldib elektrilise rikke segamini ajamist mehaanilisega.
