Razumijevanje učestalosti prolaska kroz motorne barove
Frekvencija prolaza motorne šipke — također nazvana frekvencija prolaza rotornih šipki, frekvencija utora rotora ili jednostavno prolaz šipki — frekvencija je pri kojoj rotorske šipke kaveznog asinkronog motora prolaze pokraj utora i namota statora. Jednaka je broju rotornih šipki pomnoženom s frekvencijom vrtnje rotora, pa se nalazi daleko iznad radne brzine, obično između otprilike 200 i 2000 Hz, ovisno o veličini i brzini motora. U zdravom motoru to je tiha linija male amplitude u spektar vibracija, ali kad se podigne, ukazuje na ekscentričnost između rotora i statora, zračni razmak probleme sa zračnim rasporom ili druge elektromagnetske nepravilnosti. Usko je povezana s defekti rotorske šipke — slomljene šipke najavljuju se s bočni pojasevi razmaknute na frekvenciji prolaska polova (broj polova × frekvencija klizanja) oko 1×, a ne povećanjem same linije frekvencije prolaska šipki.
1. Izračunavanje frekvencije prolaza rotornih šipki
Formula
RBPF = Nb × N / 60, gdje je RBPF frekvencija prolaza rotornih šipki u Hz, Nb je broj rotorskih šipki, a N je brzina rotora u o/min.
Struktura formule ista je kao i kod bilo koje frekvencije brojanja zubaca ili lopatica, poput frekvencija zahvata zupčanika ili frekvencija prolaska lopatice: izbrojite ponavljajuće značajke i pomnožite ih s učestalošću njihova prolaska. Budući da je broj šipki obično velik, rezultat se nalazi duboko u visokofrekventnom području spektra.
Radni primjeri
Mali motor: 28 rotorskih šipki pri 1750 o/min daje RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Veliki motor: 56 rotorskih šipki pri 3550 o/min daje RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Imajte na umu da linija prolaza šipki kod većeg stroja prelazi 3 kHz — koristan podsjetnik da mjerni lanac mora dosegnuti toliko visoko da bi je vidio. Ako želite brzo pretvoriti radnu brzinu i redove u frekvencije, kalkulator harmonijske frekvencije obrađuje aritmetiku.
Pronalaženje broja šipki
- Pogledajte pločicu s nazivom motora ili tehnički list proizvođača.
- Prebrojite ih vizualno ako je rotor dostupan tijekom popravka.
- Rekalkulirajte unatrag od jasno identificiranog vrha u spektru vibracija.
- Očekujte otprilike 16 do 80 šipki, ovisno o veličini motora i broju polova.
2. Fizički mehanizam
Interakcija rotora i statora
Frekvencija prolaza šipki nastaje magnetskom interakcijom, a ne mehaničkim kontaktom:
- Rotorske šipke nose induciranu struju i stvaraju lokalne poremećaje u magnetskom polju.
- Kako se rotor okreće, svaka šipka prolazi pored utora statora jedna za drugom.
- Magnetska reluktancija raste i opada dok se šipke poravnavaju s zubcima statora, a zatim prolaze između njih.
- Ovo stvara malu pulsirajuću elektromagnetsku silu na strukturi.
- Brzina pulsiranja jednaka je brzini prolaska šipki — frekvenciji prolaza šipki.
Jednoliki nasuprot neujednačenom zračnom razmaku
- Ujednačen zračni raspor: Doprinosi sila šipki na suprotnim stranama rotora uglavnom se poništavaju, ostavljajući malu amplitudu RBPF-a.
- Ekscentrični rotor: interakcija postaje asimetrična, poništavanje slabi, a amplituda RBPF-a raste.
- Dijagnostička vrijednost: visina linije RBPF-a stoga je izravan pokazatelj koliko je zračni raspor ujednačen.
3. Dijagnostička važnost
Normalno stanje
- Prisutan je vrh RBPF-a, ali je vrlo mali — često ispod 0,5 mm/s.
- Možda je jedva vidljiv iznad razine buke.
- Nema bočnih pojaseva uz njega.
- Ovaj potpis potvrđuje ujednačen zračni raspor i dobru koncentričnost rotora i statora.
Što vam govori povišena razina RBPF-a
Ekscentričnost zračnog jaza. Rotor je pomaknut iz središta u otvoru statora, amplituda RBPF-a raste i mogu se pojaviti bočne trake na ±1× brzine rada. Uzorak je paralelan načinu frekvencija prolaza polova raste pri istom kvaru.
Neusklađenost rotora i statora. Kada osovina rotora nije paralelna s osovinom statora, zračni razmak varira duž duljine motora, podižući i RBPF i njegove harmonike.
Slomljene ili oštećene rotorne šipke. Ovo je posve drukčija signatura: slomljene šipke stvaraju bočne vrpce oko 1× razmaknute frekvencijom prolaska polova, umjesto da povećavaju liniju frekvencije prolaska šipki. Pogledajte slomljene rotorske šipke i defekti rotorske šipke za potpune dijagnostičke detalje.
4. Razlikovanje frekvencije prolaza šipki od drugih frekvencija
RBPF naspram frekvencija ležaja
- RBPF: obično 200–3000 Hz, određeno dizajnom motora.
- Frekvencije ležajeva: obično 50–500 Hz za ležajeve motora.
- Kako razlikovati: Izračunajte oba i usporedite ih s opaženim vrhuncima.
- Pazite na preklapanje: Na velikim motorima RBPF može pasti u isti raspon kao frekvencije kvarova ležajeva, stoga potvrdite izvor prije nego što djelujete.
RBPF naspram frekvencije utora statora
- Prolaz kroz utore statora: broj utora statora × radna brzina — rijetko značajno.
- RBPF: broj rotornih šipki × radna brzina — češće uočeno.
- Oboje prisutni: U nekim motorima vidjet ćete svaki od njih, a njihovo razdvajanje ovisi o poznavanju broja šipki i utora.
5. Praktična primjena
Kada pratiti RBPF
- Kada se sumnja na problem zračnog jaza.
- Nakon zamjene ležaja, kako bi se provjerilo je li rotor pravilno centriran.
- Kada je povišena frekvencija mreže 2×, što može pratiti ekscentričnost.
- Pri uspostavljanju referentne vrijednosti osnovna vrijednost za novi ili namotani motor.
- Kao provjera kvalitete nakon popravka motora.
Razmatranja mjerenja
- Frekvencijski raspon analizatora mora znatno premašivati dvostruku vrijednost RBPF-a (Fmax > 2 × RBPF) da bi ga obuhvatio bez aliasiranje.
- Akcelerometar akcelerometar obično je potreban akcelerometar, a ne senzor brzine, jer su frekvencije visoke.
- Mjerite na okviru motora ili kućištu ležaja.
- Uvijek uspoređujte s osnovnom vrijednošću ili sa sličnim zdravim motorima.
6. Gdje se frekvencija prolaza šipki uklapa u dijagnostiku motora
Pomaže da se dva potpisa rotora motora jasno razdvoje. Linija prolaza šipki govori o geometriji zračnog jaza; prekinute šipke govore o električnoj cjelovitosti kaveza. U praksi oba mogu biti prisutna istovremeno, pa je potrebna temeljita procjena električnih kvarova provjerava svaki od tih obrazaca:
- Nedostaci štapova rotora: bočne vrpce oko radne brzine 1× razmaknute frekvencijom prolaska polova.
- Problemi s RBPF-om: povećana amplituda na samoj liniji prolaza kroz šipke (šipke × brzina).
- Mogu koegzistirati: Ekscentričnost i slomljene šipke nisu međusobno isključivi.
- Sveobuhvatna dijagnoza: Pregledajte oba uzorka kako biste upotpunili sliku.
Ova vrsta visokofrekventne elektromagnetske dijagnostike čini jednu polovicu procjene stanja indukcijskog motora; druga polovica je niskofrekventni mehanički svijet neravnoteža i neusklađenost. Prijenosni dvo-kanalni instrument poput Balanset-1A pokriva mehaničku stranu, bilježeći amplitudu i fazu od 1× potrebne za uravnoteženje rotora u vlastitim ležajevima i provjeru rezultata — prirodan dodatak spektralnim provjerama motora opisanim ovdje.
Frekvencija prolaza rotornih šipki motora, iako se prati rjeđe od frekvencija ležaja ili potpisa slomljenih šipki, nosi stvarnu dijagnostičku vrijednost za ujednačenost zračnog raspora i koncentričnost rotora i statora. Poznavanje načina njezina izračuna i prepoznavanja u spektru zaokružuje dijagnostičku sliku za procjenu stanja kaveznih asinkronih motora.
