Тербелістің спектрлік талдауы

Электр қозғалтқышының ақаулары: жан-жақты спектрлік талдау

Электр қозғалтқыштары шамамен өнеркәсіптік электр энергиясының 45% бүкіл әлемде тұтынады. EPRI зерттеулері бойынша ақаулықтардың үлесі мынадай: ~23% статор ақаулықтары, ~10% ротор ақаулықтары, ~41% подшипниктердің тозуы, and ~26% сыртқы факторлар. Осы ақаулардың көпшілігі апатты бұзылу орын алғанға дейін вибрация спектрінде айқын іздер қалдырады.

Бұл мақала электр қозғалтқыштарының ақауларын спектрлік вибрация талдауы және қосымша әдістер арқылы анықтауға арналған жан-жақты нұсқаулықты ұсынады: MCSA, ESA және MCA.

25 min read ISO 20816 · IEC 60034 · IEEE 1415 Балансет-1А
~23%
Stator faults
~10%
Rotor defects
~41%
Мойынтіректің тозуы
~26%
Сыртқы факторлар

1. Вибрация талдаушысы үшін электр негіздері

Вибрация спектрлері бойынша қозғалтқыш ақауларын диагностикалаудан бұрын, қозғалтқыш вибрациясын туғызатын негізгі электр жиіліктерін түсіну өте маңызды.

1.1. Желілік жиілік (LF)

Айнымалы ток желісінің жиілігі: 50 Hz Еуропаның, Азияның, Африканың және Ресейдің көп бөлігінде; 60 Hz Солтүстік Америкада және Оңтүстік Америка мен Азияның кейбір бөліктерінде. Қозғалтқыштағы барлық электромагниттік күштер осы жиіліктен туындайды.

1.2. Желілік жиіліктің екі еселенгені (2×LF)

The айнымалы ток қозғалтқыштарындағы басым электромагниттік күш жиілігі айнымалы ток қозғалтқыштарында. 50 Гц жүйесінде 2×LF = 100 Hz; 60 Гц жүйесінде 2×LF = 120 Hz. Статор мен ротор арасындағы магниттік тарту күші әр электр циклінде екі рет шыңына жетеді, бұл 2×LF-ті кез келген айнымалы ток қозғалтқышының негізгі «электр вибрациясы» жиілігіне айналдырады.

2×LF = 2 × fline = 100 Гц (50 Гц жүйелері)  |  120 Гц (60 Гц жүйелері)

1.3. Синхронды жылдамдық және сырғу

Статордың магниттік өрісі синхронды жылдамдықпен айналады:

Ns = 120 × fline / P   (RPM)

where P полюстер саны болып табылады. Асинхронды қозғалтқыштың роторы әрқашан сәл баяуырақ айналады. Бұл айырмашылық — slip:

s = (Ns − N) / Ns

Стандартты асинхронды қозғалтқыштар үшін толық жүктемедегі сырғанаудың типтік мәні: 1–5%. 50 Гц жиілігіндегі 2 полюсті қозғалтқыш үшін: Ns = 3000 айн/мин, нақты жылдамдық ≈ 2940–2970 айн/мин.

1.4. Полюс өту жиілігі (Fp)

Ротор полюстерінің статор полюстерінен «сырғып өту» жылдамдығы. Нәтижесінде universal — полюстер санынан тәуелсіз:

Fp = 2 × s × fline = 2 × fs  —  полюстер санынан P тәуелсіз

2% сырғанаумен 50 Гц жиілігінде жұмыс істейтін қозғалтқыш үшін: Fp = 2 × 0.02 × 50 = 2 Hz. Бұл жиілік сынған ротор шыбықтарының спектрінде тән бүйірлік жолақтар түрінде көрінеді.

1.5. Ротор шыбықтарының өту жиілігі

fRBPF = R × frot

Мұндағы R — ротор шыбықтарының саны. Ротор шыбықтары зақымданған кезде бұл жиілік пен оның бүйірлік жолақтары маңызды роль атқарады.

1.6. Негізгі жиілік анықтамалық кестесі

SymbolАтыFormulaМысал (50 Гц, 2 полюсті, 2% сырғанау)
LFLine frequencyfline50 Hz
2×LFЖелілік жиіліктің екі еселігі2 × fline100 Hz
fsyncСинхронды жиілік2 × fline / P50 Hz (P=2) | 25 Hz (P=4)
1XАйналу жиілігі(1 − s) × fsync49 Гц (2940 айн/мин)
FpПолюс өтпелі жиілігі2 × s × fline2 Hz
fRBPFРотор шыбықтарының өту жиілігіR × frot16 × 49 = 784 Hz
Critical Note

50 Гц жүйесінде, 2×LF = 100 Hz and 2X ≈ 98 Hz (2 полюсті қозғалтқыш үшін). Бұл екі шың тек 2 Hz apart. Спектрлік ажыратымдылығы ≤ 0.5 Hz оларды бөліп көрсету үшін қажет. Пайдаланыңыз 4–8 с немесе одан ұзақ жазу ұзындықтарын. 2X жиілігін 2×LF деп қате анықтау түбегейлі қате диагнозға әкеледі — механикалық ақауды электрлік ақаумен шатастыруға соқтырады. This proximity is specific to 2-pole machines. For 4-pole: 2X ≈ 49 Hz — well separated from 2×LF = 100 Hz.

Қозғалтқыштың көлденең қимасы: негізгі компоненттер мен ауа саңылауы
STATOR Winding slots AIR GAP (әдеттегі мән: 0,25 – 2 мм) (сыни параметр) ROTOR Ротор шыбықтары (көрсетілген: 16) индукцияланған токты өткізеді Shaft Stator bore (ламинатталған өзек) Негізгі жиіліктер ▸ Stator → 2×LF ▸ Air gap → 2×LF ± 1X ▸ Broken bars → 1X ± Fp MCSA: LF ± Fp ▸ Bar pass → R × frot ▸ Механикалық → 1X, 2X, nX ▸ Axial shift → 2×LF ± 1X (ax.) 50 Гц кезінде: 2×LF = 100 Гц ± = бүйірлік жолақтар (модуляция) Схема — масштабта емес. Нақты ұяшық/шыбық саны қозғалтқыш конструкциясына байланысты.

StatorRotorWindingsAir gapMechanicalAxial Ауа саңылауының кез келген бұрмалануы магниттік тарту күшін тікелей өзгертеді, бұл дірілдің үлгісін бірден өзгертеді. ± белгісі бүйірлік жолақтарды (модуляция) білдіреді.

2. Диагностика әдістеріне шолу

Электр қозғалтқышының барлық ақауларын анықтайтын жалғыз әдіс жоқ. Сенімді диагностикалық бағдарлама бірін-бірі толықтыратын бірнеше әдісті біріктіреді:

Электр қозғалтқышын диагностикалау әдістері
ELECTRIC MOTOR 1. Діріл талдауы Спектрлер & уақыттық толқын пішіні 1X, 2X, 2×LF, гармоникалар ✓ Механикалық + кейбір электрлік ақаулар ✗ Барлық электрлік ақауларды анықтай алмайды 2. MCSA Қозғалтқыш тогының сигнатуралық талдауы — ток қысқышы ✓ Сынған ротор штангалары, эксцентриситет ✓ Желілік режимде, инвазивсіз 3. ESA Электрлік сигнатуралық талдау Кернеу + ток спектрлері ✓ Қорек сапасы, статор ақаулары ✓ Желілік режимде, МБП-да 4. MCA Қозғалтқыш тізбегін талдау Импеданс, кедергі ✓ Оқшаулама, орамдар арасындағы тұйықтасулар ✗ Тек желіден ажыратылған күйде (қозғалтқыш тоқтатылған) 5. Термография Статор температурасын + мойынтіректер температурасын бақылау

ДірілMCSAESAMCAThermography Ешбір жекелеген әдіс толық қамтуды қамтамасыз ете алмайды. Кешенді диагностикалық тәсіл қолдану күшті ұсынылады.

2.1. Тербеліс спектрін талдау

Айналмалы жабдықтардың көпшілігін диагностикалаудың негізгі құралы. Мойынтіректер корпусындағы акселерометрлер механикалық ақауларды (дисбаланс, орталықтан ауытқу, мойынтіректің тозуы) және кейбір электрлік ақауларды (ауа саңылауының біркелкі еместігі, орамалардың бостаңдығы) анықтайтын спектрлерді жинақтайды. Алайда, тек вибрацияны талдау барлық электрлік ақауларды анықтай алмайды.

2.2. Электр қозғалтқышының тоқ қолтаңбасын талдау (MCSA)

Бір фазаға қойылған тоқ қысқышы тоқ спектрін жинақтайды. Сынған ротор шыбықтары LF ± Fp. MCSA жабдық жұмыс істеп тұрған кезде орындалады және толығымен инвазивсіз.

2.3. Электрлік қолтаңбаны талдау (ESA)

МЩ-да кернеу мен тоқ спектрлерін бір мезгілде талдайды. Жеткізілетін кернеудің асимметриясын, гармоникалық бұрмаланымды және электр қуатының сапасына байланысты мәселелерді анықтайды.

2.4. Электр қозғалтқышының тізбегін талдау (MCA)

An offline фаза аралық кедергіні, индуктивтілікті, импедансты және оқшаулау кедергісін өлшейтін сынақ. Жоспарлы техникалық тоқтату кезінде міндетті түрде жүргізіледі.

2.5. Температураны бақылау

Статор орамасының температурасы мен мойынтіректер температурасының үрдісін қадағалау шамадан тыс жүктелуді, салқындату жүйесінің ақауларын және оқшаулаудың нашарлауын ертерек анықтауға мүмкіндік береді.

Тәжірибелік тәсіл. Кешенді қозғалтқыш диагностикасы бағдарламасы үшін кемінде мыналарды біріктіріңіз: (1) вибрацияның спектрлік талдауы, (2) тоқ қысқышы арқылы MCSA, және (3) электр монтажшылары мен қозғалтқыш жөндеу мамандарымен жүйелі кеңесу — олардың тәжірибелік білімі аспаптардың өздері анықтай алмайтын маңызды мәліметтерді жиі береді.

3. Stator Defects

Статордың ақаулары барлық қозғалтқыш істен шығуларының шамамен 23–37%-ын құрайды. Статор — шихталанған темір өзегі мен орамаларды қамтитын тұрақты бөлік. Ақаулар негізінен 2×LF (100 Гц / 120 Гц) жиілігінде және оның еселіктерінде вибрация тудырады.

3.1. Статордың эксцентриситеті — ауа саңылауының біркелкі еместігі

Ротор мен статор арасындағы ауа саңылауы әдетте 0.25–2 mm. Тіпті 10% ауытқу өлшенетін электромагниттік күш балансыздығын тудырады.

Causes

  • Soft foot — ең жиі кездесетін себеп
  • Тозған немесе зақымдалған подшипник корпустары
  • Дұрыс тасымалданбау немесе орнатылмаудан туындаған рама деформациясы
  • Жұмыс жағдайларындағы жылулық деформация
  • Өндірістік допуск нормаларының бұзылуы

Спектральды қол тағы

  • Әдетте радиалды жылдамдық спектрінде 2×LF үстемдік етеді радиалды жылдамдық спектрінде
  • Көбінесе мыналардың незначительный өсуімен қатар жүреді 1X and 2X теңгерімсіз магниттік тарту күшінен (UMP) туындайды
  • Статикалық эксцентриситет: аз модуляциямен 2×LF үстемдік етеді
  • Динамикалық құрамдас: жанама жолақтар 2×LF ± 1X may appear
Спектр: айқын 2×LF + minor 1X and 2X өсу (радиалды бағыт)

Ауырлықтың деңгейін бағалау

2×LF амплитудасы (жылдамдық СКО)Assessment
< 1 mm/sКөптеген электр қозғалтқыштары үшін қалыпты
1–3 mm/sБақылау — тіреу жұмсақтығын, подшипник саңылауын тексеру
3–6 mm/sЕскерту — тексеріп, түзету жоспарлаңыз
> 6 mm/sҚауіп — жедел шара қабылдау қажет

Ескерту: Бұл иллюстративтік нұсқаулар, ресми стандарт емес. Әрдайым машинаның өз базалық деңгейімен салыстырыңыз.

Растау сынағы

Power-off test (жылдам сынақ): Тербелісті бақылай отырып, қозғалтқышты сөндіріңіз. Егер 2×LF шыңы drops sharply — секундтар ішінде, механикалық жүрісті тоқтатудан әлдеқайда жылдам жоғалса — дереккөзі электромагниттік сипатта.

Important

Do not confuse stator eccentricity with misalignment. Both can produce elevated 2X. The key: 2×LF at exactly 100.00 Hz is electrical; 2X tracks rotor speed and shifts if speed changes. Ensure spectral resolution ≤ 0.5 Hz.

3.2. Статор орамасының бекіністерінің босауы

Stator windings are subjected to electromagnetic forces at 2×LF during every operating cycle. Over years, mechanical fixation (epoxy, varnish, wedges) can degrade. Loose windings vibrate at 2×LF with increasing amplitude, accelerating insulation wear through fretting.

Спектральды қол тағы

Elevated 2×LF — уақыт өте жиі артады (трендтік өзгерту)
  • Негізінен радиалды тербеліс
  • 2×LF аз тұрақты болуы мүмкін — амплитуданың незначительды ауытқуы
  • Severe cases: harmonics at 4×LF, 6×LF

Consequences

This is орама изоляциясын бұзады — тездетілген деградацияға, болжанбайтын жерге тұйықталу ақауларына және қайта оралымды қажет ететін статордың толық істен шығуына алып келеді.

3.3. Қуат кабелінің нашар байланысы — фазалық асимметрия

Нашар байланыс кедергі асимметриясын тудырады. Тіпті 1% кернеу асимметриясы шамамен туғызады 6–10% ток асимметриясын. Теңгерімсіз токтар артқа бағытталған айналмалы магнит өрісі компонентін тудырады.

Спектральды қол тағы

Elevated 2×LF — фазалық асимметрияның негізгі индикаторы
  • Теңгерімсіз магниттік тарту күшінің салдарынан 2×LF амплитудасы артады
  • In some cases, sidebands near ±⅓×LF (50 Гц жүйелерінде ~16,7 Гц) 2×LF шыңының маңайында
  • Ток спектрінде (MCSA): оң реттілік тоғының теріс компоненті жоғарылайды

Практикалық тексерулер

  • Барлық кабель қосылымдарын, шиналар байланыстарын, контактор контактілерін тексеріңіз
  • Фазааралық кедергіні өлшеңіз — мәндер бір-бірінен 1%-дан аспауы тиіс
  • Үш фазаның барлығындағы қоректену кернеуін өлшеңіз — асимметрия 1%-дан аспауы тиіс
  • Кабель қосылу қорабының ИҚ-термографиясы

3.4. Статор шихтасының қысқа тұйықталуы

Қабатаралық оқшаулаудың зақымдануы құйынды токтардың айналымына жол ашып, жергілікті қызу ошақтарын тудырады. Бұл ақаулық вибрация спектрінде әрдайым анықтала бермейді — ИҚ-термография негізгі анықтау әдісі болып табылады. Желіден ажыратып тексеру: электромагниттік өзек сынағы (EL-CID сынағы).

3.5. Орам ішіндегі қысқа тұйықталу

Орам-орамдық қысқа тұйықталу жергілікті айналымды ток контурін тудырып, зақымдалған катушкадағы тиімді орам санын азайтады. Бұл жағдайда 2×LF, токтағы LF-тің 3-ші гармоникасының жоғарылауы және фазалық ток асимметриясы байқалады. Желіден ажыратып жүргізілетін MCA импульстік сынағымен ең тиімді анықталады.

Статор ақаулары — спектрлік белгілер жиынтығы
Legend 2×LF шыңы (100 Гц) — электрлік 1X / 2X шыңдары — механикалық Бүйір жолақтар (модуляция) А. Статор эксцентриситеті / Ауа саңылауының біркелкісіздігі (§3.1) Amplitude 1X 2X 2×LF 49 Hz 98 100 Hz 2 Hz gap! (≤0,5 Гц рұқсат қажет) 2×LF DOMINANT Радиалды бағыт Желіні өшіргенде жоғалады Б. Борттық кабельдің босауы / Фаза асимметриясы (§3.3) Amplitude 83 Hz 2×LF 117 Hz −⅓LF +⅓LF ± ⅓×LF sidebands (16.7 Hz) 83 Hz 100 Hz (2×LF) 117 Hz 2×LF elevated Фазалық кедергі асимметриясы кері айналатын өріс тудырады Check: • Кабель қосылыстары • Фазааралық R • ИҚ термография

2×LF1X / 2XSidebands Қуатты өшіру сынағы электромагниттік шығу тегін растайды: егер қуат өшірілген кезде 2×LF жылдам төмендесе (айналу тоқтаған кезге қарағанда әлдеқайда жылдам), онда дереккөз электромагниттік болып табылады.

4. Rotor Defects

Ротор ақаулары шамамен қозғалтқыш істен шығуларының 5–10%-ын алып отырады, бірақ олар ерте кезеңде анықтауға жиі ең қиын болып табылады.

4.1. Сынған ротор шыбықтары және жарылған соңғы сақиналар

Шыбық сынған кезде ток қайта бөлінуі жергілікті магниттік асимметрияны тудырады — іс жүзінде статор өрісіне қатысты сырғу жиілігімен айналатын «магниттік ауыр нүкте» пайда болады.

Тербеліс сигнатурасы

  • 1X peak with ± F жиілігінде бүйірлік жолақтарp. 50 Гц / 2% сырғу үшін: 1X ± 2 Гц жиілігінде бүйірлік жолақтар
  • Ауыр жағдайлар: ± 2F жиілігінде қосымша бүйірлік жолақтарp, ± 3Fp
  • 2×LF сондай-ақ F көрсетуі мүмкінp sidebands

MCSA Signature

Ток спектрі: LF ± Fp   (50 ± 2 Гц = 48 Гц және 52 Гц)

MCSA ауырлық шкаласы

LF шыңына қатысты бүйірлік жолақ деңгейіAssessment
< −54 dBЖалпы алғанда ротор жұмысқа қабілетті
−54 to −48 dB1–2 жарылған шыбықты көрсетуі мүмкін — үрдісті бақылаңыз
−48 to −40 dBБірнеше сынған тілше болуы мүмкін — тексеруді жоспарлаңыз
> −40 dBАуыр зақым — қосымша ақаулар туындау қаупі бар

Маңызды: MCSA номиналды шамаға жақын тұрақты жүктеме кезінде жүргізіледі. Жартылай жүктемеде бүйірлік жолақтардың амплитудасы төмендейді.

Time Waveform

Сынған ротор тілшелері тән «соғу» үлгісін — амплитуда полюс өту жиілігінде модуляцияланады. Спектрлік бүйірлік жолақтар айқын байқалмай тұрып жиі көрінеді.

Сынған ротор тілшелері — тербеліс және ток спектрлік үлгілері
Тербеліс спектрі (жылдамдық, радиалды бағыт) Amplitude −2Fp 1X−Fp 1X 1X+Fp +2Fp ± Fp (полюс өту жиілігі) Тербеліс үлгісі • 1X = тасымалдаушы (айналу жиілігі) • ±Fp бүйірлік жолақтары = ротор асимметриясы • Бүйірлік жолақтар көп = сынған тілшелер көп • Уақыттық толқын пішінінде «соғу» Мысал: 50 Гц, 2 полюсті, сырғу 2% 1X = 49 Hz, Fp = 2 Hz Бүйірлік жолақтар: 47 Гц және 51 Гц Ток спектрі (MCSA) (қысқышы арқылы қозғалтқыш қоректендіру тогы) Amplitude (dB) 48 HzLF − Fp 50 HzLF 52 HzLF + Fp ± Fp = ± 2 Hz sidebands MCSA ауырлық шкаласы (бүйірлік жолақ амплитудасы мен LF шыңының қатынасы) < −54 dB — ротор жұмысқа жарамды −54-тен −48 dB-ге дейін — 1-2 стержень күмәнді −48-ден −40 dB-ге дейін — бірнеше стержень зақымдалған болуы мүмкін > −40 dB — ауыр зақым (жөндеуді жоспарлаңыз) Атаулы жүктемедегі жуық бағдар

1X±Fp sidebandsMCSA sidebands Зақымдалған ротор стерженьдерін MCSA арқылы растау ең тиімді әдіс болып табылады. Дірілдің жиілік спектрі ақауды болжайды; MCSA зақымның сандық ауырлығын бағалауды қамтамасыз етеді.

4.2. Ротордың эксцентриситеті (статикалық және динамикалық)

Статикалық эксцентриситет

Білік осінің статор тесігінен ауытқуы. Жоғарылатылған мәнге әкеледі 2×LF. Токта: ротор ойықтарының гармоникалары fRBPF ± LF.

Динамикалық эксцентриситет

Ротор орталығы статор тесігінің орталығы айналасында айналады. Туғызады 2×LF жанқосымша жиіліктері бар 1X және ротор стерженьдерінің өту жиілігінің жоғарылауы. Токта: жанқосымша жиіліктер LF ± frot.

Іс жүзінде екі түрі де әдетте бір мезгілде байқалады — үлгі суперпозиция болып табылады.

4.3. Роторның жылулық майысуы

Ірі электр қозғалтқыштарында уақытша майысуға себеп болатын температуралық градиент пайда болуы мүмкін. Туғызады уақыт бойынша өзгеретін 1X after startup — typically increasing for 15–60 minutes, then stabilizing. The phase angle drifts as the bow develops. Distinguish from mechanical unbalance (which is stable) by monitoring 1X amplitude and phase for 30–60 minutes post-startup.

4.4. Электромагниттік өрістің ығысуы (осьтік жылжу)

Ротор болса осьтік жылжыған статорға қатысты электромагниттік өріс таралуы осьтік бағытта асимметриялы болады. Ротор тербелмелі осьтік электромагниттік күшті 2×LF жиілікте сезінеді.

Causes

  • Жинау кезінде немесе мойынтіректерді ауыстырғаннан кейін ротордың осьтік орналасуының дұрыс болмауы
  • Мойынтірек тозуы нәтижесінде шамадан тыс осьтік ойнақтың пайда болуы
  • Жетектелетін машинадан білікке осьтік күш түсуі
  • Жұмыс кезіндегі жылулық кеңею
Axial 2×LF (басым) және жоғарылаған 1X — негізінен осьтік бағытта
Критикалық ақау

Бұл ақау мойынтіректер үшін өте зиянды болуы мүмкін. 2×LF жиілігіндегі тербелмелі осьтік күш тіреу беттеріне циклдік шаршау жүктемесін тудырады. Магниттік орталықтың орнын әрдайым белгілеп қойыңыз және мойынтіректерді ауыстыру кезінде оны тексеріңіз. Бұл қозғалтқыштың ең зиянды — бірақ алдын алуға болатын — ақауларының бірі.

Электромагниттік өріс жылжуы — Ротордың осьтік ығысуы
Қалыпты жағдай: Ротор ортасында СТАТОР ПЛАСТИНАЛАР ЖИЫНЫ ROTOR Статор ОЛ = Ротор ОЛ equal equal ✓ Теңдестірілген осьтік ЭМ күштер Осьтік діріл минималды Магниттік орталық = жиынтық осьтік күш ≈ 0 Ақау: Ротор осьтік бағытта ығысқан СТАТОР ПЛАСТИНАЛАР ЖИЫНЫ ROTOR Stator CL Rotor CL Δx (осьтік ығысу) Rotor extends beyond stator 2×LF жиілігіндегі осьтік F күші ✗ 2×LF & 1X жиілігіндегі жоғарылаған осьтік діріл Тіреу мойынтіректің тозуын жеделдетуі мүмкін Ауырлық дәрежесі ығысу шамасына байланысты Қалай анықтап растауға болады: ✓ Жинау кезінде магниттік орталықты белгілеңіз ✓ Мойынтіректі ауыстырғаннан кейін орынды тексеріңіз ✓ 2×LF жиілігіндегі осьтік дірілді өлшеңіз ✓ Қуатты өшіру сынағы: 2×LF лезде жоғалады ✓ Тоқтату барысын салыстырыңыз: электрлік және механикалық ✓ Тіреу мойынтіректің температурасын тексеріңіз Ұқсас белгілерді ажырату: • Муфталық бұрыштық сәйкессіздік (осьтік 1X & 2X) • Осьтік конструктивтік резонанс • Жұмсақ тіреу / босаңдық (осьтік құраушы) • Ағынмен туындаған осьтік жүктеме (сорғылар, желдеткіштер) • Қуат көзінің кернеуі теңгерімсіздігі • Radial eccentricity (→ 2×LF radial) Схемалық осьтік бүйірлік көрініс — масштабқа сәйкес емес.

Axial EM forceЫғысу / асып шығуStator CLDetection Қуат өшірілгенде лезде жоғалатын осьтік 2×LF — механикалық себептерден ажырататын негізгі белгі.

5. Мойынтіректерге байланысты электрлік ақаулар

5.1. Мойынтірек тогы және электр разряды арқылы өңдеу

Білік пен корпус арасындағы кернеу мойынтіректер арқылы ток өтуіне себеп болады. Қайнар көздері: магниттік асимметрия, ЖЖА жалпы режим кернеуі, статикалық заряд. Қайталанатын разрядтар микроскопиялық ойықтар тудырады («Электр разряды арқылы өңдеу) leading to fluting — жүгіру жолдарындағы бірқалыпты орналасқан ойықтар.

Спектральды қол тағы

  • Мойынтірек ақауының жиіліктері (BPFO, BPFI, BSF) өте бірқалыпты, «таза» шыңдармен
  • Үдеу спектрінде жоғары жиілікті шу деңгейінің жоғарылауы
  • Кеңейтілген белгі: сипатты «тақтайша» дыбысы

Prevention

  • Оқшауланған мойынтіректер (қапталған сақиналар)
  • Білік жерге тұйықтау щеткалары (әсіресе ЖЖА қосымшалары үшін)
  • ЖЖА шығысындағы жалпы режим сүзгілері
  • Тұрақты білік кернеуін өлшеу — 0,5 В шыңнан төмен

6. Жиілік түрлендіргіші (ЖЖА) әсерлері

6.1. Жиіліктің ығысуы

Барлық электр жиіліктері ЖЖА шығыс жиілігіне пропорционал түрде ығысады. ЖЖА 45 Гц жиілікте жұмыс жасаса, 2×LF 90 Гц-ке айналады. Дабыл диапазондары speed-adaptive.

6.2. ИКМ үйлесімдіктері

Коммутациялық жиілік (2–16 кГц) және бүйірлік жолақтар спектрде пайда болады. Акустикалық шу мен мойынтіректегі тоқтың пайда болуына себеп болуы мүмкін.

6.3. Торсиондық қоздыру

Төменгі реттік гармоникалар (5-ші, 7-ші, 11-ші, 13-ші) момент пульсацияларын тудырып, торсиондық меншікті жиіліктерді қоздыруы мүмкін.

6.4. Резонанстық қоздыру

ЖЖТ айналу жылдамдығы диапазонын айналып өткен кезде, қоздыру жиіліктері конструкцияның меншікті жиіліктерімен қиылысуы мүмкін. ЖЖТ-мен жетектелетін жабдықтар үшін критикалық жылдамдықтар картасы жасалуы тиіс.

7. Дифференциалды диагностика қорытындысы

DefectPrimary Freq.DirectionБүйірлік жолақтар / ЕскертпелерConfirmation
Статордың эксцентриситеті2×LFRadial1X, 2X аздап артадыҚуатты өшіру сынағы; тұғырықтың жұмсарлығын тексеру
Loose windings2×LFRadialIncreasing trend; 4×LF, 6×LFТрендті бақылау; MCA соғылу сынағы
Loose cable2×LFRadial± ⅓×LF sidebandsФаза кедергісі; ИҚ термография
Орамдар арасындағы тұйықталу2×LFRadialТок асимметриясы; 3-ші гармоникаMCA соғылу сынағы; MCSA
Магнит өткізгіш пластиналардың тұйықталуыMinor 2×LF—Негізінен жылулық сипаттаИҚ термография; EL-CID
Сынған ротор шиналары1XRadial± Fp бүйірлік жолақтар; соғылуMCSA: LF ± Fp dB level
Ротордың эксцентриситеті (статикалық)2×LFRadialРотор ұяшық гармоникалары ± LFАуа саңылауын өлшеу; MCSA
Ротордың эксцентриситеті (динамикалық)1X + 2×LFRadialfRBPF sidebandsОрбита талдауы; MCSA
Ротордың жылулық иілуі1X (drifting)RadialАмплитуда & фазаның температурамен өзгеруі30–60 минуттық іске қосу барысындағы өзгерісті бақылау
ЭМ өрісінің ығысуы2×LF + 1XAxialОсьтік бағытта күшті 2×LFРотордың осьтік орны; қуатты өшіру сынағы
Подшипниктің EDM / флютингіBPFO / BPFIRadialБіркелкі шыңдар; жоғары жиілікті шу жоғарыБіліктегі кернеу; визуалды тексеру
Электр қозғалтқышының ақауларын диагностикалау блок-сызбасы
Электр қозғалтқышының діріл деңгейінің жоғарылауы Power-off snap test? Instant drop ELECTRICAL дереккөз расталды Dominant frequency? 2×LF (radial): • Эксцентриситет / ауа саңылауы • Босаңсыған орамалар (бақылау) • Босаңсыған кабель (+⅓LF жолақтары) ЭМ өрісінің ығысуы Ротордың осьтік орнын тексеріңіз! Сынған ротор шиналары MCSA арқылы растаңыз Gradual decay MECHANICAL дереккөз расталды Investigate: • Дисбаланс, центрден тепкіштік • Подшипник ақаулары, жұмсақ тіреу Әрқашан бірге қолданыңыз: Тербеліс + MCSA + Қуатты өшіру сынағы + Трендинг Resolution reminder: ≤ 0.5 Hz to separate 2X from 2×LF

ElectricalMechanical2×LF analysisRotor defects Қуатты өшіру сынағы — диагностикалық ағаштың бірінші тармағы. Электр тегі расталғаннан кейін, басым жиілік пен бағыт диагнозды нақтылайды.

8. Аспаптар мен өлшеу әдістері

8.1. Тербеліс өлшеуіне қойылатын талаптар

ParameterRequirementReason
Спектрлік ажыратымдылық≤ 0.5 Гц (0.125 Гц болса жақсы)2X пен 2×LF-ті бөлу (2 полюсті үшін 2 Гц айырмашылық)
Жиілік диапазоны2–1000 Гц (жылдамдық); 10 кГц дейін (үдеу)1X, 2×LF үшін төмен диапазон; подшипниктер үшін жоғары диапазон
Channels≥ 2 қатарласАйқаспалы фазалық талдау
Фаза өлшеу0–360°, ±2°Ақауларды ажырату үшін маңызды
Time waveformСинхронды орташалауСынған шыбықтардан туындаған соқпалы тербелісті анықтау
Current inputТок қысқышымен үйлесімдіMCSA диагностикасы үшін

8.2. Қозғалтқыш диагностикасына арналған Balanset-1A

Портативті екі арналы виброметр Балансет-1А (VibroMera) қозғалтқыштың діріл диагностикасына арналған негізгі мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді:

Діріл арналары2 (бір мезгілде)
Speed Range250–90,000 RPM
Діріл жылдамдығының орташа квадраттық мәні0–80 mm/s
Phase Accuracy0–360°, ±2°
FFT спектрлік талдауыSupported
Phase SensorФотоэлектрлік, қосылған
Power SupplyUSB (7–20 V)
ТеңдестіруОрнында 1 немесе 2 жазықтықта

Қозғалтқыш ақауын диагностикалап, түзеткеннен кейін Balanset-1A келесі мақсатта пайдаланылуы мүмкін: орнында роторды теңдестіру — қозғалтқышты шешпей, диагностикадан түзетуге дейінгі толық жұмыс процесін аяқтайды.

8.3. Өлшеу бойынша үздік тәжірибелер

  • Үш бағыт — тігінен, көлденеңінен және осьтік бойынша — әрбір мойынтіректе. ЭМ өрісінің ығысуы үшін осьтік бағыт маңызды
  • Беттерді дайындау — акселерометрдің сенімді жанасуы үшін бояу мен тотықты алып тастаңыз
  • Тұрақты жұмыс жағдайлары — номиналды жылдамдық, жүктеме, температура
  • Жұмыс жағдайларын тіркеу — әрбір өлшеу кезінде жылдамдық, жүктеме, кернеу, ток
  • Уақыт сәйкестігі — трендтерді салыстыру үшін бірдей жағдайлар
  • Power-off test электрлік діріл күдікті болған жағдайда — бірнеше секунд ішінде нәтиже береді, дереккөзді сенімді анықтайды

9. Нормативтік сілтемелер

  • GOST R ISO 20816-1-2021 — Діріл. Машина дірілін өлшеу және бағалау. 1-бөлім. Жалпы нұсқаулар.
  • GOST R ISO 18436-2-2005 — Техникалық жай-күйді бақылау. Діріл арқылы техникалық жай-күйді бақылау. 2-бөлім. Оқыту және сертификаттау.
  • ISO 20816-1:2016 — Механикалық діріл. Өлшеу және бағалау. 1-бөлім: Жалпы нұсқаулар.
  • ISO 10816-3:2009 — Машина дірілін бағалау. 3-бөлім: Өнеркәсіптік машиналар >15 кВт.
  • IEC 60034-14:2018 — Айналмалы электр машиналары. 14-бөлім: Механикалық діріл.
  • IEEE 43-2013 — Оқшаулау кедергісін сынау бойынша ұсынылатын тәжірибе.
  • IEEE 1415-2006 — Индукциялық машиналарды техникалық қызмет көрсету кезінде сынауға арналған нұсқаулық.
  • NEMA MG 1-2021 — Электр қозғалтқыштары мен генераторлар. Діріл шектері мен сынау.
  • ISO 1940-1:2003 — Роторларға қойылатын балансировка сапасы талаптары.

10. Қорытынды

Диагностиканың негізгі принциптері

Электр қозғалтқышының ақаулары діріл мен ток спектрлерінде тән іздер қалдырады — бірақ оларды тек қайда іздеу керектігін білген және құралдарды дұрыс конфигурациялаған жағдайда анықтауға болады.

  1. 2×LF — электромагниттік индикатордың негізгі белгісі. Желі жиілігінің нақты екі еселенген мәнінде айқын шың электромагниттік дереккөзді күшті түрде болжайды. Қуатты өшіру сынағы растауды қамтамасыз етеді.
  2. Бағыт маңызды. Radial 2×LF → air gap / windings / supply. Axial 2×LF + 1X → electromagnetic field displacement — one of the most destructive defects.
  3. Бүйірлік жолақтар оқиғаны баяндайды. ± ⅓×LF → supply cable problems. ± Fp → ротор шыбықшаларының сынуы. Бүйірлік жолақтардың үлгісі көбіне негізгі шыңнан да ақпараттылығы жоғары болады.
  4. Спектрлік ажыратымдылық өте маңызды. For 2-pole motors at 50 Hz, 2X and 2×LF are only ~2 Hz apart. Resolution ≤ 0.5 Hz is mandatory.
  5. Әдістерді үйлестіріңіз. Вибрация + MCSA + MCA + Термография. Барлық ақауларды бір ғана әдіспен анықтауға болмайды.
  6. Электр мамандарымен кеңесіңіз. Электр қозғалтқыштарын жөндеу персоналы нақты қозғалтқыштар, олардың пайдалану тарихы және қоректендіру жағдайлары туралы баға жетпес білімге ие.

Ұсынылатын жұмыс тізбегі

1
Діріл өлшеу
2
Power-Off Test
3
Спектрлік талдау
4
MCSA (ротор күдікті болса)
5
Түзету & Балансировка
6
Verification ✓
Электр қозғалтқышын диагностикалау — ұсынылатын жұмыс тізбегі
1. Вибрацияны өлшеу 3 бағыт, барлық мойынтіректер, ≤0.5 Гц рұқсат. 2. Қуатты өшіру арқылы жылдам тест Электрлік немесе механикалық қозу көзі 3. Спектрлік талдау 2×LF, 1X, бүйірлік жолақтар, бағыт 4. MCSA (ротор күдікті болса) Ток қысқышы, LF ± Fp талдауы 5. Түзету & балансировка (Balanset-1A) 6. Тексеру өлшеуі ✓ Balanset-1A мүмкіндіктері: ▸ 1, 3 қадамдар — вибрация спектрлері ▸ 5-қадам — орнында теңгеру ▸ 6-қадам — тексеру

Диагностика қадамдарыMCSAVerification Осы реттілікті жүйелі түрде орындаңыз. Қуатты өшіру сынағы (2-қадам) бірнеше секунд алады және электрлік пен механикалық ақаулардың көзін сенімді түрде ажыратады.

Заманауи портативті қос арналы виброметрлер, мысалы Балансет-1А қозғалтқыш ақауларын анықтау үшін қажетті ажыратымдылық пен фаза дәлдігімен спектрлік діріл талдауын орындауға мүмкіндік береді — айнымалы ауа саңылауын крест-фазалық талдау арқылы анықтаудан бастап, ротордың орнындағы теңгеруіне дейін.

Дереккөздер: далалық діріл диагностикасы оқу бағдарламалары; GOST R ISO 20816-1-2021; GOST R ISO 18436-2-2005; IEC 60034-14:2018; IEEE 1415-2006; ISO 1940-1:2003; VibroMera техникалық құжаттамасы (Balanset-1A); EPRI қозғалтқыш сенімділігі зерттеулері.