Variklių elektros dažnio supratimas
Elektros dažnis — dar vadinama tinklo dažniu, elektros tinklo dažniu arba maitinimo dažniu — yra kintamosios srovės, tiekiamos elektros varikliams ir kitai elektros įrangai, dažnis. Visame pasaulyje vyrauja du standartai: 60 Hz Šiaurės Amerikoje, dalyje Pietų Amerikos ir kai kuriose Azijos šalyse bei 50 Hz Europoje, didžiojoje dalyje Azijos, Afrikoje ir Australijoje. Šis vienas skaičius nustato sinchroninį kiekvieno kintamosios srovės variklio greitį ir sukuria elektromagnetinių jėgų — taigi ir vibracija komponentų — šeimą tinklo dažnio kartotiniais dažniais.
Variklyje vibracijos analizė, tinklo dažnis ir jo harmonikos, ypač dvigubas tinklo dažnis (2×f), yra pagrindiniai diagnostiniai rodikliai elektromagnetinėms problemoms, statoriaus gedimams ir oro tarpo netolygumiams nustatyti. Teisingas jų interpretavimas leidžia analitikui atskirti elektrinį gedimą nuo mechaninio tame pačiame spektras.
1. Ryšys su variklio greičiu
Sinchroninis greitis
Kintamosios srovės asinchroninio variklio sukančiojo magnetinio lauko sinchroninis greitis priklauso nuo tinklo dažnio ir polių skaičiaus:
Nsinchronizuoti = (120 × f) / P — kur Nsinchronizuoti yra sinchroninis greitis RPM, f — elektros dažnis Hz, o P — polių skaičius.
The actual darbinis greitis visada šiek tiek atsilieka nuo sinchroninio, nes asinchroninis rotorius turi slysti, kad sukurtų sukimo momentą.
Bendrieji variklio greičiai
On a 60 Hz maitinimo tinkle sinchroniniai greičiai yra 3600 RPM dviejų polių varikliui (apie 3550 RPM eksploatacijos metu), 1800 RPM keturių polių varikliui (apie 1750 RPM), 1200 RPM šešių polių varikliui (apie 1170 RPM) ir 900 RPM aštuonių polių varikliui (apie 875 RPM). Esant 50 Hz maitinimo tinkle tie patys polių skaičiai suteikia 3000 RPM (apie 2950 RPM realiai), 1500 RPM (apie 1450), 1000 RPM (apie 970) ir 750 RPM (apie 730). variklio slydimo ir faktinio RPM skaičiuotuvas iš techninės plokštelės duomenų ir išmatuoto greičio tiesiogiai apskaičiuoja šiuos dydžius.
Slydimo dažnis
Skirtumas tarp sinchroninio ir faktinio greičio apibrėžia slydimo dažnis:
fs = (Nsinchronizuoti - Ntikrasis) / 60
- Įprastas slydimas sudaro 1–5 % sinchroninio greičio.
- Gautas slydimo dažnis paprastai yra tik 1–3 Hz.
- Jis priklauso nuo apkrovos — slydimas didėja, kai variklis dirba intensyviau.
- Jis yra esminis rotoriaus elektrinių defektų diagnostikoje, nes rotoriaus strypo gedimai moduliuoja virpesius polių perjungimo dažniu, kuris lygus slydimui, padaugintam iš polių skaičiaus.
2. Elektromagnetinės vibracijos komponentai
Dvigubas tinklo dažnis (dominuojantis komponentas)
Svarbiausias elektromagnetinis komponentas yra ties 2×f — 120 Hz esant 60 Hz tinklui, 100 Hz esant 50 Hz tinklui. Jis atsiranda todėl, kad magnetinė trauka tarp statoriaus ir rotoriaus pulsuoja du kartus per elektros ciklą. Nedidelis jo kiekis yra normalus kiekviename kintamosios srovės variklyje, todėl vien jo buvimas nėra gedimo požymis; tačiau padidėjęs ir augantis 2×f rodo stator problems, an uneven oro tarpas, arba magnetinis disbalansas.
Line frequency (1×f)
Komponentas pačioje tinklo dažnio reikšmėje — 50 arba 60 Hz — paprastai yra mažesnės amplitudės nei 2×f. Jis gali atskleisti maitinimo įtampos disbalansą ir dažnai lydi statoriaus apvijų gedimus.
Aukštesnės harmonikos
Komponentai 4×f, 6×f ir aukštesniuose harmonikuose (240 Hz, 360 Hz esant 60 Hz sistemai) sveikame variklyje paprastai yra maži. Jiems augant, tai gali rodyti apvijų problemas arba šerdies laminacijos defektus.
3. Diagnostinė reikšmė
Normal 2×f amplitude
Sveikame variklyje 2×f komponentas paprastai nesiekia maždaug 10 % 1× bėgimo greitis lygio, laikui bėgant išlieka gana pastovus ir pasireiškia visomis kryptimis, nors dažnai stipriausias yra radialine kryptimi. Šio normalaus lygio nustatymas suteikia prasmę vėlesniam jo padidėjimui.
Padidėjęs 2×f ir jo reikšmė
- Stator winding issues: vijų trumpieji jungimai arba fazių disbalansas laikui bėgant didina 2×f, dažnai kartu su temperatūros kilimu ir matuojamu srovės disbalansu tarp fazių.
- Oro tarpo ekscentriškumas: netolygus tarpas nuo rotoriaus ekscentriškumas arba guolių susidėvėjimas creates unbalanced magnetinė trauka, didinantis 2×f ir pole-pass frequencies kartu — mechaninių ir elektromagnetinių efektų derinys.
- Soft foot or frame resonance: if a minkšta pėda arba rėmo natūralus dažnis lies near 2×f, struktūrinis rezonansas sustiprina elektromagnetinę vibraciją; rėmo vibracija tuomet gerokai viršija guolių vibraciją, o pašalinimo būdas yra konstrukcijos sutvirtinimas arba papildoma amortizacija.
4. Variable-Frequency Drives
KDD (kintamojo dažnio keitiklis) sąmoningai keičia išėjimo dažnį — paprastai 0–120 Hz ribose — ir variklio greitis seka jį, todėl kiekvienas elektromagnetinis dažnis, įskaitant 2×f ir ašigalio praleidimo komponentus, kinta proporcingai keitiklio išėjimui, o ne yra fiksuotas 50 ar 60 Hz. Toks mobilumas turi praktinių pasekmių vibracijai:
- Switching frequencies: IWM (impulso pločio moduliavimo) nešlys įterpia kHz diapazono komponentus virš pagrindinio dažnio.
- Bearing currents: aukšto dažnio srovės gali pradėti guolių ėduonį ir išraižyti juose griovelį, jei velenas nėra tinkamai įžemintas.
- Sukimosi vibracija: torque pulsations appear at various frequencies.
- Resonance excitation: kintantis greitis gali pereiti per konstrukcines rezonanses ir trumpam sustiprinti vibraciją.
5. Practical Diagnosis Examples
Case 1 — high 2×f vibration
4 polių 60 Hz variklis, veikiantis maždaug 1750 RPM, rodo 120 Hz komponentą, siekiantį 6 mm/s — gerokai virš jo 1× darbo greičio lygio, kuris yra apie 2 mm/s. Kadangi energija sukoncentruota ties dvigubu tinklo dažniu, o ne darbo greičiu, indikacija rodo statoriaus apvijų problemą arba oro tarpo ekscentriškumą, o ne mechaninį disbalansas. Tada termovizinis tyrimas atskleidžia karštą tašką statorius ir tarp fazių išmatuojamas srovės disbalansas, patvirtinantis diagnozę; korekciniai veiksmai — pervynioti arba pakeisti variklį.
Case 2 — sidebands around running speed
Smailės atsiranda ties 1× ± slydimo susijusiu tarpeliu (keliais Hz) — tai vadovėlinė sugedę rotoriaus strypai. Variklio srovės parašo analizė rodo tą patį šoninė juosta šabloną tiekimo srovėje, o šoninės juostos amplitudės stebėjimas laikui bėgant suteikia pakankamai laiko planuoti pakeitimą. Abu atvejai priklauso platesnei elektros gedimai kurią vibracijos analizė puikiai sugeba atskirti nuo mechaninių gedimų.
6. Geriausia stebėsenos praktika
Spectrum setup
Nustatykite maksimalią dažnį virš 500 Hz, kad analizė apimtų 2×f ir jo harmonikus, ir pasirinkite pakankamą skiriamąją gebą, kad galėtumėte atskirti arti esančias šonines juostas — geriau nei maždaug 0,5 Hz skiriamoji geba slydimo dažnio darbams. Matuokite horizontaliai, vertikaliai ir ašiniai, nes elektromagnetiniai ir mechaniniai komponentai tarp krypčių pasiskirstę skirtingai.
Baselines and trending
Užregistruokite 2×f amplitudę, kai variklis yra naujas arba ką tik pervintas, nustatykite normalius lygius kiekvienam įrenginio variklio tipui ir nustatykite signalizacijos ribas — paprastai du ar tris kartus pradinė vertė 2×f atveju. Tada sekite svarbius parametrus: 2× tinklo dažnio amplitudę, poliaus praėjimo komponentus, šoninių juostų amplitudes ir šablonus, bendrą vibracijos lygį ir įprastus guolio būklės rodiklius. Stebėti, kaip tie rodmenys keičiasi laikui bėgant, per drausmingą tendencijų analizė, tai ir paverčia vieną spektrą ankstyvo perspėjimo ženklu.
7. Matavimas lauke
Elektrinio parašo atskyrimas nuo mechaninio pradedamas tiksliu amplitudės, dažnio ir fazė matavimu prie mašinos. Nešiojamas dviejų kanalų prietaisas, pavyzdžiui, Balanset-1A fiksuoja FFT spektrą ir sinchroninę nuorodą, reikalingą tiksliems šiems komponentams palyginti su veikimo greičiu ir jo harmonikomis, padedant nustatyti, ar smailė šalia 100 ar 120 Hz yra elektromagnetinė, ar tiesiog struktūrinis atsakas. Ir kai elektrinė priežastis atmesta ir likutinis disbalansas nustatytas kaip tikrasis 1× vibracijos šaltinis, tas pats prietaisas atlieka lauko balansavimas kuri jį ištaiso — taip tinklo dažnio žinios tampa tiesiogiai pritaikomos gamybos vietoje.
Elektrinis dažnis yra esminis norint suprasti, kaip veikia ir kaip genda kintamosios srovės variklis. Tinklo dažnio komponentų — visų pirma 2×f — atpažinimas vibracijos spektre ir juos sukuriančių elektromagnetinių reiškinių supratimas leidžia analitikui nubrėžti svarbią ribą tarp mechaninių ir elektrinių gedimų bei pasirinkti tinkamą diagnostinį ir korekcinį veiksmą.
