Elektros variklių defektų supratimas
Variklio defektai yra gedimai ir gedimų tipai, kurie atsiranda elektros varikliuose – nuo grynai mechaninių problemų (guolių gedimų, rotoriaus ir statoriaus sąlyčio, veleno problemų) iki elektromagnetinių problemų (sulūžusių rotoriaus strypų, statoriaus apvijų gedimų, oro tarpo netolygumų) ir sudėtinių elektromechaninių problemų, kai viena problema lemia kitą. Kiekviena gedimų grupė palieka savitą pėdsaką mašinoje vibracija ir elektrines savybes, todėl jas galima aptikti per vibracijos analizė, variklio srovės charakteristikų analizę (MCSA) ir šiluminę vaizdo analizę dar gerokai prieš varikliui iš tikrųjų sugedant.
Elektros varikliai yra vieni iš gausiausių įrenginių bet kurioje pramonės įmonėje, o jų gedimai sudaro didžiąją dalį neplanuotų prastovų ir techninės priežiūros išlaidų. Žinant konkretiems varikliams būdingus gedimų tipus – ir jų pasireiškimo dažnumą – patikimumo užtikrinimo komanda gali pereiti nuo reaktyvaus keitimo prie planinių veiksmų, taip užkirsdama kelią katastrofiškiems gedimams ir maksimaliai padidindama kiekvieno variklio patikimumą.
1. Trys motorinių sutrikimų grupės
Verta variklių gedimus suskirstyti į tris grupes: gedimus, būdingus visai besisukančiai įrangai, gedimus, būdingus tik elektromagnetiniams įrenginiams, ir mišrius gedimus, apimančius abu šiuos aspektus.
Mechaniniai gedimai (būdingi visoms besisukančioms mašinoms)
- Disbalansas: rotoriaus masės asimetrija, dėl kurios susidaro dominuojantis 1× bėgimo greitis vibracija.
- Guolių gedimai: dažniausias variklio gedimas, sudarantis maždaug pusę visų gedimų.
- Nesuderinimas: variklio ir apkrovos sąsajos paklaida, paprastai pasižyminti ryškia 2× komponento charakteristika.
- Mechaninis laisvumas: atsipalaidavusios tvirtinimo kojelės, galiniai gaubtai arba rotoriaus detalės, dėl kurių dažnai atsiranda harmonikų grandinė.
- Šachto problemos: a sulenktas velenas arba įtrūkęs rotorius kuris išlenkia besisukantį agregatą.
Elektromagnetiniai defektai (būdingi varikliams)
Tai yra gedimai, kurių niekada nepastebima reduktoriuje ar siurblyje – jie slypi rotoriaus narvelyje, statoriaus apvijose ir tarp jų esančiame magnetiniame tarpe.
- Rotoriaus elektriniai gedimai: sugedę rotoriaus strypai (įtrūkę laidininkų strypai trumpojo jungimo rotoriuose, sudarantys apie 10–15 % gedimų), įtrūkę galiniai žiedai (trūkumai trumpųjų jungimų žieduose, jungiančiuose strypus), rotoriaus poringumas (liejimo tuštumos, keičiančios elektrines savybes) ir didelės varžos jungtys tarp strypų ir galinių žiedų.
- Statoriaus elektriniai gedimai: apvijų izoliacijos gedimai, trumpieji jungimai tarp apvijų ir tarp fazių (30–40 % gedimų), įžeminimo gedimai, kai izoliacija sugenda iki korpuso, bei ritės pažeidimai dėl terminio susidėvėjimo, mechaninio poveikio ar užteršimo.
- Air-gap issues: an ekscentrinis rotorius dėl gamybos ar nusidėvėjimo susidaro nevienodas tarpas, trynimas kontakto tarp rotoriaus ir statoriaus dėl guolio gedimo ar nesutapimo, ir magnetinė trauka — nesubalansuota magnetinė jėga, atsirandanti dėl tarpo asimetrijos.
Kombinuoti elektromechaniniai gedimai
- Šilumos problemos: perkaitimas dėl perkrovos, prastos ventiliacijos arba paslėptos elektros gedimo.
- Vėdinimo problemos: užsikimšę arba sugadinti aušinimo ventiliatoriai, dėl kurių apvijos perkaista.
- Tarpdomeninis susiejimas: elektriniai gedimai, sukeliantys mechaninius virpesius, ir mechaniniai gedimai, iškreipiantys magnetinę grandinę – vieni sustiprina kitus.
2. Pagrindinių gedimų vibracijos charakteristikos
Vibracijos diagnostikos varikliuose pranašumas yra tas, kad elektromagnetiniai gedimai pasireiškia nuspėjamomis, su linija susijusiomis dažniais, o ne paprastais veleno sukimosi dažnio kartotinais. tinklo dažnis, stulpų skaičių ir slydimo dažnis kartu nustatyti, kur atsiranda diagnostiniai pikai.
Sugedę rotoriaus strypai
Vienas iš svarbiausių variklio defektų ir klasikinis pavyzdys šoninė juosta analizė:
- Dažnis: šoninės juostos, apimančios perdavimo dažnį su ±(slydimo dažnio) intervalu — 1× ± fs funkcija, kur fs paprastai yra 1–3 Hz, kai variklis veikia 60 Hz dažniu.
- Amplitudės moduliacija: srovė ir sukamasis momentas pulsuoja dvigubai didesniu dažniu nei slydimo dažnis.
- Priklausomybė nuo apkrovos: apkraunant šoninės juostos tampa ryškesnės, todėl atliekant matavimą variklis turi būti apkrautas.
- Progresavimas: šoninės juostos amplitudė didėja, kai lūžta vis daugiau strypų, todėl šis defektas yra puikus kandidatas tendencija.
Statoriaus problemos
- Dažnis: dominuojantis pikas, kurio dažnis dvigubai didesnis už tinklo dažnį – 120 Hz esant 60 Hz tinklui, 100 Hz esant 50 Hz tinklui.
- Priežastis: magnetinės jėgos asimetrija, susidariusi dėl vijos defektų.
- Papildoma: taip pat gali atsirasti tinklo dažnio harmonikos.
- Elektromagnetiniai trukdžiai: Vibracijai dažnai būdingas girdimas šurmulys, kurio dažnis dvigubai viršija tinklo dažnį.
Ekscentrinis rotorius (su oro tarpu)
- Dažniai: . polių perėjimo dažnis ir jo harmonikas.
- Raštas: (polų skaičius × važiavimo greitis) ± važiavimo greitis.
- Magnetinis disbalansas: Nelygus tarpas sukelia radialinius virpesius net ir tada, kai rotorius yra mechaniniu požiūriu gerai subalansuotas.
- Bendras poveikis: tiek mechaninis veiksnys (pats ekscentriškumas), tiek elektromagnetinis (kintantis magnetinis pasipriešinimas aplink tarpą).
3. Nustatymo metodai
Nė viena atskira technika negali aptikti visų variklio gedimų. Patikimiausios programos derina tarpusavyje papildančius metodus, kad gedimas, kurio nepastebėjo viena programa, būtų nustatytas kitos.
Vibracijos analizė
- Standartinis FFT: an FFT spektras pašalina tiek mechaninius gedimus, tiek elektromagnetinius linijos dažnius.
- Šoninės juostos analizė: yra labai svarbu norint aptikti rotoriaus strypo ir oro tarpo problemas, kurios pasislėpę po 1× piko kontūru.
- Guolių dažniai: gaubtinės analizė išryškina ankstyvuosius guolių gedimų dažniai paslėptas po galingesniais komponentais.
- Tendencijos: Stebint amplitudžių pokyčius laikui bėgant, galima nustatyti lėtai besivystančią gedimą.
Variklio srovės parašo analizė (MCSA)
- Analizuoja variklio tinklo srovės dažnių spektrą, o ne jo vibraciją.
- Aptinka elektros gedimus, nors ant mašinos nėra įmontuota jokių vibracijos jutiklių.
- Ypač veiksmingas rotoriaus strypo ir statoriaus apvijų gedimų atveju.
- Tai galima atlikti internetu, netrukdant gamybos procesui.
- Papildo, o ne pakeičia vibracijos analizę.
Terminis vaizdavimas
- Infraraudonųjų spindulių kameros nustato karščiausias vietas visame variklio korpuse.
- Apvijų gedimai pasireiškia kaip vietinis įkaistimas.
- Vėdinimo sistemos užsikimšimai matomi kaip plačios karštos zonos.
- Guolių gedimai padidina guolio korpuso temperatūrą.
- Perkrovos sąlygos sukelia bendrą temperatūros pakilimą.
Elektros bandymai
- Izoliacijos varža: Megommetro matavimai rodo, kad apvijos izoliacija yra susidėvėjusi.
- Polarizacijos rodiklis: rodiklis, atspindintis bendrą izoliacijos būklę.
- Hipot testing: patikrina izoliacijos vientisumą esant padidintai įtampai.
- Dabartinis likutis: matuojant srovę kiekvienoje fazėje paaiškėja elektros disbalansas tarp fazių.
4. Gedimų statistika ir „Balanset-1A“ eksploatacija
Žinant kiekvieno gedimo tipo santykinį dažnumą, komanda gali sutelkti stebėjimo pastangas ten, kur tai duoda naudos:
- Guolių gedimai: maždaug 50 % variklių gedimų.
- Statoriaus apvijų gedimai: apie 30–35%.
- Rotor defects: apie 10–15%.
- Išoriniai veiksniai: likę ~5 % — užteršimas, aplinkos veiksniai ir pan.
Kadangi pusė šių gedimų kyla dėl guolių, o daugelis guolių gedimų atsiranda dėl per didelių vibracijų, disbalanso šaltinio kontrolė yra vienas iš ekonomiškiausių veiksmų, kuriuos gali atlikti techninės priežiūros komanda. Kai variklio 1× vibracija yra didelė, inžinierius gali tai patvirtinti ir ištaisyti vietoje naudodamas nešiojamą dviejų kanalų analizatorių, pavyzdžiui, Balanset-1A: jis matuoja amplitudė ir fazė pagal sukimosi greičio vibraciją atskiria tikrąjį disbalansą nuo elektromagnetinio 2× linijos piko ir — jei gedimas yra mechaninis — atlieka vienos arba dviejų plokštumų lauko balansavimas variklio guoliuose, tada patikrina likutinis disbalansas neišmontuojant disko. Tokiu būdu nustatant problemą išvengiama šoninės apkrovos, kuri priešingu atveju sutrumpina guolių tarnavimo laiką.
5. Profilaktinės priežiūros strategijos
Būklės stebėjimas
- Kas ketvirtį arba kas mėnesį atliekami vibracijos matavimai pagal maršruto grafiką.
- Nuolatinis stebėjimas svarbiausiems varikliams.
- Terminio vaizdo tyrimai atliekami kartą per metus arba kas pusmetį.
- Variklio srovės analizė – periodinė arba nuolatinė.
- Visi parametrai stebimi, kad pokyčiai būtų pastebėti kuo anksčiau, kaip dalis platesnio prognozuojamoji techninė priežiūra programa.
Įprastinė priežiūra
- Tepimas: tepti guolius pagal grafiką — paprastai kas 6–12 mėnesių.
- Valymas: nuvalykite dulkes ir nešvarumus iš aušinimo kanalų.
- Priveržimas: patikrinkite tvirtinimo varžtus ir jungčių sujungimus.
- Apžiūra: patikrinkite, ar nėra matomų pažeidimų, perkaitimo požymių ir nešvarumų.
- Testavimas: periodiškai atlikite izoliacijos varžos bandymus.
Balansavimas ir derinimas
- Palaikykite gerą balanso kokybė kad apkrovos būtų nedidelės.
- Hold precise veleno suvedimas į varomą įrangą.
- Periodiškai – kartą per metus arba po kiekvienos techninės priežiūros – iš naujo patikrinkite, ar viskas yra tinkamai suderinta.
6. Pagrindinių priežasčių analizė
Kai variklis sugenda, būtent pagrindinės priežasties nustatymas padeda išvengti to paties gedimo pasikartojimo. Susiekite simptomą su galimais veiksniais:
Guolių gedimai
- Ištirti: tepimo pakankamumas, užteršimo šaltiniai, išlyginimas, vibracijos lygis.
- Dažniausiai pasitaikančios priežastys: per didelis tepimas, netinkamos rūšies tepalas, netinkamas suderinimas, per didelis vibravimas.
Elektros gedimai
- Ištirti: Veikimo sąlygos, įtampos kokybė, darbo ciklas, aušinimo pakankamumas
- Dažniausiai pasitaikančios priežastys: Perkrova, įtampos disbalansas, vienfazis jungimas, užblokuotas aušinimas
Mechaniniai gedimai
- Ištirti: Apkrovos charakteristikos, įrengimo kokybė, eksploatavimo aplinka
- Dažniausiai pasitaikančios priežastys: Smūginės apkrovos, neteisingas suderinimas, netinkamas montavimas, užteršta aplinka
7. Pramonės standartai
Variklio veikimą, bandymus ir leistiną vibraciją reglamentuoja keli standartai:
- NEMA MG-1: variklio charakteristikos ir bandymai.
- IEC 60034: tarptautiniai automobilių standartai, įskaitant vibracijos ribas.
- IEEE 43: izoliacijos bandymo metodika (poliarizacijos indekso nustatymo pagrindas).
- ISO 20816: elektros variklių vibracijos intensyvumo vertinimo kriterijai – šiuolaikinis ilgai taikytos ISO 10816 serijos pakaitalas.
Elektros variklių gedimai sudaro didelę dalį visų pramoninės įrangos gedimų. Supratimas apie mechaninių, elektrinių ir elektromagnetinių gedimų būdingus požymius bei vibracijos analizės, srovės analizės ir šiluminio vaizdo gavimo metodų integravimas į vieną būklės stebėjimo programą leidžia variklių techninę priežiūrą paversti ne tik reagavimu į gedimus, bet ir jų prognozavimu, taip maksimaliai padidinant patikimumą ir sumažinant neplanuotus prastovus.
