Ašies praėjimo dažnio supratimas
Polių praėjimo dažnis (PPF, o kai kuriuose kontekstuose vadinamas angų pratekėjimo dažniu) yra vibracija dažnis, generuojamas kintamosios srovės variklyje, kai rotorius praeina pro nejudamas statoriaus magnetines poliaus plokštes. Jis apskaičiuojamas kaip statoriaus polių skaičius, padaugintas iš rotoriaus sukimosi greičio: PPF = (polių skaičius × RPM) / 60. Polių pratekėjimo veiksmas sukuria elektromagnetines jėgas, sukeliančias vibraciją, kuri žymiai sustiprėja, kai variklyje yra air-gap ekscentriškumas arba rotoriaus ir statoriaus lygiavimo problema. Dėl to PPF yra vienas naudingiausių įrankių atskirti elektros gedimai nuo grynai mechaninių.
PPF yra svarbus diagnostiniu požiūriu, nes padidėjusi amplitudė šiame dažnyje kartu su jo šoninės juostos, tiesioginai rodo elektromagnetinę problemą — ekscentrišką rotorių, netolygumo oro tarpą arba dinaminę rotoriaus ir statoriaus sąveiką — o ne disbalansas arba nesutapimas. Teisingai interpretuotas, jis analitikui parodo, ar reikia atidaryti variklį, ar ieškoti gedimo kitur mašinų grandinėje.
1. Polių praėjimo dažnio apskaičiavimas
Pagrindinė formulė
- PPF = P × N / 60
- kur P = polių skaičius,
- N = faktinis rotoriaus greitis RPM,
- o rezultatas pateikiamas Hz.
Note that N yra tikrasis veleno greitis, o ne lauko sinchroninis greitis. Indukcinis variklis visada sukasi šiek tiek lėčiau nei jo laukas dėl slydimas, todėl naudojant nominalinę plokštelę nurodytą sinchroninį greitį įvedama nedidelė, tačiau reali paklaida. Kai reikia greitai konvertuoti darbo greitį į harmonikų šeimą, mūsų Harmoninio dažnio skaičiuoklė konvertuoja RPM į Hz visose 1×–10× harmonikose, o Variklio elektros gedimų dažnio skaičiuoklė elektromagnetines dažnių reikšmes pateikia greta.
Išdirbti pavyzdžiai
4 polių variklis 1750 RPM (50 Hz maitinimas):
- PPF = 4 × 1750 / 60 = 116,7 Hz
- Ši komponentė pasirodys vibracijos spektras.
- Šoninės juostos ±1× darbo greičiu (±29,2 Hz) yra diagnostinis ekscentriciteto požymis.
6 polių variklis 970 RPM (50 Hz maitinimas):
- PPF = 6 × 970 / 60 = 97 Hz
- Ši komponentė yra arti 2× tinklo dažnio (100 Hz) ir gali su juo sutapti.
- Norint jas atskirti, gali prireikti kruopštaus, aukštos skiriamosios gebos spektrinė analizė.
2. Fizinis mechanizmas
Kaip generuojama elektromagnetinė jėga
Įvykių grandinė, sukurianti PPF, yra paprasta:
- Statoriaus apvijos sukuria magnetinį lauką, kuris sukasi sinchroniniu greičiu.
- Tas laukas organizuojamas į magnetinius polius pagal N–S–N–S schemą.
- Rotorius, sukdamasis šiek tiek lėčiau dėl slydimo, praeina pro kiekvieną iš tų polių.
- Kiekvienas poliaus praėjimas daro magnetinę jėgą rotoriui.
- With P polių, rotorius jaučia P jėgos smūgiai per apsisukimą.
- Šių impulsų dažnis todėl yra P × rotoriaus greitis = PPF.
Tolygus oro tarpas — sveikas variklis
- Rotorius yra statoriaus išgręžimo centre.
- Oro tarpas yra tolygus visu apskritimu.
- Magnetinės jėgos yra subalansuotos ir viena kitą kompensuoja.
- Todėl PPF vibracijos amplitudė yra labai maža.
Ekscentrinis oro tarpas — defektinis variklis
- Rotorius yra išcentruotas guolių susidėvėjimas, a sulenktas velenas, arba gamybos klaida.
- Viename šone oro tarpas yra mažesnis, o priešingame — didesnis.
- Magnetinės jėgos tampa nesubalansuotos — didesnės ten, kur tarpas mažesnis.
- PPF dažniu atsiranda bendra radialinė jėga — reiškinys, glaudžiai susijęs su nesuvyringoji magnetinė trauka.
- PPF amplitudė didėja ir atsiranda šoninės juostos.
3. Šoninės juostos ir diagnostiniai modeliai
Statinė ekscentriškumas
Čia rotoriaus centras yra pasislinkęs, tačiau statinis storiaus atžvilgiu:
- Raštas: PPF su šoninėmis juostomis ±1× sūkio dažniu.
- Pavyzdys: PPF ± fr, where fr yra rotoriaus greitis.
- Priežastis: guolio nusidėvėjimas, sulenktas velenas arba rotorius ekscentriškumas.
- Amplitudė: šoninės juostos amplitudė rodo ekscentriciteto sunkumą.
Dinaminis ekscentriškumas
Čia rotoriaus centras sukasi arba skrieja aplink statoriaus centrą:
- Raštas: PPF su sudėtinga šoninių juostų struktūra.
- Priežastys: rotor-to-stator trinti or bearing laisvumas.
- More severe: it signals an active dynamic interaction rather than a fixed offset.
Mišrus ekscentriškumas
- Statinių ir dinaminių efektų derinys.
- Tai yra dažniausiai aptinkama būsena realiuose varikliuose.
- Jis sukuria sudėtingus šalutinių pulsų modelius.
- Teisingam interpretavimui reikalinga kruopšti analizė.
4. Diagnostinis interpretavimas
PPF amplitudę geriausia vertinti kaip tolydų spektrą, kartu su šoninių juostų intensyvumu:
Žema PPF amplitudė (žemiau 0,5 mm/s)
- Normali būsena.
- Vienodas oro tarpas ir gera rotoriaus–statoriaus koncentriškumas.
- Jokių korekcijos priemonių nereikia.
Vidutinė PPF (0,5–2,0 mm/s)
- Nedidelė oro tarpo netolygumai.
- Stebėkite tendenciją ir patikrinkite guolių būklę.
- Patikrinkite rotoriaus padėtį, jei ji prieinama.
- Nėra iš esmės kritiškai, tačiau reikalinga dėmesio.
Aukšta PPF (virš 2,0 mm/s)
- Reikšmingas ekscentriškumas arba oro tarpo problema.
- Stiprūs šaliniai pulsai yra.
- Rotoriaus ir statoriaus kontakto rizika.
- Didėjančios elektromagnetinės jėgos, spartinančios gedimą.
- Planuokite remontą arba pakeitimą.
Praktikoje analitikas retai vertina PPF atskirai. Nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A, naudojamas guolių korpusų vietose, fiksuoja spektrą ir išskiria šonines juostas aplink PPF — ir, kas ne mažiau svarbu, patvirtina, ar dominuojantis komponentas yra elektromagnetinis, ar paprastas mechaninio gedimo 1× smailės signalas. Šis skirtumas nulemia viską, kas vyksta toliau: elektromagnetinis signalas nukreipia jus į variklio vidų, o aiškus 1× smailės signalas, išnykstantis akimirksniu išjungus maitinimą, nurodo į disbalansas galite ištaisyti lauko balansavimas rotorius vietoje.
5. Ryšys su kitais variklio dažniais
PPF yra vienas tonas perpildytame variklio spektre, ir pusė sėkmės yra atpažinti, kur jis yra kitų gretimų dažnių atžvilgiu. Tipinė 4 polių, 1750 RPM variklio, veikiančio nuo 60 Hz tinklo, hierarchija yra tokia:
- Running speed (1×): apie 29 Hz.
- Slydimo dažnis: paprastai 1–3 Hz.
- Tinklo dažnis: 50 arba 60 Hz.
- PPF: P × darbinis greitis — čia apie 117 Hz.
- 2× tinklo dažnis: 100 arba 120 Hz.
- Rotoriaus strypo praėjimo dažnis: rotoriaus strypų skaičius × darbo greitis.
Glaudus PPF, 2× tinklo dažnio ir aukštesnės eilės harmonikos darbo greičio išsidėstymas arti vienas kito yra kaip tik todėl, kad elektromagnetiniai gedimai taip lengvai supainiojami — ir kodėl šoninių juostų struktūra, o ne vien amplitudė, yra lemiamas požymis. Kai vaizdas išlieka dviprasmiškas, maitinimo išjungimas yra galutinis testas: elektromagnetinis komponentas akimirksniu išnyksta kartu su lauku, tuo tarpu mechaninis mažėja tik rotoriui lėtėjant laisvai.
6. Koregavimo metodai
Mechaniniam ekscentriškumui
- Pakeiskite susidėvėjusius guolius, kad atkurtumėte tinkamą rotoriaus centravimą
- Ištaisykite sulenktos veleno defektą arba pakeiskite rotorių.
- Pakeiskite rotoriaus montavimo padėtį, jei gedimas atsirado dėl montavimo klaidos.
- Patikrinkite galinio dangčio lygiavimą ir varžtų tvirtumą.
Gamybos nuokrypiams
- Sunkiais atvejais gali prireikti pertekinėti rotorių arba statorių.
- Pakeiskite variklį, kai tai ekonomiškai pagrįsta.
- Priimkite esamą būklę, jei vibracija išlieka priimtinose ribose.
- Užfiksuokite tai kaip atskaitos tašką būsimiems palyginimams.
Oro tarpo problemoms
- Patikrinkite guolių būklę ir pakeiskite, jei jie susidėvėję.
- Patikrinkite rotoriaus ašinę padėtį.
- Patikrinkite, ar nėra rėmo deformacijos arba galinių dangčių problemų.
- Išmatuokite faktinį oro tarpą ten, kur jis prieinamas.
Poliaus praėjimo dažnis – tai, apibendrinant, varikliui būdingas vibracijos komponentas, kuris atveria langą į rotoriaus ir statoriaus elektromagnetinę sąveiką bei oro tarpo tolygumą. Išmokus jį apskaičiuoti, atpažinti jo šalutinių juostų požymius ir stebėti amplitudės tendencijas, inžinierius gali pasitikėdamas diagnozuoti elektromagnetinius gedimus – ir nukreipti techninės priežiūros pastangas tinkama linkme, užuot ieškojus mechaninės priežasties, kurios iš viso nebuvo.
