Спектрална анализа на вибрации

Дефекти на електромотори: сеопфатна спектрална анализа

Електричните мотори трошат приближно 45% од целата индустриска електрична енергија во светот. Според студиите на EPRI, дефектите се распределуваат вака: ~23% дефекти на статорот, ~10% дефекти на роторот, ~41% деградација на лежиштата, и ~26% надворешни фактори. Многу од овие видови дефекти оставаат карактеристични отпечатоци во вибрацискиот спектар — долго пред да настане катастрофален дефект.

Оваа статија нуди сеопфатен водич за идентификување на дефектите на електричните мотори преку спектрална вибрациска анализа и комплементарни техники: MCSA, ESA и MCA.

25 мин читање ISO 20816 · IEC 60034 · IEEE 1415 Balanset-1A
~23%
Дефекти на статорот
~10%
Дефекти на роторот
~41%
Деградација на лежиштата
~26%
Надворешни фактори

1. Основи на електротехниката за вибрацискиот аналитичар

Пред дијагностицирање на дефектите на моторот врз основа на вибрациските спектри, од суштинско значење е да се разберат клучните електрични фреквенции што ги предизвикуваат вибрациите на моторот.

1.1. Мрежна фреквенција (LF)

Фреквенцијата на наизменичното напојување: 50 Hz во поголемиот дел од Европа, Азија, Африка и Русија; 60 Hz во Северна Америка и делови од Јужна Америка и Азија. Сите електромагнетни сили во моторот произлегуваат од оваа фреквенција.

1.2. Двојна мрежна фреквенција (2×LF)

Тоа доминантна фреквенција на електромагнетната сила кај наизменичните мотори. Кај систем од 50 Hz, 2×LF = 100 Hz; кај систем од 60 Hz, 2×LF = 120 Hz. Силата на магнетно привлекување помеѓу статорот и роторот достигнува врв двапати по електричен циклус, што ја прави 2×LF основната фреквенција на „електричните вибрации“ на секој наизменичен мотор.

2×LF = 2 × fмрежа = 100 Hz (системи од 50 Hz)  |  120 Hz (системи од 60 Hz)

1.3. Синхрона брзина и лизгање

Магнетното поле на статорот ротира со синхрона брзина:

Ns = 120 × fмрежа / P   (RPM)

каде што P е бројот на полови. Роторот на индукциски мотор секогаш ротира малку побавно. Оваа разлика е лизгање:

s = (Ns − N) / Ns

Типично лизгање при полно оптоварување за стандардни индукциски мотори: 1–5%. За двополен мотор на 50 Hz: Ns = 3000 RPM, реална брзина ≈ 2940–2970 RPM.

1.4. Фреквенција на минување на полови (Fp)

Стапката со која половите на роторот „лизгаат покрај“ половите на статорот. Резултатот е универзална — независно од бројот на полови:

Fp = 2 × s × fмрежа = 2 × fs  —  независно од бројот на полови P

За мотор што работи на 50 Hz со 2% лизгање: Fp = 2 × 0.02 × 50 = 2 Hz. Оваа фреквенција се појавува како карактеристични странични ленти во спектрите на скршени роторски прачки.

1.5. Фреквенција на минување на роторските прачки

fRBPF = R × frot

Каде R е бројот на роторски прачки. Оваа фреквенција и нејзините странични ленти стануваат значајни кога роторските прачки се оштетени.

1.6. Референтна табела на клучни фреквенции

СимболИмеФормулаПример (50 Hz, 2-полов, 2% лизгање)
LFМрежна фреквенцијаfмрежа50 Hz
2×LFДвојна мрежна фреквенција2 × fмрежа100 Hz
fsyncСинхрона фреквенција2 × fмрежа / P50 Hz (P=2) | 25 Hz (P=4)
1XРотациона фреквенција(1 − s) × fсинхроно49 Hz (2940 RPM)
FpФреквенција на премин на полови2 × s × fмрежа2 Hz
fRBPFФрекв. на минување на роторски прачкиR × frot16 × 49 = 784 Hz
Критична забелешка

Во систем од 50 Hz, 2×LF = 100 Hz и 2X ≈ 98 Hz (за 2-полов мотор). Овие два врва се само оддалечени 2 Hz. Спектрална резолуција од ≤ 0.5 Hz е потребна за да се раздвојат. Користете должини на снимка од 4–8 s или повеќе. Погрешното идентификување на 2X како 2×LF води до фундаментално погрешни дијагнози — мешање на механички дефект со електричен. Оваа блискост е специфична за двополни машини. За четириполни: 2X ≈ 49 Hz — добро одвоено од 2×LF = 100 Hz.

Пресек на моторот: клучни компоненти и воздушен зјај
СТАТОР Жлебови за намотка ВОЗДУШЕН ЗЈАЈ (0.25 – 2 mm типично) (критичен параметар) РОТОР Прачки на роторот (прикажани: 16) носат индуцирана струја Вратило Отвор на статорот (ламелирано јадро) Клучни фреквенции ▸ Статор → 2×LF ▸ Воздушен зјај → 2×LF ± 1X ▸ Скршени прачки → 1X ± Fp MCSA: LF ± Fp ▸ Преминување на прачки → R × frot ▸ Механички → 1X, 2X, nX ▸ Аксијално поместување → 2×LF ± 1X (акс.) При 50 Hz: 2×LF = 100 Hz ± = странични ленти (модулација) Шематски приказ — не е во размер. Вистинскиот број на жлебови/прачки зависи од дизајнот на моторот.

СтаторРоторНамоткиВоздушен зазорМеханичкоАксијално Секое искривување на воздушниот зјај директно го менува магнетното привлекување, а тоа веднаш ја менува шемата на вибрации. Симболот ± означува странични ленти (модулација).

2. Преглед на дијагностички методи

Ниту една поединечна техника не може да ги открие сите дефекти на електричниот мотор. Робусна дијагностичка програма комбинира повеќе комплементарни методи:

Дијагностички методи за електрични мотори
ЕЛЕКТРИЧЕН МОТОР 1. Анализа на вибрации Спектри & временска бранова форма 1X, 2X, 2×LF, хармоници ✓ Механички + некои електрични ✗ Не може да ги открие сите електрични дефекти 2. MCSA Потпис на струјата на моторот Анализа — струјна клешта ✓ Скршени прачки на роторот, ексцентричност ✓ Онлајн, неинвазивно 3. ESA Анализа на електричен потпис Спектри на напон + струја ✓ Квалитет на напојувањето, дефекти на статорот ✓ Онлајн, кај MCC 4. MCA Анализа на моторното коло Импеданса, отпорност ✓ Изолација, кратки споеви меѓу навивките ✗ Само офлајн (моторот запрен) 5. Термографија Мониторинг на температура на статор + температура на лежиште

ВибрацииMCSAESAMCAТермографија Ниту еден метод сам по себе не дава целосна покриеност. Силно се препорачува комбиниран дијагностички пристап.

2.1. Спектрална анализа на вибрации

Примарната алатка за дијагностика на поголемиот дел од ротирачката опрема. Акцелерометрите на куќиштата на лежиштата снимаат спектри што откриваат механички дефекти (небаланс, неусогласеност, абење на лежиштата) и некои електрични дефекти (нерамномерен воздушен процеп, лабави намотки). Меѓутоа, анализата на вибрации сама по себе не може да ги открие сите електрични дефекти на моторот.

2.2. Анализа на потписот на струјата на моторот (MCSA)

Струјна клешта на една фаза го снима спектарот на струјата. Скршените прачки на роторот произведуваат странични ленти на LF ± Fp. MCSA се изведува онлајн и е целосно неинвазивна.

2.3. Анализа на електричен потпис (ESA)

Истовремено ги анализира спектрите и на напонот и на струјата кај MCC. Открива асиметрија на напонот на напојувањето, хармониско изобличување и проблеми со квалитетот на електричната енергија.

2.4. Анализа на моторното коло (MCA)

Еден офлајн тест што ја мери отпорноста меѓу фазите, индуктивноста, импедансата и отпорноста на изолацијата. Клучен при застоите за одржување.

2.5. Мониторинг на температура

Следењето на трендот на температурата на намотката на статорот и на температурата на лежиштето дава рано предупредување за преоптоварување, проблеми со ладењето и деградација на изолацијата.

Практичен пристап. За сеопфатна програма за дијагностика на мотори, комбинирајте најмалку: (1) спектрална анализа на вибрации, (2) MCSA со струјна клешта и (3) редовни разговори со електричари и персонал за поправка на мотори — нивното практично искуство често открива критичен контекст што инструментите сами не можат да го обезбедат.

3. Дефекти на статорот

Дефектите на статорот се одговорни за приближно 23–37% од сите откажувања на мотори. Статорот е неподвижниот дел што го содржи ламинираното железно јадро и намотките. Дефектите произведуваат вибрации примарно на 2×LF (100 Hz / 120 Hz) и неговите множители.

3.1. Ексцентричност на статорот — нерамномерен воздушен процеп

Воздушниот зазор помеѓу роторот и статорот вообичаено изнесува 0.25–2 mm. Дури и отстапување од 10% создава мерлива нерамнотежа на електромагнетната сила.

Причини

  • Мека нога — најчестата причина
  • Истрошени или оштетени куќишта на лежиштата
  • Деформација на рамот поради неправилен транспорт или монтажа
  • Термичка деформација во работни услови
  • Лоши производствени толеранции

Спектрален потпис

  • Вообичаено доминантен 2×LF во радијалниот спектар на брзина
  • Често придружен со мало зголемување на 1X и 2X поради неурамнотежено магнетно привлекување (UMP)
  • Статичка ексцентричност: доминира 2×LF со мала модулација
  • Динамичка компонента: странични ленти на 2×LF ± 1X може да се појават
Спектар: изразен 2×LF + мало 1X и 2X зголемување (радијална насока)

Проценка на сериозноста

Амплитуда на 2×LF (RMS на брзина)Проценка
< 1 mm/sНормално за повеќето мотори
1–3 mm/sСледете — проверете soft foot, зазор на лежиштата
3–6 mm/sАларм — истражете и планирајте корекција
> 6 mm/sОпасност — потребно е итно дејство

Забелешка: Ова се илустративни насоки, а не формален стандард. Секогаш споредувајте со сопствената основна (baseline) вредност на машината.

Тест за потврда

Тест со исклучување на напојувањето (snap-тест): Додека ја следите вибрацијата, исклучете го напојувањето на моторот. Ако врвот на 2×LF нагло опадне — во рок од неколку секунди, многу побрзо од механичкото застанување (coastdown) — изворот е електромагнетен.

Важно

Не ја мешајте ексцентричноста на статорот со неусогласеноста (misalignment). Двете можат да создадат зголемен 2X. Клучно: 2×LF на точно 100.00 Hz е од електрична природа; 2X ја следи брзината на роторот и се поместува ако брзината се менува. Осигурете спектрална резолуција ≤ 0.5 Hz.

3.2. Разлабавени намотки на статорот

Намотките на статорот се изложени на електромагнетни сили на 2×LF за време на секој работен циклус. Со текот на годините, механичката фиксација (епоксид, лак, клинови) може да се дегенерира. Разлабавените намотки вибрираат на 2×LF со зголемувачка амплитуда, забрзувајќи го трошењето на изолацијата преку триење (fretting).

Спектрален потпис

Зголемен 2×LF — често со зголемување со текот на времето (тренд)
  • Претежно радијална вибрација
  • 2×LF може да биде помалку стабилна — благи флуктуации на амплитудата
  • Тешки случаи: хармоници на 4×LF, 6×LF

Последици

Ова е разорно за изолацијата на намотката — доведува до забрзана деградација, непредвидливи дефекти на заземјување и целосен отказ на статорот што бара премотување.

3.3. Олабавен напоен кабел — фазна асиметрија

Лошиот контакт создава асиметрија на отпорот. Дури и 1% асиметрија на напонот предизвикува приближно 6–10% асиметрија на струјата. Небалансираните струи создаваат компонента на магнетното поле што ротира наназад.

Спектрален потпис

Зголемен 2×LF — примарен индикатор за фазна асиметрија
  • Амплитудата на 2×LF се зголемува поради небалансираното магнетно привлекување
  • Во некои случаи, странични ленти во близина на ±⅓×LF (~16.7 Hz во системи од 50 Hz) околу врвот на 2×LF
  • Во струјниот спектар (MCSA): зголемена струја на негативна секвенца

Практични проверки

  • Проверете ги сите кабелски приклучоци, врски на собирни шини, контакти на контакторот
  • Измерете го отпорот меѓу фазите — во рамки на 1% меѓусебно
  • Измерете го напонот на напојување на сите три фази — асиметријата не треба да надминува 1%
  • ИЦ термографија на приклучната кутија на кабелот

3.4. Кратко споени статорски ламинации

Оштетувањето на меѓуламинациската изолација овозможува циркулација на вртложни струи, создавајќи локализирани жешки точки. Не секогаш е детектибилно во вибрациските спектри — ИЦ термографијата е примарниот метод за детекција. Офлајн: електромагнетен тест на јадрото (EL-CID тест).

3.5. Меѓунавоен краток спој

Кратниот спој меѓу навои создава локализирана циркулирачка струјна петелка, намалувајќи го ефективниот број навои во засегнатата намотка. Произведува зголемен 2×LF, зголемен 3-ти хармоник на LF во струјата и асиметрија на фазната струја. Најдобро се детектира преку MCA surge тест офлајн.

Дефекти на статорот — Резиме на спектрални потписи
Легенда Врв на 2×LF (100 Hz) — електричен 1X / 2X врвови — механички Странични ленти (модулација) A. Ексцентричност на статорот / Нерамномерен воздушен зазор (§3.1) Амплитуда 1X 2X 2×LF 49 Hz 98 100 Hz 2 Hz јаз! (потребна ≤0.5 Hz рез.) 2×LF ДОМИНАНТЕН Радијален правец Исчезнува при исклучување на напојувањето B. Олабавен кабел за напојување / Фазна асиметрија (§3.3) Амплитуда 83 Hz 2×LF 117 Hz −⅓LF +⅓LF ± ⅓×LF странични ленти (16.7 Hz) 83 Hz 100 Hz (2×LF) 117 Hz 2×LF покачено Асиметрија на фазната отпорност предизвикува поле што ротира наназад Проверете: • Кабелски приклучоци • Меѓуфазна отпорност R • IR термографија

2×LF1X / 2XСтранични ленти Тестот со исклучување на напојувањето го потврдува електромагнетното потекло: ако 2×LF нагло опадне при обесенергизирање (многу побрзо од запирањето со инерција), изворот е електромагнетен.

4. Дефекти на роторот

Дефектите на роторот сочинуваат приближно 5–10% од откажувањата на моторот но честопати се најтешки за рано откривање.

4.1. Скршени прачки на роторот и напукнати краторни прстени

Кога ќе се скрши прачка, прераспределбата на струјата создава локална магнетна асиметрија — всушност „магнетна тешка точка“ што ротира со фреквенцијата на лизгање во однос на полето на статорот.

Вибрациски потпис

  • 1X врв со странични ленти на ± Fp. За 50 Hz / 2% лизгање: странични ленти на 1X ± 2 Hz
  • Тешки случаи: дополнителни странични ленти на ± 2Fp, ± 3Fp
  • 2×LF може исто така да покаже Fp странични ленти

MCSA сигнатура

Спектар на струја: LF ± Fp   (50 ± 2 Hz = 48 Hz и 52 Hz)

MCSA скала на сериозност

Ниво на странична лента наспроти LF врвПроценка
< −54 dBГенерално здрав ротор
−54 до −48 dBМоже да укажува на 1–2 напукнати прачки — следете го трендот
−48 до −40 dBВеројатно повеќе скршени прачки — планирајте инспекција
> −40 dBСериозно оштетување — ризик од секундарни откази

Важно: MCSA бара стабилно оптоварување блиску до номиналните услови. При делумно оптоварување, амплитудата на страничните ленти опаѓа.

Временска бранова форма

Скршените роторски прачки создаваат карактеристичен «отчукувачки» образец — амплитудата се модулира на фреквенцијата на поминување на половите. Често видлив пред спектралните странични ленти да станат изразени.

Скршени роторски прачки — спектрални обрасци на вибрации и струја
Вибрациски спектар (брзина, радијален правец) Амплитуда −2Fp 1X−Fp 1X 1X+Fp +2Fp ± Fp (фреквенција на поминување на половите) Вибрациски образец • 1X = носител (ротациона фрекв.) • ±Fp странични ленти = асиметрија на ротор • Повеќе странични ленти = повеќе прачки • «Отчукување» во временскиот бранов облик Пример: 50 Hz, 2-полен, 2% лизгање 1X = 49 Hz, Fp = 2 Hz Странични ленти: 47 Hz и 51 Hz Струен спектар (MCSA) (напојна струја на моторот преку струјни клешти) Амплитуда (dB) 48 HzLF − Fp 50 HzLF 52 HzLF + Fp ± Fp = ± 2 Hz странични ленти MCSA скала на сериозност (амплитуда на страничните ленти наспроти врвот на LF) < −54 dB — здрав ротор −54 до −48 dB — се сомнева на 1-2 прачки −48 до −40 dB — веројатно повеќе прачки > −40 dB — сериозно (планирај поправка) Ориентациско правило при номинално оптоварување

1X±Fp странични лентиMCSA странични ленти Скршените роторски прачки најдобро се потврдуваат преку MCSA. Вибрацискиот спектар укажува на дефектот; MCSA обезбедува квантитативна проценка на сериозноста.

4.2. Ексцентричност на ротор (статична и динамична)

Статичка ексцентричност

Изместување на осната линија на вратилото во однос на отворот на статорот. Произведува зголемена 2×LF. Во струјата: хармоници на жлебовите на роторот на fRBPF ± LF.

Динамичка ексцентричност

Центарот на роторот орбитира околу центарот на отворот на статорот. Произведува 1X со странични ленти на 2×LF и зголемена фреквенција на минување на прачките на роторот. Во струјата: странични ленти на LF ± frot.

Во пракса, двата типа обично се присутни истовремено — шаблонот е суперпозиција.

4.3. Термичко искривување на роторот

Големите мотори можат да развијат температурен градиент што предизвикува привремено искривување. Произведува 1X што варира со текот на времето по стартувањето — вообичаено се зголемува 15–60 минути, а потоа се стабилизира. Фазниот агол се поместува како што се развива искривувањето. Разликувајте го од механичкиот дисбаланс (кој е стабилен) со следење на амплитудата и фазата на 1X во тек на 30–60 минути по стартувањето.

4.4. Изместување на електромагнетното поле (аксијално поместување)

Ако роторот е аксијално изместен во однос на статорот, распределбата на електромагнетното поле станува аксијално асиметрична. Роторот доживува осцилирачка аксијална електромагнетна сила на 2×LF.

Причини

  • Неправилно аксијално позиционирање на роторот при склопување или по замена на лежиштето
  • Абење на лежиштето што овозможува прекумерен аксијален зазор
  • Аксијален потисок на вратилото од задвижуваната машина
  • Термичко ширење за време на работата
Аксијален 2×LF (доминантен) & зголемен 1X — претежно во аксијалниот правец
Критичен дефект

Овој дефект може да биде многу деструктивен за лежиштата. Осцилирачката аксијална сила на 2×LF создава циклично заморно оптоварување на потисните површини. Секогаш означувајте ја позицијата на магнетниот центар и проверувајте ја при замена на лежиштата. Ова е еден од најштетните — а сепак најлесно спречливите — дефекти на моторите.

Изместување на електромагнетното поле — аксијално поместување на роторот
Нормално: роторот е центриран ПАКЕТ ЛИМОВИ НА СТАТОРОТ РОТОР CL на статорот = CL на роторот еднакви еднакви ✓ Урамнотежени аксијални електромагнетни сили Минимална аксијална вибрација Магнетен центар = нето аксијална сила ≈ 0 Дефект: роторот е аксијално изместен ПАКЕТ ЛИМОВИ НА СТАТОРОТ РОТОР CL на статорот Осна линија на роторот Δx (аксијално поместување) Роторот се протега надвор од статорот F аксијална при 2×LF ✗ Зголемена аксијална 2×LF & 1X Може да го забрза абењето на аксијалниот лежај Сериозноста зависи од големината на поместувањето Како да се открие & потврди: ✓ Означете го магнетниот центар при монтажа ✓ Проверете ја положбата по замена на лежајот ✓ Измерете ја аксијалната вибр. при 2×LF ✓ Тест со исклучено напојување: 2×LF исчезнува веднаш ✓ Споредете го слободното запирање: електрично наспроти механичко ✓ Проверете ја темп. на аксијалниот лежај Исклучете (слични симптоми): • Аголна неосовиненост на спојката (аксијална 1X & 2X) • Аксијална структурна резонанца • Меко стапало / олабавеност (аксијална компонента) • Аксијално оптоварување предизвикано од протокот (пумпи, вентилатори) • Небаланс на напонот на напојување • Радијална ексцентричност (→ 2×LF радијална) Шематски аксијален страничен приказ — не е во размер.

Аксијална ЕМ силаПоместување / препустCL на статоротДетекција Аксијалната 2×LF што исчезнува веднаш при исклучување на напојувањето е клучниот разграничувач од механичките причини.

5. Електрични дефекти поврзани со лежаите

5.1. Струи низ лежаите и EDM

Напонот меѓу вратилото и куќиштето предизвикува проток на струја низ лежаите. Извори: магнетна асиметрија, common-mode напон од VFD, статички полнеж. Повторените празнења создаваат микроскопски вдлабнатини (Електроерозивна обработка) што доведуваат до жлебење — рамномерно распоредени жлебови на патеките на лежајот.

Спектрален потпис

  • Фреквенции на дефекти на лежајот (BPFO, BPFI, BSF) со многу рамномерни, „чисти“ врвови
  • Зголемено ниво на високофреквентен шум во спектарот на забрзувањето
  • Напредно: карактеристичен звук тип „штица за перење“

Превенција

  • Изолирани лежаи (прстени со премаз)
  • Четки за заземјување на вратилото (особено за VFD примени)
  • Common-mode филтри на излезот од VFD
  • Редовно мерење на напонот на вратилото — под 0.5 V врв

6. Ефекти на фреквентен регулатор (VFD)

6.1. Поместување на фреквенцијата

Сите електрични фреквенции на моторот се поместуваат пропорционално со излезната фреквенција на VFD. Ако VFD работи на 45 Hz, 2×LF станува 90 Hz. Алармните опсези мора да бидат прилагодливи на брзината.

6.2. PWM хармоници

Фреквенцијата на префрлување (2–16 kHz) и бочните ленти се појавуваат во спектрите. Може да предизвика слушлива бучава и струи во лежиштата.

6.3. Торзионо побудување

Хармониците од низок ред (5-ти, 7-ми, 11-ти, 13-ти) создаваат пулсации на вртежниот момент што може да ги побудат торзионите сопствени фреквенции.

6.4. Резонантно побудување

Додека VFD поминува низ опсег на брзини, побудувачките фреквенции може да поминат низ структурните сопствени фреквенции. За опремата управувана од VFD треба да се утврдат мапи на критични брзини.

7. Резиме на диференцијална дијагностика

ДефектПримарна фрекв.НасокаБочни ленти / ЗабелешкиПотврда
Ексцентричност на статорот2×LFРадијалноМало зголемување на 1X, 2XТест со исклучено напојување; проверка на меко стапало
Разлабавени намотки2×LFРадијалноРастечки тренд; 4×LF, 6×LFТрендирање; MCA surge тест
Разлабавен кабел2×LFРадијално± ⅓×LF бочни лентиОтпор на фаза; IR термографија
Меѓунавоен краток спој2×LFРадијалноАсиметрија на струја; 3-ти хармоникMCA surge тест; MCSA
Кратко споени ламинацииМал 2×LF—Претежно термичкоIR термографија; EL-CID
Скршени прачки на роторот1XРадијално± Fp бочни ленти; удариMCSA: LF ± Fp ниво во dB
Ексцентричност на роторот (статична)2×LFРадијалноХармоници на роторските жлебови ± LFМерење на воздушниот процеп; MCSA
Ексцентричност на роторот (динамична)1X + 2×LFРадијалноfRBPF странични лентиАнализа на орбитата; MCSA
Термичко свиткување на роторот1X (со дрифт)РадијалноПромена на амплитудата & фазата со темп.Трендирање при стартување од 30-60 мин
Поместување на ЕМ поле2×LF + 1XАксијалноСилен аксијален 2×LFАксијална положба на роторот; тест со исклучено напојување
ЕДМ на лежиште / браздење (fluting)BPFO / BPFIРадијалноУниформни врвови; висок HF шумНапон на вратилото; визуелна инспекција
Дијаграм на тек за дијагностика на дефекти на моторот
Зголемена вибрација на моторот Исклучено напојување снап-тест? Моментален пад ЕЛЕКТРИЧНО изворот е потврден Доминантна фреквенција? 2×LF (радијално): • Ексцентричност / воздушен зазор • Разлабавени намотки (тренд) • Разлабавен кабел (+⅓LF ленти) Поместување на ЕМ поле Проверете ја аксијалната положба на роторот! Скршени прачки на роторот Потврдете со MCSA Постепено опаѓање МЕХАНИЧКО изворот е потврден Истражете: • Неурамнотеженост, несоосност • Дефекти на лежиштата, мека стапка (soft foot) Секогаш комбинирајте: вибрации + MCSA + тест со исклучено напојување + следење на трендот Потсетник за резолуцијата: ≤ 0.5 Hz за да се раздвои 2X од 2×LF

ЕлектричноМеханичкоАнализа на 2×LFДефекти на роторот Снап-тестот со исклучување на напојувањето е првото разгранување во дијагностичкото стебло. Откако ќе се потврди електричното потекло, доминантната фреквенција и насоката ја стеснуваат дијагнозата.

8. Инструментација и техники на мерење

8.1. Барања за мерење на вибрации

ПараметарБарањеПричина
Спектрална резолуција≤ 0.5 Hz (по можност 0.125 Hz)Раздвојување на 2X од 2×LF (2 Hz растојание за двополни)
Фреквентен опсег2–1000 Hz (брзина); до 10 kHz (забрзување)Низок опсег за 1X, 2×LF; висок за лежишта
Канали≥ 2 истовременоКрос-фазна анализа
Мерење на фаза0–360°, ±2°Клучно за разликување на дефектите
Временска бранова формаСинхроно усреднувањеОткривање на биење од скршени прачки
Струен влезКомпатибилен со струјни клештиЗа MCSA дијагностика

8.2. Balanset-1A за дијагностика на мотори

Преносливиот двоканален виброметар Balanset-1A (VibroMera) обезбедува основни можности за дијагностика на вибрациите на моторот:

Канали за вибрации2 (истовремено)
Опсег на брзина250–90,000 RPM
RMS на брзина на вибрации0–80 mm/s
Точност на фазата0–360°, ±2°
FFT спектрална анализаПоддржано
Фазен сензорФотоелектричен, вклучен
НапојувањеUSB (7–20 V)
Балансирање1 или 2 рамнини на самото место

По дијагностицирањето и коригирањето на дефектот на моторот, Balanset-1A може да се користи за балансирање на ротор на самото место — завршувајќи го целосниот работен тек од дијагностика до корекција без демонтирање на моторот.

8.3. Најдобри практики за мерење

  • Три насоки — вертикална, хоризонтална и аксијална — на секое лежиште. Аксијалната е клучна за поместување на ЕМ полето
  • Подгответе ги површините — отстранете боја, 'рѓа за сигурен контакт на акселерометарот
  • Услови на стационарна состојба — номинална брзина, оптоварување, температура
  • Запишувајте ги работните услови — брзина, оптоварување, напон, струја при секое мерење
  • Доследно тајмирање — исти услови за споредби на трендови
  • Тест со исклучување на напојувањето кога се сомнева на електрична вибрација — трае секунди, обезбедува сигурна идентификација на изворот

9. Нормативни референци

  • GOST R ISO 20816-1-2021 — Вибрации. Мерење и оценување на вибрациите на машините. Дел 1. Општи упатства.
  • GOST R ISO 18436-2-2005 — Мониторинг на состојбата. Мониторинг на состојбата преку вибрации. Дел 2. Обука и сертификација.
  • ISO 20816-1:2016 — Механичка вибрација. Мерење и евалуација. Дел 1: Општи упатства.
  • ISO 10816-3:2009 — Евалуација на вибрациите на машините. Дел 3: Индустриски машини >15 kW.
  • IEC 60034-14:2018 — Ротирачки електрични машини. Дел 14: Механичка вибрација.
  • IEEE 43-2013 — Препорачана практика за тестирање на отпорноста на изолацијата.
  • IEEE 1415-2006 — Водич за тестирање при одржување на индукциски машини.
  • NEMA MG 1-2021 — Мотори и генератори. Граници на вибрации и тестирање.
  • ISO 1940-1:2003 — Барања за квалитет на балансирање на ротори.

10. Заклучок

Клучни дијагностички принципи

Дефектите на електромоторите оставаат карактеристични отпечатоци во спектрите на вибрациите и струјата — но само ако знаете каде да гледате и ги имате соодветните алатки правилно конфигурирани.

  1. 2×LF е примарниот електромагнетен индикатор. Истакнат врв точно на двојната фреквенција на напојувањето силно укажува на електромагнетен извор. Тестот со исклучување на напојувањето дава потврда.
  2. Насоката е важна. Радијален 2×LF → воздушен зазор / намотки / напојување. Аксијално 2×LF + 1X → поместување на електромагнетното поле — еден од најразорните дефекти.
  3. Страничните ленти ја откриваат сликата. ± ⅓×LF → проблеми со кабелот за напојување. ± Fp → скршени прачки на роторот. Шемата на страничните ленти често е подијагностички значајна од главниот врв.
  4. Спектралната резолуција е критична. Кај двополни мотори на 50 Hz, 2X и 2×LF се оддалечени само за ~2 Hz. Резолуција ≤ 0.5 Hz е задолжителна.
  5. Комбинирајте методи. Вибрации + MCSA + MCA + Термографија. Ниту еден метод сам по себе не ги покрива сите дефекти.
  6. Разговарајте со електричарите. Персоналот за поправка на мотори поседува незаменливо знаење за конкретните мотори, нивната историја и условите на напојување.

Препорачан работен тек

1
Мерење на вибрациите
2
Тест со исклучување на напојувањето
3
Спектрална анализа
4
MCSA (ако е ротор)
5
Корекција & балансирање
6
Верификација ✓
Дијагностика на мотори — Препорачан работен тек
1. Мерење на вибрации 3 насоки, сите лежишта, рез. ≤0.5 Hz. 2. Тест со нагло исклучување на напојувањето Електричен наспроти механички извор 3. Спектрална анализа 2×LF, 1X, странични ленти, насока 4. MCSA (при сомнеж за ротор) Струјни клешти, анализа на LF ± Fp 5. Корекција & балансирање (Balanset-1A) 6. Мерење за верификација ✓ Balanset-1A покрива: ▸ Чекори 1, 3 — спектри на вибрации ▸ Чекор 5 — балансирање на терен ▸ Чекор 6 — верификација

Дијагностички чекориMCSAВерификација Следете ја оваа секвенца систематски. Тестот со исклучување на напојувањето (чекор 2) трае неколку секунди и сигурно го разликува електричниот од механичкиот извор.

Современите преносни двоканални виброметри како што е Balanset-1A им овозможуваат на инженерите на терен да спроведат спектрална анализа на вибрациите со резолуцијата и фазната точност потребни за идентификација на дефекти на моторот — од откривање на нерамномерни воздушни зазори преку меѓуфазна анализа до последователно балансирање на роторот на самото место.

Извори: програми за обука за дијагностика на вибрации на терен; GOST R ISO 20816-1-2021; GOST R ISO 18436-2-2005; IEC 60034-14:2018; IEEE 1415-2006; ISO 1940-1:2003; техничка документација на VibroMera (Balanset-1A); студии за доверливост на мотори на EPRI.