Forståelse av ødelagte rotorstenger

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

$2,358.31

Deler

Vibrasjonssensor.

$107.47

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

$148.07

Enheter

Balanset-4.

$8,123.32

Deler

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

$54.93

Deler

Reflekterende tape.

$11.94

Enheter

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definisjon: Hva er ødelagte rotorstenger?

Ødelagte rotorstenger er fullstendige brudd i lederskinnene i rotorer med kortslutningsinduksjonsmotor. Dette er i hovedsak den samme tilstanden som defekter i rotorstangen men vektlegger spesifikt fullstendig stangbrudd snarere enn sprekker eller høymotstandsforbindelser. Når en eller flere stenger ryker, kan ikke elektrisk strøm flyte gjennom disse stengene, noe som skaper elektromagnetisk asymmetri som produserer karakteristisk vibrasjon og nåværende signaturer med sidebånd på slipfrekvens avstand rundt løpehastigheten.

Ødelagte rotorstenger er spesielt snikende fordi de skaper en kaskaderende feilmodus: én ødelagt stang øker strøm og belastning i tilstøtende stenger, noe som fører til at de svikter gradvis. Hvis den ikke oppdages tidlig (én ødelagt stang), kan tilstanden raskt forverres til flere ødelagte stenger og katastrofal rotorsvikt som krever motorutskifting.

Hvordan rotorstenger går i stykker

Termisk utmattelse (vanligst)

Gjentatte oppvarmings- og kjølesykluser:

• Oppstartsstrøm: Under motorstart er rotorstrøm 5–7× normal (låst rotortilstand)
• Termisk ekspansjon: Aluminiumstenger utvider seg betydelig (koeffisient 23 µm/m/°C)
• Begrensning: Jernkjernen utvider seg mindre (12 µm/m/°C), noe som begrenser stangens utvidelse
• Stress: Differensiell ekspansjon skaper termisk spenning i stenger
• Utmattelse: Gjentatte startsykluser forårsaker utmattelse ved lav syklus
• Sprekkstart: Vanligvis ved kryss mellom stang og ende av ring (høyt spenningspunkt)

Mekanisk stress

• Sentrifugalkrefter ved høye hastigheter
• Elektromagnetiske krefter under drift og oppstart
• Vibrasjon fra eksterne kilder
• Støtbelastning under starter eller lastendringer

Produksjonsfeil

• Porøsitet: Hulrom i rotorer av støpt aluminium
• Dårlig binding: Utilstrekkelig binding mellom stang og kjerne
• Materielle inkluderinger: Forurensninger i støping
• Svake ender ringskjøter: Dårlige forbindelser fra stang til ende av ring

Driftsforhold

• Hyppig oppstart: Hver start er en termisk og mekanisk stresshendelse
• Høytreghetsbelastninger: Lange akselerasjonstider øker stangbelastningen
• Ryggetjeneste: Plugging skaper ekstreme strømmer
• Enfase: Drift med én fase, mistede overbelastningsrotorstenger

Den karakteristiske sidebåndsignaturen

Hvorfor sidebånd vises

Det særegne diagnostiske mønsteret:

1. En ødelagt stang kan ikke føre strøm, noe som skaper elektrisk asymmetri
2. Asymmetri roterer med slipfrekvens (forskjellen mellom synkron og rotorhastighet)
3. Skaper momentpulsering ved 2× slipfrekvens
4. Momentpulsering modulerer 1× vibrasjon fra mekanisk ubalanse
5. Resultat: sidebånd ved kjørehastighet ± slipfrekvensintervaller

Vibrasjonsmønster

• Sentral topp: 1× kjørehastighet (fr)
• Nedre sidebånd: fr – fs (der fs = slipfrekvens)
• Øvre sidebånd: fr + fs
• Flere sidebånd: fr ± 2fs, fr ± 3fs etter hvert som alvorlighetsgraden øker
• Symmetri: Sidebånd symmetriske rundt 1× topp

Eksempel

4-polet, 60 Hz motor ved full belastning:

• Synkron hastighet: 1800 o/min
• Faktisk hastighet: 1750 o/min (29,17 Hz)
• Slipp: 50 o/min (0,833 Hz)
• Vibrasjonstopper ved: 28,3 Hz, 29,17 Hz, 30,0 Hz
• Brutt bar bekreftet av symmetriske sidebånd ved ±0,833 Hz

Nåværende signatur (MCSA)

Motorstrømanalyse viser et lignende mønster:

• Sentral topp: Linjefrekvens (50 eller 60 Hz)
• Sidebånd: fline ± 2fs (merk: 2× slipfrekvens i strøm, ikke 1×)
• Eksempel: 60 Hz motor med 1 Hz slip → sidebånd ved 58 Hz og 62 Hz
• Fordel: Ikke-invasiv, kan overvåkes kontinuerlig
• Følsomhet: Oppdager ofte ødelagte stenger tidligere enn vibrasjon

Progresjonsstadier

Enkelt ødelagt stang

• Små sidebånd dukker opp (20–40% av 1× topp)
• Lett momentpulsering (kan være umerkelig)
• Motorisk ytelse nesten normal
• Kan operere i flere måneder med overvåking
• Utskifting bør planlegges

Flere tilstøtende ødelagte stenger

• Sterke sidebånd (> 50% av 1× topp)
• Merkbar momentpulsering
• Økt glidning og temperatur
• Progresjonen akselererer når tilstøtende søyler overopphetes
• Erstatning haster (ukers tidsramme)

Alvorlig tilstand

• Sidebånd kan overstige 1 × toppamplitude
• Kraftig momentpulsering som påvirker drevet utstyr
• Høy vibrasjon og temperatur
• Risiko for enderingsvikt eller fullstendig rotorhavari
• Øyeblikkelig erstatning nødvendig

Beste praksis for deteksjon

Vibrasjonsanalyse

• Bruk FFT med høy oppløsning (< 0,2 Hz oppløsning) for å løse opp sidebånd
• Testmotor under belastning (sidebåndene er mer fremtredende med strømflyt)
• Beregn forventet slipfrekvens for motor
• Søkespektrum for symmetriske sidebånd ved ±fs rundt 1×
• Trend sidebåndamplitude over tid

MCSA-testing

• Klem strømprobene på motorledningene
• Innhent strømbølgeform og beregn FFT
• Se etter sidebånd ved f-linjen ± 2fs
• Sammenlign med sunn motorisk grunnlinje
• Kan oppdage før vibrasjonssymptomene forsvinner

Korrigerende tiltak

Umiddelbar respons

• Øk overvåkingsfrekvensen (månedlig → ukentlig → daglig)
• Spor sidebåndamplitudevekstrate
• Bestill reservemotor eller planlegg rotorbytte
• Reduser arbeidssyklusen hvis mulig (minimer starter)
• Dokumentprogresjon for feilanalyse

Reparasjonsalternativer

• Rotorutskifting: Mest pålitelig for store motorer (> 100 hk)
• Omstøping av rotor: Spesialverksteder kan støpe om aluminiumsrotorer
• Motorutskifting: Ofte mest økonomisk for små motorer (< 50 hk)
• Undersøkelse av rotårsak: Finn ut hvorfor stengene knakk for å forhindre gjentakelse

Forebygging

• Bruk mykstartere eller VFD-er for å redusere startstrøm og termisk belastning
• Begrens startfrekvens for belastninger med høy treghet
• Spesifiser motorer klassifisert for faktisk driftssyklus (motorer med hyppig start for høysyklusdrift)
• Sørg for tilstrekkelig motorventilasjon og kjøling
• Beskytt mot enfaseforhold

Selv om ødelagte rotorstenger bare står for 10–15% av motorfeil, skaper de særegne sidebåndsignaturer for slipfrekvensen som muliggjør pålitelig tidlig deteksjon gjennom vibrasjons- eller strømanalyse. Å forstå den termiske utmattingsmekanismen, gjenkjenne det karakteristiske sidebåndsmønsteret og implementere tilstandsovervåking muliggjør planlagt motorutskifting før feil på én stang utvikler seg til katastrofale feil på flere stang og utvidet uplanlagt nedetid.

---

← Tilbake til hovedindeksen