Zrozumienie usterek silników elektrycznych

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

Kompletny zestaw do diagnostyki i wyważania drgań firmy Vibromera, w tym cztery czujniki drgań z kablami, moduł interfejsu sygnału, tachometr laserowy ze stojakiem magnetycznym, waga cyfrowa, kabel USB i futerał transportowy. System jest przeznaczony do wyważania wirnika polowego i monitorowania stanu urządzeń przemysłowych.

Urządzenia

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

Części

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

Definicja: Czym są wady silnika?

Wady silnika Są to usterki i awarie silników elektrycznych, w tym problemy mechaniczne (awarie łożysk, styk wirnika ze stojanem, problemy z wałem), problemy elektromagnetyczne (pęknięcia prętów wirnika, awarie uzwojeń stojana, nieregularności szczeliny powietrznej) oraz złożone problemy elektromechaniczne. Wady te tworzą charakterystyczne wibracja i sygnatury elektryczne, które można wykryć za pomocą analiza drgań, analiza sygnatury prądu silnika (MCSA) i obrazowanie termiczne.

Silniki elektryczne należą do najczęściej spotykanych maszyn w zakładach przemysłowych, a ich awarie powodują znaczne nieplanowane przestoje i koszty konserwacji. Zrozumienie specyficznych dla silników przyczyn usterek i technik diagnostycznych umożliwia wczesne ich wykrycie i zaplanowanie konserwacji, zapobiegając katastrofalnym awariom i optymalizując niezawodność silników.

Kategorie usterek silnika

1. Wady mechaniczne (wspólne dla wszystkich maszyn wirujących)

Brak równowagi: Asymetria masy wirnika, 1× wibracje
Awarie łożysk: Najczęstsza usterka silnika (~50% awarii silnika)
Niewspółosiowość: Niewspółosiowość sprzęgła silnika z obciążeniem, 2× wibracje
Luz mechaniczny: Luźne mocowanie, dzwon końcowy lub elementy wirnika
Problemy z wałem: Wygięte lub pęknięte wały

2. Wady elektromagnetyczne (specyficzne dla silnika)

Wady elektryczne wirnika

Złamane pręty wirnika: Pęknięte pręty przewodzące w wirnikach klatkowych (10-15% awarii silnika)
Pęknięte pierścienie końcowe: Pęknięcia pierścieni zwarciowych łączących pręty wirnika
Porowatość wirnika: Pustki w odlewanym wirniku wpływające na właściwości elektryczne
Połączenia o wysokiej wytrzymałości: Słabe połączenia między prętami i pierścieniami końcowymi

Wady elektryczne stojana

Awarie uzwojeń: Awarie izolacji, zwarcia międzyzwojowe, zwarcia międzyfazowe (30-40% awarii silnika)
Usterki uziemienia: Uszkodzenie izolacji uzwojenia ramy
Uszkodzenie cewki: Degradacja termiczna, uszkodzenia mechaniczne, zanieczyszczenia

Problemy z szczeliną powietrzną

Wirnik mimośrodowy: Nierównomierna szczelina powietrzna spowodowana produkcją lub zużyciem
Tarcie: Kontakt wirnika ze stojanem spowodowany awarią łożyska lub brakiem współosiowości
Przyciąganie magnetyczne: Niezrównoważone siły magnetyczne wynikające z asymetrii szczeliny powietrznej

3. Połączone wady elektromechaniczne

Problemy termiczne: Przegrzanie spowodowane przeciążeniem, słabą wentylacją lub usterkami elektrycznymi
Problemy z wentylacją: Zablokowane lub uszkodzone wentylatory chłodzące
Połączenie elektryczności i mechaniki: Usterki elektryczne powodujące drgania mechaniczne i odwrotnie

Sygnatury wibracyjne usterek silnika

Złamane pręty wirnika

Jedna z najważniejszych wad specyficznych dla motoryki:

Częstotliwość: Pasma boczne wokół prędkości biegu w odstępie ±(częstotliwość poślizgu)
Wzór: 1× ± fs, gdzie fs = częstotliwość poślizgu (zwykle 1–3 Hz dla silników 60 Hz)
Modulacja amplitudy: Prąd i moment obrotowy zmieniają się z częstotliwością równą 2× częstotliwości poślizgu
Zależność od obciążenia: Pasma boczne są bardziej widoczne pod obciążeniem
Postęp: Amplituda wzrasta wraz ze wzrostem liczby pękających prętów

Problemy ze stojanem

Częstotliwość: 2× częstotliwość linii (120 Hz dla silników 60 Hz, 100 Hz dla silników 50 Hz)
Przyczyna: Asymetria siły magnetycznej wynikająca z uszkodzeń uzwojeń
Dodatkowy: Można zobaczyć harmoniczne częstotliwości linii
Szum elektromagnetyczny: Słyszalny szum przy częstotliwości linii 2×

Wirnik mimośrodowy (zmiana szczeliny powietrznej)

Częstotliwości: Częstotliwość przejścia bieguna i jej harmoniczne
Wzór: (Liczba biegunów × prędkość biegu) ± prędkość biegu
Nierównowaga magnetyczna: Tworzy drgania promieniowe nawet przy wyważeniu mechanicznym
Połączony efekt: Zarówno mechaniczne (mimośrodowość), jak i elektromagnetyczne (zmienna niechęć)

Metody wykrywania

Analiza drgań

Standardowa FFT: Identyfikuje wady mechaniczne i częstotliwości elektromagnetyczne
Analiza wstęgi bocznej: Krytyczne dla wykrywania problemów z prętami wirnika i szczeliną powietrzną
Częstotliwości łożysk: Analiza koperty do wykrywania wad łożysk
Popularne: Śledź amplitudy w czasie, aby wykryć rozwijające się usterki

Analiza sygnatury prądu silnika (MCSA)

Analiza widma częstotliwości prądu linii silnikowej
Wykrywa usterki elektryczne bez czujników wibracji
Szczególnie skuteczny w przypadku uszkodzeń prętów wirnika i uzwojeń stojana
Można to zrobić online, bez zakłócania pracy
Uzupełnia analizę drgań

Obrazowanie termiczne

Kamery na podczerwień wykrywają gorące punkty
Wady uzwojenia wskazują na lokalne nagrzewanie
Zablokowania wentylacji widoczne jako obszary gorące
Problemy z łożyskami wskazują na podwyższoną temperaturę łożysk
Warunki przeciążenia wskazują na ogólny wzrost temperatury

Testowanie elektryczne

Rezystancja izolacji: Badanie megaomomierzem ujawnia pogorszenie stanu uzwojenia
Wskaźnik polaryzacji: Wskazuje stan izolacji
Testowanie Hipot: Sprawdza integralność izolacji pod wysokim napięciem
Saldo bieżące: Zmierz prąd w każdej fazie (brak równowagi wskazuje na problemy)

Typowe statystyki awarii silników

Zrozumienie częstotliwości względnych pomaga ustalić priorytety monitorowania:

Awarie łożysk: ~50% awarii silnika
Uszkodzenia uzwojenia stojana: ~30-35%
Wady wirnika: ~10-15%
Czynniki zewnętrzne: ~5% (zanieczyszczenie, środowisko, itp.)

Strategie konserwacji zapobiegawczej

Monitorowanie stanu

Kwartalne lub miesięczne badania wibracji
Ciągły monitoring silników krytycznych
Badania termowizyjne (roczne lub półroczne)
Analiza prądu silnika (okresowa lub ciągła)
Monitorowanie wszystkich parametrów w celu wczesnego wykrywania zmian

Rutynowa konserwacja

Smarowanie: Smaruj łożyska zgodnie z harmonogramem (zwykle co 6–12 miesięcy)
Czyszczenie: Usuń kurz i zanieczyszczenia z kanałów chłodzących
Dokręcanie: Sprawdź śruby mocujące i połączenia zaciskowe
Kontrola: Kontrola wizualna pod kątem uszkodzeń, przegrzania, zanieczyszczeń
Testowanie: Okresowe badanie rezystancji izolacji

Równoważenie i wyrównanie

Utrzymuj dobry jakość równowagi aby zminimalizować obciążenia łożysk
Precyzja wyrównanie wałów do napędzanego sprzętu
Sprawdzaj ustawienie kół okresowo (raz w roku lub po konserwacji)

Analiza przyczyn źródłowych

W przypadku awarii silnika należy zidentyfikować jej przyczynę, aby zapobiec jej ponownemu wystąpieniu:

Awarie łożysk

Zbadać: Odpowiednie smarowanie, źródła zanieczyszczeń, wyrównanie, poziom drgań
Najczęstsze przyczyny: Nadmierne smarowanie, niewłaściwy rodzaj smaru, nieprawidłowe ustawienie, nadmierne wibracje

Awarie elektryczne

Zbadać: Warunki pracy, jakość napięcia, współczynnik wypełnienia, adekwatność chłodzenia
Najczęstsze przyczyny: Przeciążenie, asymetria napięcia, zasilanie jednofazowe, zablokowane chłodzenie

Awarie mechaniczne

Zbadać: Charakterystyka obciążenia, jakość instalacji, środowisko pracy
Najczęstsze przyczyny: Obciążenia udarowe, niewspółosiowość, nieprawidłowa instalacja, zanieczyszczone środowisko

Zastosowania i standardy branżowe

NEMA MG-1: Normy dotyczące wydajności i testowania silników
IEC 60034: Międzynarodowe normy dotyczące silników, w tym limity drgań
IEEE 43: Normy testowania izolacji
ISO 20816: Kryteria intensywności drgań dla silników elektrycznych

Usterki silników elektrycznych stanowią znaczną część awarii urządzeń przemysłowych. Zrozumienie charakterystycznych cech usterek mechanicznych, elektrycznych i elektromagnetycznych, w połączeniu z kompleksowym monitorowaniem stanu z wykorzystaniem analizy drgań, analizy prądu i obrazowania termicznego, umożliwia wczesne wykrywanie usterek i wdrażanie strategii konserwacji predykcyjnej, które maksymalizują niezawodność silników i minimalizują nieplanowane przestoje.

← Powrót do indeksu głównego

Czym są usterki silnika? Diagnostyka silników elektrycznych

Opublikowane przez admin w dniu październik 31, 2025 październik 31, 2025