Hiểu về tần số đi qua thanh động cơ
Tần số đi qua thanh động cơ — còn được gọi là tần số quét thanh rôto, tần số khe rôto hoặc đơn giản là tần số quét — là tần số mà tại đó các thanh rôto của động cơ cảm ứng lồng sóc quét qua các khe và cuộn dây stato. Giá trị này bằng số lượng thanh rôto nhân với tần số quay của rôto, do đó nó cao hơn nhiều so với tốc độ hoạt động, thường nằm trong khoảng từ 200 đến 2000 Hz tùy thuộc vào kích thước và tốc độ của động cơ. Trong một động cơ hoạt động bình thường, đây là một đường tín hiệu yên tĩnh, có biên độ thấp trong phổ rung động, nhưng khi nó dâng lên thì nó chỉ về phía sự lập dị giữa rôto và stato, khe hở không khí các sự cố hoặc các hiện tượng bất thường về điện từ khác. Nó có mối liên hệ chặt chẽ với, nhưng lại khác biệt so với, khuyết tật thanh rôto — các thanh gãy tự biểu hiện bằng các dải biên dải bên cách nhau theo tần số đi qua cực (số cực × tần số trượt) quanh 1×, chứ không phải bằng cách nâng chính đường bar-pass lên.
1. Tính tần số quét thanh rôto
Công thức
RBPF = Nb × N / 60, trong đó RBPF là tần số đi qua thanh rôto tính bằng Hz, Nb là số thanh rôto, và N là tốc độ quay của rôto tính bằng vòng/phút.
Cấu trúc của công thức này cũng chính là cơ sở cho bất kỳ tần số nào được xác định dựa trên số răng hoặc số cánh, chẳng hạn như tần số ăn khớp bánh răng hoặc tần số cánh quạt: đếm số lần lặp lại của các đặc trưng, sau đó nhân với tần suất lặp lại của chúng. Do số ô nhịp thường là một con số lớn, nên kết quả sẽ nằm sâu trong vùng tần số cao của phổ.
Ví dụ minh họa
Động cơ nhỏ: 28 thanh rô-to ở tốc độ 1750 vòng/phút cho RBPF = 28 × 1750 / 60 = 817 Hz.
Động cơ công suất lớn: 56 thanh rôto quay với tốc độ 3550 vòng/phút cho kết quả RBPF = 56 × 3550 / 60 = 3313 Hz.
Lưu ý rằng đường truyền qua dải tần của máy lớn hơn vượt quá 3 kHz — điều này nhắc nhở chúng ta rằng chuỗi đo lường phải đạt đến mức tần số cao như vậy mới có thể quan sát được. Nếu bạn muốn nhanh chóng chuyển đổi tốc độ hoạt động và số thứ tự thành tần số, thì máy tính tần số hài xử lý các phép tính.
Tính số thanh
- Hãy tham khảo nhãn động cơ hoặc bảng thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
- Hãy đếm bằng mắt thường nếu có thể tiếp cận rô-to trong quá trình sửa chữa.
- Tính ngược lại từ một đỉnh được xác định rõ ràng trong phổ dao động.
- Số thanh từ khoảng 16 đến 80, tùy thuộc vào kích thước động cơ và số cực.
2. Cơ chế vật lý
Tương tác giữa rôto và stato
Tần số quét thanh rôto (bar pass frequency) phát sinh từ tương tác từ tính, chứ không phải từ tiếp xúc cơ học:
- Các thanh rôto dẫn dòng điện cảm ứng và tạo ra những nhiễu loạn cục bộ trong từ trường.
- Khi rôto quay, từng thanh rôto lần lượt lướt qua các khe của stato.
- Điện trở từ tăng và giảm khi các thanh từ xếp thẳng hàng với, rồi đi qua giữa các răng stato.
- Điều này tạo ra một lực điện từ nhỏ dao động tác động lên kết cấu.
- Tần số dao động bằng với tốc độ di chuyển của các thanh rôto — tức là tần số quét thanh rôto.
Khe hở đồng nhất so với khe hở không đồng nhất
- Khe hở không khí đồng nhất: Các thành phần lực từ các thanh nằm ở hai bên đối diện của rôto phần lớn triệt tiêu lẫn nhau, dẫn đến biên độ RBPF thấp.
- Rô-to lệch tâm: sự tương tác trở nên không đối xứng, hiện tượng triệt tiêu bị phá vỡ, và biên độ RBPF tăng lên.
- Giá trị chẩn đoán: Do đó, chiều cao của đường RBPF là một chỉ số trực tiếp cho thấy độ đồng đều của khe hở không khí.
3. Ý nghĩa chẩn đoán
Tình trạng bình thường
- Có xuất hiện đỉnh RBPF nhưng rất nhỏ — thường dưới 0,5 mm/s.
- Nó có thể chỉ vừa đủ nhìn thấy so với mức nhiễu nền.
- Không có dải tần phụ nào nằm hai bên nó.
- Dấu hiệu này chứng tỏ khoảng cách không khí đồng đều và độ đồng tâm tốt giữa rôto và stato.
Những thông tin mà chỉ số RBPF cao mang lại
Độ lệch tâm khe hở không khí. Rôto nằm lệch tâm trong lỗ trục của stato, biên độ RBPF tăng lên và có thể xuất hiện các dải phụ ở ±1× tốc độ quay. Mô hình này tương tự như cách tần số vượt cực tăng lên theo cùng lỗi đó.
Sự lệch trục giữa rô-to và stô-to. Khi trục rôto không song song với trục stato, khe hở không khí sẽ thay đổi dọc theo chiều dài của động cơ, làm tăng cả RBPF lẫn các thành phần hài của nó.
Các thanh rôto bị gãy hoặc hư hỏng. Đây là một dấu hiệu hoàn toàn khác: thanh gãy tạo ra các sideband quanh 1× với khoảng cách bằng tần số đi qua cực thay vì làm tăng đường bar-pass. Xem thanh rôto bị hỏng and khuyết tật thanh rôto để xem chi tiết chẩn đoán đầy đủ.
4. Phân biệt dải tần số Bar Pass với các dải tần số khác
RBPF so với tần số ổ trục
- RBPF: thường nằm trong khoảng 200–3.000 Hz, được xác định bởi thiết kế động cơ.
- Tần số vòng bi: thường là 50–500 Hz đối với ổ trục động cơ.
- Cách phân biệt: tính toán cả hai và so sánh chúng với các đỉnh quan sát được.
- Hãy chú ý đến sự trùng lặp: trên các động cơ công suất lớn, RBPF có thể nằm trong cùng dải với tần số lỗi ổ trục, vì vậy hãy xác minh nguồn tin trước khi hành động.
RBPF so với tần số khe stato
- Khe rãnh stato: số khe stato × tốc độ quay — hiếm khi có ý nghĩa.
- RBPF: số thanh rôto × tốc độ quay — hiện tượng thường gặp hơn.
- Cả hai đều có mặt: Trong một số động cơ, bạn sẽ thấy cả hai loại này, và việc phân biệt chúng phụ thuộc vào việc nắm rõ số lượng thanh và rãnh.
5. Ứng dụng thực tiễn
Khi nào cần theo dõi RBPF
- Khi nghi ngờ có vấn đề về khe hở không khí.
- Sau khi thay thế ổ trục, cần kiểm tra xem rô-to đã được căn chỉnh chính xác hay chưa.
- Khi tần số đường truyền tăng gấp đôi, điều này có thể đi kèm với hiện tượng lệch tâm.
- Khi thành lập một đường cơ sở dành cho động cơ mới hoặc đã được quấn lại.
- Để kiểm tra chất lượng sau khi sửa chữa động cơ.
Các yếu tố cần lưu ý khi đo lường
- Dải tần số của máy phân tích phải lớn hơn gấp đôi tần số RBPF (Fmax > 2 × RBPF) để bắt giữ nó mà không cần chồng phổ.
- MỘT cảm biến gia tốc thường được yêu cầu hơn là một cảm biến tốc độ, bởi vì tần số rất cao.
- Đo trên khung động cơ hoặc vỏ ổ trục.
- Luôn so sánh với mức chuẩn hoặc với các động cơ khỏe mạnh tương tự.
6. Vai trò của Bar Pass trong chẩn đoán động cơ
Điều này giúp phân biệt rõ ràng hai đặc trưng của rô-to động cơ. Đường thẳng của các thanh thể hiện hình dạng khe hở không khí; các thanh bị đứt thể hiện tính toàn vẹn điện của lồng rô-to. Trên thực tế, cả hai đặc trưng này có thể xuất hiện cùng lúc, do đó cần phải tiến hành một cuộc kiểm tra kỹ lưỡng sự cố điện các bài kiểm tra đánh giá cho từng mục:
- Các lỗi thanh rôto: các sideband quanh tốc độ chạy 1× với khoảng cách bằng tần số đi qua cực.
- Các vấn đề liên quan đến RBPF: biên độ tăng cao ngay tại đường bar-pass (số thanh × tốc độ).
- Chúng có thể cùng tồn tại: Độ lệch tâm và các thanh rôto bị gãy không loại trừ lẫn nhau.
- Chẩn đoán toàn diện: Hãy xem xét cả hai mẫu để có cái nhìn toàn diện.
Phương pháp chẩn đoán điện từ tần số cao này là một phần của quá trình đánh giá tình trạng hoạt động của động cơ cảm ứng; phần còn lại là thế giới cơ học tần số thấp của mất cân bằng and sự không thẳng hàng. Một thiết bị hai kênh di động như Balanset-1A phần này đề cập đến khía cạnh cơ học, xác định biên độ và pha 1× cần thiết để cân bằng rô-to trong chính các ổ trục của nó và xác minh kết quả — một phần bổ sung tự nhiên cho các kiểm tra phổ động cơ được mô tả ở đây.
Tần số dao động thanh dẫn của động cơ, dù ít được theo dõi thường xuyên hơn so với tần số ổ trục hay các dấu hiệu thanh dẫn bị đứt, lại mang giá trị chẩn đoán thực sự về độ đồng đều của khe hở không khí và độ đồng tâm giữa rôto và stato. Việc nắm vững cách tính toán và nhận diện tần số này trên phổ tần số sẽ giúp hoàn thiện bức tranh chẩn đoán trong việc đánh giá tình trạng của động cơ cảm ứng lồng sóc.
