Hiểu về khuyết tật thanh rotor

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

Bộ dụng cụ cân bằng và chẩn đoán rung động hoàn chỉnh từ Vibromera, bao gồm bốn cảm biến rung động có dây cáp, mô-đun giao diện tín hiệu, máy đo tốc độ laser có chân đế từ tính, cân kỹ thuật số, cáp USB và hộp đựng. Hệ thống được thiết kế để cân bằng rô-to tại hiện trường và theo dõi tình trạng trên thiết bị công nghiệp.

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

Định nghĩa: Lỗi thanh rotor là gì?

Lỗi thanh rôto (còn gọi là thanh rotor bị gãy hoặc thanh rotor bị nứt) là các vết nứt, vết nứt hoặc kết nối điện trở cao trong thanh dẫn của rotor động cơ cảm ứng lồng sóc. Rotor lồng sóc bao gồm các thanh nhôm hoặc đồng được nhúng trong các khe lõi sắt, với cả hai đầu thanh được kết nối bằng các vòng ngắn mạch (vòng cuối). Khi thanh bị gãy hoặc các kết nối vòng cuối bị nứt, dòng điện không thể chạy qua các thanh bị hỏng một cách bình thường, tạo ra sự bất đối xứng điện từ, mô-men xoắn dao động và các đặc tính rung động và chữ ký hiện tại với dải bên ở khoảng cách tần số trượt.

Lỗi thanh rôto chiếm 10-15% lỗi động cơ và đặc biệt gây ra nhiều vấn đề vì chúng có thể tiến triển từ một thanh gãy thành nhiều lỗi, tạo ra rung động nghiêm trọng, xung mô-men xoắn và cuối cùng là hỏng động cơ nếu không được phát hiện và khắc phục.

Các loại khuyết tật thanh rotor

1. Thanh rotor bị gãy

Description: Thanh dẫn bị gãy hoàn toàn
Vị trí: Thông thường gần các vòng cuối nơi tập trung ứng suất nhiệt và cơ học
Tiến trình: Thường bắt đầu bằng vết nứt, tiến triển thành vết nứt hoàn toàn
Nhiều thanh: Một thanh gãy làm tăng áp lực lên các thanh liền kề, dẫn đến hư hỏng dần dần

2. Vòng cuối bị nứt

Description: Các vết nứt ở các vòng ngắn mạch nối các thanh rôto
Tác dụng: Tương tự như thanh gãy—làm gián đoạn dòng điện
Vị trí: Thường ở ngã ba thanh-và-vành
Phổ biến hơn ở: Động cơ lớn, động cơ khởi động thường xuyên, tải quán tính cao

3. Mối nối chịu lực cao

Description: Kết nối điện kém giữa thanh và vòng cuối
Gây ra: Lỗi sản xuất, chu trình nhiệt, ăn mòn
Tác dụng: Các triệu chứng tương tự như thanh gãy nhưng có thể không liên tục
Phát hiện: Chữ ký tinh tế hơn là sự phá vỡ hoàn toàn

4. Độ xốp của rotor

Khoảng trống trong rôto nhôm đúc
Giảm tiết diện dây dẫn hiệu quả
Có thể tiến triển thành vết nứt và vỡ
Lỗi sản xuất nhưng có thể không biểu hiện cho đến sau này

Nguyên nhân gây ra lỗi thanh rotor

Ứng suất nhiệt

Chu trình nhiệt: Mở rộng/thu hẹp từ khi khởi động/tắt máy
Khai triển vi phân: Thanh nhôm giãn nở nhiều hơn lõi sắt
Điểm nóng: Quá nhiệt cục bộ do điện trở cao
Bắt đầu thường xuyên: Mỗi lần khởi động tạo ra cú sốc nhiệt

Ứng suất cơ học

Lực ly tâm: Đặc biệt là trong động cơ tốc độ cao
Lực điện từ: Lực xung động trong quá trình hoạt động
Mô-men xoắn khởi động: Dòng điện cao trong quá trình khởi động tạo ra ứng suất cơ học
Rung động: Thanh chịu rung động bên ngoài

Lỗi sản xuất

Độ xốp trong rôto đúc
Liên kết vòng giữa thanh và đầu kém
Vật liệu bao gồm hoặc khoảng trống
Xử lý nhiệt không đầy đủ

Điều kiện hoạt động

Khởi động thường xuyên: Ứng suất nhiệt và điện từ
Tải quán tính cao: Thời gian tăng tốc dài làm tăng ứng suất thanh
Sự kiện rotor bị khóa: Dòng điện và lực cực đại
Pha đơn: Hoạt động với một pha bị mất tạo ra dòng điện không đối xứng

Chữ ký rung động

Mẫu đặc trưng

Dấu hiệu đặc trưng của lỗi thanh rôto là các dải bên xung quanh tốc độ chạy:

Đỉnh Trung tâm: 1× tốc độ chạy (fr)
Dải bên: fr ± fs, fr ± 2fs, fr ± 3fs
Trong đó fs = tần số trượt (thường là 1-3 Hz)
Mẫu: Các dải bên đối xứng cách nhau theo các khoảng tần số trượt

Tính toán tần suất trượt

fs = (Nsync – Thực tế) / 60
Ví dụ: Động cơ 4 cực, 60 Hz
Nsync = 1800 vòng/phút, Nactual = 1750 vòng/phút
fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
Các dải bên xuất hiện ở 29,17 ± 0,833 Hz (28,3 Hz và 30,0 Hz)

Phụ thuộc tải

Không tải: Dải bên tối thiểu (trượt thấp, dòng điện thấp qua các thanh gãy)
Tải nhẹ: Các dải bên nhỏ bắt đầu xuất hiện
Tải trọng đầy đủ: Dải bên mạnh, chẩn đoán rõ ràng nhất
Chiến lược chẩn đoán: Kiểm tra dưới tải để có độ nhạy tốt nhất

Chữ ký hiện tại (MCSA)

Phân tích dòng điện động cơ cho thấy cùng một mô hình như rung động:

Dải bên xung quanh tần số đường truyền (không phải tốc độ chạy)
Mẫu: fline ± 2fs (tần số trượt gấp đôi trong dòng điện)
Đối với động cơ 60 Hz với độ trượt 1 Hz: dải bên ở 58 Hz và 62 Hz
Biên độ tăng theo số lượng thanh bị gãy
Có thể phát hiện sớm hơn rung động trong một số trường hợp

Phát hiện và chẩn đoán

Quy trình phân tích rung động

Tính toán mô hình dự kiến: Xác định tốc độ đồng bộ, đo tốc độ thực tế, tính toán tần số trượt
FFT độ phân giải cao: Sử dụng độ phân giải tốt (< 0,2 Hz) để giải quyết các dải bên
Tìm kiếm dải bên: Tìm kiếm các đỉnh ở tần số trượt 1× ±
Dưới tải: Kiểm tra với động cơ dưới tải hoạt động bình thường
Xác nhận mẫu: Xác minh các dải bên đối xứng ở khoảng cách chính xác

Đánh giá mức độ nghiêm trọng

Dải bên < 40% của 1× đỉnh: Có thể thanh đơn bị gãy, màn hình
40-60% của 1×: Xác nhận thanh bị gãy, kế hoạch thay thế
> 60% của 1×: Nhiều thanh bị gãy, cần thay thế gấp
Dải bên > 1× đỉnh: Tình trạng nghiêm trọng, cần hành động ngay lập tức

Hậu quả và sự tiến triển

Lỗi ban đầu (Thanh đơn)

Mô-men xoắn rung nhẹ
Xuất hiện các dải bên nhỏ
Có thể chạy trong nhiều tháng với một thanh gãy
Giảm hiệu suất tối thiểu

Thất bại tiến triển (Nhiều thanh)

Các thanh liền kề quá nóng do dòng điện tăng
Ứng suất nhiệt gây ra thêm các hỏng hóc
Mô-men xoắn tăng lên
Rung động trở nên nghiêm trọng
Có thể tiến triển từ một ô nhịp sang nhiều ô nhịp trong vài tuần

Tình trạng nghiêm trọng

Nhiều thanh gãy liền kề
Xung mô-men xoắn nghiêm trọng
Độ rung và tiếng ồn cao
Quá nhiệt của rôto
Nguy cơ hỏng hoàn toàn rotor
Có thể làm hỏng stato do dòng điện quá mức

Hành động khắc phục

Khi phát hiện

Tăng tần suất giám sát (hàng tháng → hàng tuần)
Thực hiện MCSA để xác nhận chẩn đoán
Kế hoạch thay thế động cơ hoặc thay thế rôto
Chuẩn bị động cơ dự phòng nếu ứng dụng quan trọng
Xem xét nguyên nhân gốc rễ (tại sao thanh bị gãy)

Tùy chọn sửa chữa

Thay thế rotor: Giải pháp đáng tin cậy nhất cho động cơ lớn
Thay thế toàn bộ động cơ: Thường tiết kiệm nhất cho động cơ nhỏ
Đúc lại rotor: Các cửa hàng chuyên dụng có thể đúc lại rôto nhôm
Hoạt động tạm thời: Thanh gãy đơn có thể cho phép tiếp tục hoạt động với sự giám sát

Phòng ngừa

Giảm thiểu việc khởi động thường xuyên (sử dụng bộ khởi động mềm hoặc VFD)
Tránh tình trạng pha đơn
Đảm bảo thông gió và làm mát đầy đủ
Sử dụng động cơ được đánh giá theo chu kỳ hoạt động (động cơ khởi động thường xuyên cho các ứng dụng chu kỳ cao)
Giám sát để phát hiện sớm trước khi xảy ra nhiều lỗi

Lỗi thanh rotor là một trong những lỗi động cơ dễ chẩn đoán nhất, với các dải biên tần số trượt đặc trưng cho phép phát hiện đáng tin cậy thông qua cả phân tích rung động và dòng điện. Việc phát hiện sớm cho phép thay thế động cơ theo kế hoạch trước khi tiến triển thành nhiều lỗi thanh rotor, có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho rotor và kéo dài thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.

← Quay lại Mục lục chính

Lỗi thanh rotor là gì? Thanh rotor bị gãy trong động cơ

Được xuất bản bởi admin trên Tháng 10 31, 2025 Tháng 10 31, 2025