تست ارتعاش در موتور های الکتریکی
درتمامی صنایع وکارخانجات در حدود 90% تجهیزات از نوع دوار بوده (الکتروموتورها، فن ها، پمپ هاو......) که این تجهیزات نیاز به یک برنامه منظم ودقیق تعمیر ونگهداری دارند. یکی از مهم ترین تست ها در روی این تجهیزات در چک لیست تعمیرات دوره ای تست ارتعاش می باشد.
ارتعاش چیست؟
ارتعاش: ارتعاش به نوعی از حرکت در سیستم های دورانی و دینامیکی گفته می شود که به صورت نوسانی بوده ودر یک سیکل تکرار می شود.
ویژگی هاوپارامترهای حرکت ارتعاشی:
- دامنه (Amplitude)
- فرکانس (Frequency)
- سرعت (Velocity)
- شتاب (Acceleration)
- میزان جابجایی (Displacment)
- فازوزاویه اختلاف فاز (Phase difference angle)
دامنه (Amplitude)
دامنه در حرکت ارتعاشی به اندازه حرکت ذهابی یا نیز به عبارتی بیشترین انحراف یک شی از موقعیت تعادلی اش اشاره دارد. در واقع، دامنه نمایانگر مقدار بیشینه کشش یا فشاری است که شی در اثر حرکت ارتعاشی تجربه میکند. برای بیشترین اثرگذاری در ارتعاشها، دامنه باید به دقت محاسبه و کنترل شود.
فرکانس (Frequency)
فرکانس ارتعاشی به تعداد دورهای تکراری حرکت ارتعاشی در یک زمان واحد اشاره دارد. واحد فرکانس هرتز (Hz) میباشد. فرکانس بر ارتعاشها تأثیر مستقیم داشته و معمولاً در ارتعاشات مهندسی و علمی بسیار مهم است. فرکانس بالا به معنی ارتعاشات سریعتر است.
سرعت (Velocity)
سرعت در حرکت ارتعاشی به نرخ تغییر موقعیت شی میپردازد. این پارامتر به واحد متر بر ثانیه (m/s) یا سانتیمتر بر ثانیه (cm/s) اندازه گیری میشود. سرعت میتواند در جهتهای مختلفی تغییر کند و در تحلیل حرکت ارتعاشی نقش مهمی ایفا میکند.
شتاب (Acceleration)
شتاب به نرخ تغییر سرعت یک شی ارتعاشی در زمان اشاره دارد. واحد شتاب متر بر مکعب بر ثانیه (m/s²) است. شتاب معمولاً نمایانگر قدرتی است که بر اثر ارتعاش اعمال میشود و میتواند به عنوان یک پارامتر کلیدی در تجزیه و تحلیل ارتعاشها مورد استفاده قرار گیرد.
میزان جابجایی (Displacement)
میزان جابجایی در حرکت ارتعاشی به اندازه تغییر موقعیت یک شی از مکان تعادلی اش اشاره دارد. این پارامتر معمولاً به واحد متر (m) یا سانتیمتر (cm) اندازهگیری میشود. میزان جابجایی نمایانگر مسیری است که شی در اثر ارتعاش طی میکند و اهمیت آن در تجزیه و تحلیل دقیق حرکتهای ارتعاشی قرار دارد.
فاز و زاویه اختلاف فاز (Phase Difference Angle)
فاز و زاویه اختلاف فاز نشاندهنده تاخیر زمانی بین دو حرکت ارتعاشی مختلف است. این پارامتر به واحد رادیان (radian) یا درجه (degree) اندازهگیری میشود. فاز و زاویه اختلاف فاز میتوانند در تعیین تغییرات زمانی و تطابق بین ارتعاشها مورد استفاده قرار گیرند.
حرکت ارتعاشی بر اساس درک هر فرد:
- حرکت ارتعاشی آهسته وقابل دیدن
- حرکت ارتعاشی غیر مرئی اما قابل لمس
- حرکت ارتعاشی غیر مرئی وغیر قابل لمس اما قابل شنیدن به عنوان صدای غیر عادی
خطاهای شناسایی شده از طریق تکنیک های تحلیل ارتعاش
تکنیک آنالیز ارتعاش قادر است تقریباً تمام عیوب یک ماشین را شناسایی کند. در نتیجه، تجزیه و تحلیل گاه به گاه نیاز به روش های تکمیلی برای تأیید تشخیص دارد. موارد زیر رایج ترین خطاهایی هستند که تحلیل ارتعاش شناسایی می کند:
- عدم تعادل
- خرابی بلبرینگ
- شلی مکانیکی
- عدم هم محوری وراستایی
- رزونانس و فرکانس های طبیعی
- خطاهای الکتریکی در موتورها
- خرابی گیربکس
تحلیل FFT برای تشخیص ارتعاشات
ارتعاش موتورهای الکتریکی معمولا ترکیبی از چند سیگنال می باشد که جهت تحلیل آن از بسط سری فوریه یا تحلیل FFT استفاده می نماییم. تحلیل تبدیل فوریه سریع یا FFT (Fast Fourier Transform) یکی از روشهای مهم و کارآمد برای تشخیص و تجزیه و تحلیل ارتعاشات و امواج مختلف در دنیای علمی و مهندسی است. این تحلیل معمولاً در زمینههایی مانند صوت، الکترونیک، مخابرات، پردازش سیگنالها، و فیزیک استفاده میشود. هنگامی که یک ماشین به طور غیرعادی کار می کند، به عنوان مثال به دلیل عدم تعادل یا آسیب یاتاقان، ارتعاشات مختلفی ایجاد می کند که با استفاده از FFT قابل تشخیص است.
هنگامی که یک ماشین به طور غیرعادی کار می کند، به عنوان مثال به دلیل عدم تعادل یا آسیب یاتاقان، ارتعاشات مختلفی ایجاد می کند که با استفاده از FFT قابل تشخیص است.
پارامترهای مورد سنجش در تست ارتعاش:
1. سرعت(Velocity)
2. شتاب(Acceleration)
3. میزان جابجایی(Displacment)
سنسور پیزو الکتریک(Piezoelectric Sensor)
نکات ودستور العمل های انتخاب موقعیت محل سنسور دستگاه تست ارتعاش:
1. نصب سنسور در روی خط مرکزی محوری شفت
2. اندازه گیری در روی محور افقی بلبرینگ ویاتاقان
3. اندازه گیری در روی محور عمودی بلبرینگ ویاتاقان
4. حداقل تاثیر از شرایط خارجی
5. حداکثر تاثیر پذیری به شرایط غیر طبیعی
6. حداقل تضیف سیگنال اندازه گیری شده (تلرانس سیستم)
سیستم پایش وضعیت تست ارتعاش به دوصورت زیر انجام می شود:
1. پایش وضعیت آفلاین
2. پایش وضعیت آنلاین
عیوب متداول در موتورهای الکتریکی قابل تشخیص با تجزیه و تحلیل تست ارتعاش
1- عدم تعادل
- عدم نصب صحیح وبالانس الکتروموتور
- مشکل انجام فوندانسیون ،شکستگی وتخریب آن
- تغییر شکل رتور بدلیل گرمای بیش از حد
- ساییدگی یا شکستگی کوپلینگ
- فرسودگی،شکستگی ویا عدم نصب صحیح فن خنک کننده
هنگامی که عدم تعادل در موتور الکتریکی تشخیص داده شود، اقدامات زیر توصیه می شود:
- مرور چک لیست تعمییر ونگه داری(تاریخ،نوع الکتروموتور،تعویض و....)
- بررسی کوپلینک وفن خنک کننده
- بررسی داخلی تغییر شکل رتوروشفت محور
- انجام مجدد کالیبراسیون موتوروشفت الایمنت(هم محوری)
2-عدم هم محوری(عدم الایمنت)
- انجام مجدد هم محوری والایمنمت لیزری
- شکستگی پایه های الکترو موتور ویا تخریب فوندانسیون
- انبساط حرارتی بیش از حد
- ساییدگی یا شکستگی وفرسودگی کوپلینگ
اقدامات توصیه شده:
- تست مجددهم محوری والایمنت وتاثیر انبساط حرارتی
- تست پایه ها وفوندانسیون
- تست کوپلینگ
3-مشکلات بلبرینگ
- مونتاژ ونصب غیر صحیح
- بارگزاری بیش از حد موتور ویا فرسودگی
- روان کاری نامناسب
- ایجاد ولتاژ در روی شفت وعدم اتصال صیح به سیم زمین یا رینگ عایق
اقدامات توصیه شده:
- نصب بلبرینگ وخوردگی،سایش آن را بررسی کنید.
- فرآینده روان کاری وروغنکاری را بررسی کنید.
- سیم ارت ورینگ عایق را بررسی کنید.
4-مشکلات الکتریکی
- شکاف هوایی نامناسب بین رتور واستاتور
- شکستگی وتغییر فرم میله های رتور(قفس سنجابی) یا قطعی سیم پیچهای وجاروبک ها آن(رتورسیم پیچی)
- کیفیت پایین توان(عدم تعادل ولتاژها،وجود هارمونیک زیاد،خرابی اینورتور،قطعی فاز،اتصالات الکتریکی نامناسب)
- مشکلات عایقی سیستم
اقدامات توصیه شده:
- کیفیت توان را با دستگاه های اندازه گیری صحیح بررسی کنید.
- فاصله هوایی رتور واستاتور وپارامترهای رتور را بررسی کنید.
- تست عایقی موتور را با میگر انجام دهید.
دستگاه های اندازه گیری پیشنهادی جهت تست ارتعاش موتورهای الکتریکی
نظر خود را بنویسید