تيارات المحامل الناجمة عن مغيرات التردد: تشخيص تلف محامل المحركات الكهربائية
لماذا تتطلب أعطال المحامل تحقيقاً كهربائياً؟
غالباً ما تُعزى أعطال محامل المحركات إلى التزييت أو عدم المحاذاة أو التلوث أو الأحمال الميكانيكية المفرطة. وتظل هذه أسباباً مهمة، لكنها لا تفسر كل الأعطال المتكررة.
عندما يظهر تلف في المحامل بعد تركيب مغير تردد (VFD) أو تعديله، ينبغي للمهندسين أيضاً التحقيق في النظام الكهربائي. فالتبديل السريع للعاكس قد يُحدِث فروق جهد عالية التردد تدفع التيار إلى مسارات غير مقصودة.
قد يشبه التلف الناتج التآكل الميكانيكي المعتاد. لذلك، قد لا يؤدي استبدال المحمل دون التحقيق في السبب الكامن إلى حل المشكلة الأصلية.
لكن حدوث عطل بعد تحديث النظام بإضافة مغير تردد لا يثبت أن المغير هو السبب. ويتطلب تحديد السبب أدلة من المحمل والمحرك والمغير والكابلات والتأريض وسجل التشغيل.
كيف يمكن لمغيرات التردد أن تُحدِث تيارات في المحامل؟
تتحكم مغيرات التردد (VFDs)، مثل مغير السرعة المتناوبة Allen-Bradley 22A-D2P3N104، في سرعة المحرك من خلال التحكم بتردد الجهد المطبق عليه. ويؤدي تعديل عرض النبضة إلى تبديل أجهزة خرج العاكس بسرعة، ما ينتج انتقالات في الجهد ذات مكونات عالية التردد.
يمكن لهذه الظروف الكهربائية أن تُنشئ جهداً على العمود ومسارات غير مقصودة للتيار عبر محامل المحرك.
ما تيارات التفريغ السعوي؟
يمكن للسعة الطفيلية داخل المحرك أن تقرن جهد النمط المشترك بالدوّار والعمود. وعندما يتجاوز الجهد عبر نقطة تلامس المحمل قدرة المحمل على تحمّل الإجهاد الكهربائي، قد يحدث تفريغ عبر نقطة التلامس الدوّارة.
قد تتسبب التفريغات المتكررة في تلف يشبه تلف التشغيل بالتفريغ الكهربائي، بما في ذلك حفر صغيرة على أسطح المحامل.
ما تيارات الدوران عالية التردد؟
في بعض تصميمات المحركات، يُحدِث التدفق المغناطيسي عالي التردد جهداً بين نقاط مختلفة على طول العمود. وقد يؤدي ذلك إلى مرور تيار عبر العمود والمحامل وإطار المحرك.
تعتمد الآلية على تصميم المحرك والظروف الكهربائية. وقد تكون المحركات الأكبر حجماً ذات صلة خاصة بهذا النوع من التحقيق.
ما تيارات التأريض عبر العمود؟
يمكن أن تؤدي فروق الجهد بين العمود وإطار المحرك والمعدات المتصلة إلى نشوء مسار آخر للتيار. وبحسب التركيب، قد يمر المسار عبر القارنة والمحامل في مضخة أو علبة تروس متصلة.
هذه الآليات مختلفة، مع أن أكثر من آلية قد تحدث في التركيب نفسه. ينبغي للمهندسين تحديد مسار التيار الفعلي قبل اختيار إجراء تصحيحي.
ماذا يخبرك تلف المحمل؟
قد يترك التآكل الكهربائي مظهرًا معتمًا أو حفرًا صغيرة أو أخاديد متباعدة بانتظام تُعرف بالتخديد. قد تشير هذه الأنماط إلى تفريغ كهربائي متكرر، لكن الفحص البصري وحده لا يكفي لتشخيص قاطع.
| الملاحظة | تفسير كهربائي محتمل | ظروف أخرى تستدعي التحري |
|---|---|---|
| تنقر دقيق أو تعتيم مجاري المحمل | تفريغ كهربائي متكرر | تلوث كاشط أو تآكل أو أضرار سطحية أخرى |
| أخاديد منتظمة تشبه لوح الغسيل | تآكل كهربائي تدريجي | أنماط أخرى من التآكل أو الانبعاج الدوري |
| اسوداد الشحم أو تدهوره | تدهور محتمل بسبب التيار | ارتفاع الحرارة أو الأكسدة أو التلوث أو استخدام مادة تزييت غير مناسبة |
| تكرار العطل بعد تعديل وحدة القيادة | احتمال حدوث تغيير في مسارات التيار عالية التردد | التغييرات في الحمل أو المحاذاة أو التزييت أو الصيانة |
صوّر المحمل قبل تنظيفه. سجّل موقع الضرر وتعريف المحمل وطرف المحرك. احتفظ بالمكونات المنزوعة إذا لزم إجراء فحص إضافي.
اربط الأدلة المادية باتجاهات التشغيل والتغييرات الكهربائية الحديثة. فالشحم الداكن أو إنذار الاهتزاز، كلٌ على حدة، لا يثبت وجود سبب كهربائي.
ما الفحوصات التي ينبغي إكمالها قبل استبدال محمل آخر؟
كيف تحافظ على أدلة العطل؟
سجّل تعريف المحمل وما إذا كان من جهة القيادة أم الجهة غير المخصصة للقيادة. صوّر مجاري المحمل والعناصر الدحرجية والأختام ومادة التزييت قبل التنظيف.
اجمع بيانات اتجاهات الاهتزاز المتاحة وساعات التشغيل وظروف الأحمال وسجلات الصيانة. وسجّل أيضًا طراز محرك التردد المتغير (VFD) وبيانات المحرك وأي تغييرات حديثة في المعلمات ومعلومات كابلات المحرك. قد تتضمن سجلات جانب وحدة القيادة مكونات مثل لوحة واجهة التحكم ABB ACS600 NINT-72C ووحدة واجهة القيادة ABB DIS0012.
كيف تتحرى الأسباب الميكانيكية والكهربائية؟
افحص التزييت والتلوث وملاءمة المحمل وحالة العمود وحالة الهيكل والمحاذاة والأحمال. قارن موقع الضرر بمنطقة الحمل الميكانيكي المتوقعة.
وفي الوقت نفسه، تحرَّ احتمال حدوث تآكل كهربائي. فقد يتزامن الضرر الميكانيكي مع الضرر الكهربائي، لذا ينبغي ألا يحسم الفحص الاختيار بينهما مبكراً.
ما الذي ينبغي فحصه في التأريض وتدريع الكابلات؟
راجع وصلة التأريض الوقائي للمحرك وترتيب التأريض بالكامل. افحص نهايات التدريع، ووصلات الربط، والتآكل، والأسطح المطلية عند نقاط التلامس، والتغييرات التي أُجريت أثناء أعمال الصيانة السابقة.
اتبع متطلبات مصنّعي وحدة القيادة متغيرة التردد (VFD) والمحرك بشأن تدريع الكابلات وإنهائها. وعند تحديد ذلك، تحقّق من التوصيل المحيطي بزاوية 360 درجة عند طرفَي المحرك ووحدة القيادة.
لا تثبت قراءة الاستمرارية للتيار المستمر المُرضية انخفاض الممانعة عند الترددات العالية. لا تعتبر اختبار الاستمرارية الأساسي دليلاً على كفاية مسار عودة التيار عالي التردد.
ما إعدادات وحدة القيادة والمحرك التي ينبغي مراجعتها؟
سجّل تردد التبديل أو التردد الحامل المضبوط، ونطاق السرعة، وملف التشغيل، وإعدادات وحدة القيادة ذات الصلة. قارن هذه التفاصيل بإعدادات التطبيق المعتمدة وتوصيات الشركة المصنّعة.
لا تغيّر تردد التبديل أو ترشيح الخرج لمجرد اختبار فرضية. فقد تؤثر هذه التغييرات في سخونة المحرك والتوافق الكهرومغناطيسي وأداء وحدة القيادة ومتطلبات التطبيق الأخرى.
لماذا ينبغي فحص مجموعة المعدات بأكملها؟
أدرج المحرك والقارنة وعلبة التروس والمضخة والمعدات المُدارة ضمن الفحص. فقد تمتد مسارات التيار المحتملة إلى ما يتجاوز المحرك نفسه.
راجع الربط الكهربائي بين المعدات المتصلة، وتحقّق من أي تغييرات في الترتيب الميكانيكي أو الكهربائي. يجب أن يحافظ أي إجراء تصحيحي على التأريض الوقائي ومتطلبات السلامة المعمول بها.
كيف تتأكد من التشخيص والإجراء التصحيحي؟
استخدم الأدلة التي جُمعت لتحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى قياسات متخصصة. وبحسب الآلية المشتبه بها، قد يفحص مهندس مجهّز بالمعدات المناسبة جهد العمود أو مسارات التيار عالي التردد أو أداء التأريض.
استشر مصنّعي المحرك ووحدة القيادة قبل اختيار محامل معزولة أو أجهزة تأريض للعمود أو مرشّحات النمط المشترك أو وسائل تخفيف أخرى. فهذه التدابير غير قابلة للاستبدال فيما بينها، ويجب أن تلائم تطبيق المحرك ووحدة القيادة.
كيف يمكنك منع تكرار الأعطال؟
تبدأ الوقاية الفعّالة بمراجعة التركيب، لا بمجرد استبدال أحد المكوّنات. تحقّق من أن كابلات المحرك، ونهايات التدريع، والتأريض، وإعدادات وحدة القيادة تتوافق مع تعليمات الشركة المصنّعة المعمول بها.
على سبيل المثال، تناقش الإرشادات الفنية لشركة ABB بشأن تيارات المحامل مسارات التأريض المناسبة وكابلات المحركات المتناظرة ومرشحات الخرج وعزل المحامل باعتبارها تدابير محتملة للتخفيف من المشكلة. وتعتمد المجموعة المناسبة على نظام المحرك وتصميم المحرك الكهربائي.
احتفظ بسجلات للعطل الأصلي والإجراء التصحيحي المختار وأداء التشغيل اللاحق. تساعد هذه السجلات المهندسين على مقارنة فحوصات المحامل المستقبلية وتحديد الأنماط المتكررة.
أنشئ قياسات أساسية للاهتزاز ودرجة الحرارة عند الاقتضاء. واجمع هذه الاتجاهات مع نتائج الصيانة والفحص الكهربائي بدلًا من الاعتماد على مؤشر واحد. تُستخدم أجهزة المراقبة، مثل مرحل حماية المحرك ABB REM610C55HCMR ومرحل حماية المحرك GE Multilin 339، عادةً لتتبع ظروف تشغيل المحرك.
ما قيود السلامة والتشخيص؟
قد تحتوي أنظمة المحركات ومحركات التردد المتغير على جهود خطرة وطاقة كهربائية مخزنة. اتبع إجراءات العزل المعتمدة والقفل ووضع بطاقة التحذير والتفريغ والتحقق، قبل فحص التوصيلات الكهربائية أو إزالة المكونات.
تتطلب القياسات أثناء التشغيل أجهزة وأساليب مناسبة وموظفين مؤهلين. لا تتجاوز وصلات التأريض الوقائي ولا تزل التدريع المطلوب أثناء تشغيل المعدات.
أخيرًا، ميّز بين الآلية المشتبه بها والسبب الجذري المؤكد. يستند أقوى استنتاج إلى الجمع بين الأدلة المادية للمحمل والنتائج الكهربائية وسجل التشغيل وإرشادات الشركة المصنّعة.
الخلاصة: تجنب استبدال المحامل بشكل متكرر
تستدعي الأعطال المتكررة للمحامل في المعدات التي تعمل بمحركات التردد المتغير إجراء تحقيق منسق كهربائيًا وميكانيكيًا. احتفظ بالمحمل المعطوب، وافحص الظروف الميكانيكية، وراجع التأريض وتدريع الكابلات، وتحقق من إعدادات المحرك. تحرَّ في مجموعة المعدات المتصلة بأكملها قبل اختيار إجراء تصحيحي. ونظرًا إلى أن عدة آليات للأعطال قد تؤدي إلى أعراض متشابهة، أكِّد التشخيص بالأدلة المناسبة وإرشادات الشركة المصنّعة. تساعد هذه العملية فرق الصيانة على تجنب الاستبدال المتكرر واختيار إجراءات تصحيحية تلائم التركيب الفعلي.
