Frekvenciaváltó által okozott csapágyáramok: az elektromos motor csapágykárosodásának diagnosztizálása

Miért van szükség a csapágyhibák elektromos kivizsgálására?

A motorcsapágyak meghibásodását gyakran kenési problémák, helytelen beállítás, szennyeződés vagy túlzott mechanikai terhelés okozza. Ezek továbbra is fontos okok, de nem magyaráznak meg minden ismétlődő meghibásodást.

Ha a változtatható frekvenciájú hajtás (VFD) telepítése vagy módosítása után csapágykárosodás jelentkezik, a mérnököknek az elektromos rendszert is meg kell vizsgálniuk. A gyors inverteres kapcsolás nagyfrekvenciás feszültségkülönbségeket hozhat létre, amelyek nem kívánt áramutakon hajtják az áramot.

Az így keletkező károsodás a hagyományos mechanikai kopáshoz hasonlíthat. Ha ezért az alapvető ok kivizsgálása nélkül cserélik ki a csapágyat, az eredeti probléma megoldatlan maradhat.

Azonban az, hogy egy hiba a frekvenciaváltó utólagos beépítése után jelentkezik, még nem bizonyítja, hogy azt a hajtás okozta. Az ok megállapításához bizonyítékokra van szükség a csapágy, a motor, a hajtás, a kábelezés, a földelés és az üzemi előzmények vizsgálatából.

Hogyan okozhatnak a frekvenciaváltók csapágyáramokat?

A frekvenciaváltók, például az Allen-Bradley 22A-D2P3N104 váltakozó áramú hajtás, a motorra adott frekvencia és feszültség szabályozásával vezérlik a motor fordulatszámát. Az impulzusszélesség-moduláció gyorsan kapcsolja a frekvenciaváltó kimeneti kapcsolóelemeit, így nagyfrekvenciás összetevőket tartalmazó feszültségátmenetek keletkeznek.

Ezek az elektromos körülmények tengelyfeszültséget és nem kívánt áramutakat hozhatnak létre a motor csapágyain keresztül.

Mik azok a kapacitív kisülési áramok?

A motoron belüli parazita kapacitás közös módusú feszültséget csatolhat a forgórészhez és a tengelyhez. Ha a csapágy érintkezési pontjain mérhető feszültség meghaladja az elektromos igénybevétellel szembeni tűrőképességet, kisülés jöhet létre a gördülő érintkezésen keresztül.

Az ismétlődő kisülések elektromos kisüléses megmunkáláshoz hasonló károsodást okozhatnak, többek között apró krátereket a csapágyfelületeken.

Mik azok a nagyfrekvenciás keringő áramok?

Egyes motorkonstrukciókban a nagyfrekvenciás mágneses fluxus feszültséget indukál a tengely különböző pontjai között. Ez áramot hajthat át a tengelyen, a csapágyakon és a motorházon.

A jelenség mechanizmusa a motor felépítésétől és az elektromos körülményektől függ. A nagyobb motorok különösen fontosak lehetnek az ilyen jellegű vizsgálatok során.

Mik azok a tengelyföldelési áramok?

A tengely, a motorház és a csatlakoztatott berendezés közötti feszültségkülönbségek egy másik áramutat is létrehozhatnak. A telepítéstől függően az áramút magában foglalhatja a csatlakoztatott szivattyú vagy hajtómű tengelykapcsolóját és csapágyait is.

Ezek különböző károsodási folyamatok, bár ugyanabban a berendezésben több is előfordulhat. A mérnököknek a korrekciós intézkedés kiválasztása előtt meg kell határozniuk a tényleges áramutat.

Mit árulhat el a csapágy károsodása?

Az elektromos erózió matt megjelenést, apró bemaródásokat vagy szabályos közű barázdákat hagyhat maga után; ezeket hullámosodásnak nevezik. Ezek a mintázatok ismétlődő elektromos kisülésre utalhatnak, de a szemrevételezés önmagában nem elegendő a biztos diagnózishoz.

Tisztítás előtt fényképezze le a csapágyat. Jegyezze fel a sérülés helyét, a csapágy azonosító adatait és a motor oldalát. Őrizze meg a kiszerelt alkatrészeket, ha további vizsgálatra lehet szükség.

Vesse össze a fizikai bizonyítékokat az üzemi trendekkel és a közelmúltbeli elektromos módosításokkal. Önmagában sem a sötét kenőzsír, sem a rezgésriasztás nem bizonyít elektromos okot.

Milyen ellenőrzéseket kell elvégeznie egy újabb csapágy cseréje előtt?

Hogyan őrizze meg a meghibásodás bizonyítékait?

Jegyezze fel a csapágy jelölését, valamint azt, hogy hajtásoldali vagy hajtással ellentétes oldali csapágyról van-e szó. Tisztítás előtt fényképezze le a futópályákat, a gördülőelemeket, a tömítéseket és a kenőanyagot.

Gyűjtse össze a rendelkezésre álló rezgési trendeket, az üzemórákat, a terhelési feltételeket és a karbantartási nyilvántartásokat. Jegyezze fel továbbá a frekvenciaváltó típusát, a motor azonosító adatait, a közelmúltbeli paramétermódosításokat és a motor kábelének adatait. A hajtásoldali nyilvántartások olyan alkatrészeket is tartalmazhatnak, mint az ABB ACS600 NINT-72C vezérlőinterfész-kártya és az ABB DIS0012 hajtásinterfész-modul.

Hogyan vizsgálja ki a mechanikai és elektromos okokat?

Ellenőrizze a kenést, a szennyeződést, a csapágy illesztését, a tengely állapotát, a ház állapotát, a beállítást és a terhelést. Vesse össze a sérülés helyét a várható mechanikai terhelési zónával.

Ezzel párhuzamosan vizsgálja meg az esetleges elektromos eróziót is. Mechanikai és elektromos károsodás egyidejűleg is előfordulhat, ezért a vizsgálat során nem szabad idő előtt kizárólag az egyik lehetőség mellett dönteni.

Mit kell ellenőrizni a földelésnél és a kábelárnyékolásnál?

Vizsgálja meg a motor védőföldelését és a teljes földelési rendszert. Ellenőrizze az árnyékolások bekötését, a potenciálkiegyenlítő csatlakozásokat, a korróziót, a festett érintkezési felületeket és a korábbi karbantartások során végrehajtott módosításokat.

Kövesse a frekvenciaváltó és a motor gyártójának a kábelárnyékolásra és annak bekötésére vonatkozó előírásait. Ha elő van írva, ellenőrizze a 360 fokos bekötést a motor és a hajtás felőli oldalon is.

A megfelelő egyenáramú folytonossági mérési eredmény nem bizonyítja a nagyfrekvenciás impedancia alacsony értékét. Ne tekintse az egyszerű folytonosságvizsgálatot annak bizonyítékaként, hogy a nagyfrekvenciás visszavezetési út megfelelő.

Milyen hajtás- és motorbeállításokat kell felülvizsgálni?

Rögzítse a beállított kapcsolási vagy vivőfrekvenciát, a fordulatszám-tartományt, az üzemi profilt és a hajtás vonatkozó beállításait. Hasonlítsa össze ezeket a jóváhagyott alkalmazási konfigurációval és a gyártó ajánlásaival.

Ne módosítsa a kapcsolási frekvenciát vagy a kimeneti szűrést pusztán egy feltételezés tesztelése érdekében. Az ilyen változtatások hatással lehetnek a motor melegedésére, az elektromágneses összeférhetőségre, a hajtás teljesítményére és az alkalmazás egyéb követelményeire.

Miért kell a teljes gépsort megvizsgálni?

A vizsgálat terjedjen ki a motorra, a tengelykapcsolóra, a hajtóműre, a szivattyúra és a hajtott berendezésre is. Az esetleges áramutak a motoron túlra is kiterjedhetnek.

Vizsgálja meg az összekapcsolt berendezések közötti potenciálkiegyenlítést, és ellenőrizze, történt-e változás a mechanikai vagy elektromos elrendezésben. Minden javító intézkedésnek meg kell őriznie a védőföldelést és meg kell felelnie a vonatkozó biztonsági követelményeknek.

Hogyan erősítheti meg a diagnózist és a javító intézkedés helyességét?

A begyűjtött bizonyítékok alapján döntse el, szükség van-e szakértői mérésekre. A feltételezett hibaok függvényében megfelelő műszerekkel felszerelt szakember vizsgálhatja a tengelyfeszültséget, a nagyfrekvenciás áramutakat vagy a földelés minőségét.

Szigetelt csapágyak, tengelyföldelő eszközök, közös módusú szűrők vagy más enyhítő megoldások kiválasztása előtt egyeztessen a motor és a hajtás gyártójával. Ezek az intézkedések nem felcserélhetők, és illeszkedniük kell a motorhoz és a hajtási alkalmazáshoz.

Hogyan előzheti meg az ismétlődő meghibásodásokat?

A hatékony megelőzés a telepítés felülvizsgálatával kezdődik, nem egyetlen alkatrész cseréjével. Ellenőrizze, hogy a motorkábelek, az árnyékolások bekötése, a földelés és a hajtás konfigurációja megfelel-e a gyártó vonatkozó utasításainak.

Az ABB csapágyáramokról szóló műszaki útmutatója például lehetséges megelőző intézkedésként tárgyalja a megfelelő földelési útvonalakat, a szimmetrikus motorkábeleket, a kimeneti szűrést és a csapágyszigetelést. A megfelelő megoldáskombináció a hajtásrendszertől és a motor kialakításától függ.

Vezessen nyilvántartást az eredeti meghibásodásról, a kiválasztott korrekciós intézkedésről és az azt követő üzemi teljesítményről. Ezek a feljegyzések segítenek a mérnököknek összehasonlítani a későbbi csapágyvizsgálatokat és felismerni az ismétlődő mintázatokat.

Indokolt esetben állapítson meg rezgés- és hőmérsékleti alapértékeket. Ezeket a tendenciákat a karbantartási megállapításokkal és a villamos vizsgálatok eredményeivel együtt értékelje, ne csupán egyetlen mutatóra hagyatkozzon. A motor üzemi körülményeinek nyomon követésére gyakran használnak olyan felügyeleti eszközöket, mint az ABB REM610C55HCMR motorvédelmi relé és a GE Multilin 339 motorvédelmi relé.

Milyen biztonsági és diagnosztikai korlátok vannak?

A motoros hajtásrendszerek veszélyes feszültségeket és tárolt villamos energiát tartalmazhatnak. A villamos csatlakozások vizsgálata vagy az alkatrészek eltávolítása előtt kövesse a jóváhagyott leválasztási, kizárási, kisütési és ellenőrzési eljárásokat.

A feszültség alatti mérésekhez megfelelő műszerekre és módszerekre, valamint szakképzett személyzetre van szükség. A berendezés működése közben ne iktassa ki a védőföldelés csatlakozásait, és ne távolítsa el a szükséges árnyékolásokat.

Végül különböztesse meg a feltételezett hibamechanizmust a megerősített kiváltó októl. A legmegalapozottabb következtetés a csapágy fizikai állapotára utaló bizonyítékokat, a villamos vizsgálatok eredményeit, az üzemi előzményeket és a gyártó útmutatását egyesíti.

Összegzés: az ismétlődő csapágycserék elkerülése

A frekvenciaváltóval hajtott berendezések ismétlődő csapágyhibáinak kivizsgálása összehangolt villamos és mechanikai vizsgálatot igényel. Őrizze meg a meghibásodott csapágyat, vizsgálja meg a mechanikai körülményeket, ellenőrizze a földelést és a kábelek árnyékolását, valamint a hajtás konfigurációját. A korrekciós intézkedés kiválasztása előtt vizsgálja meg a teljes, összekapcsolt berendezéssort. Mivel többféle hibamechanizmus is hasonló tüneteket okozhat, megfelelő bizonyítékokkal és a gyártó útmutatása alapján erősítse meg a diagnózist. Ezzel az eljárással a karbantartó csapatok elkerülhetik az ismételt cseréket, és a tényleges telepítéshez megfelelő korrekciós intézkedéseket választhatnak.