Villamos motor diagnosztikája Deákvári József dr. Földesi István FVM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet

Átírás

1 - 1 - Deákvári József dr. Földesi István FVM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet 1. Összefoglaló A modern diagnosztikai mérőeszközökkel egyszerűen megoldható a villamos forgógépek helyszíni vizsgálata, a technikai eszközök fejlődésével a rezgésmérés mellett lehetővé vált a fázisáram analízise is. Vizsgálatunk során egy villamos motort fékeztünk és a különböző terheléseknél mértük egyrészt a motor mechanikai rezgését, másrészt a villamos jellemzőket, felvettük továbbá a motoráram spektrumát. A méréseket statisztikai módszerekkel, az ISO számú szabvány alapján, a motoráram spektrumot az SKF módszerével értékeltük. A gépek állapotát a rezgések szintjével lehet jellemezni. Természetesen a gépek rezgése normális jelenség, a legjobb műszaki állapotban lévő berendezéseknek is van némi rezgésük, elsősorban a jelentéktelen hibák miatt, emiatt minden gépnek van egy elfogadható mértékű rezgésszintje, amit normálisnak tekinthetünk. Amikor a gépek rezgése megnövekszik, akkor ennek legtöbb esetben mechanikai hiba az oka: -tengelykapcsolók, csapágyak, fogaskerekek egytengelyűségi hibája; -mozgó alkatrészek egyensúlyozatlansága; -csapágy gördülőtesteinek romlása/hibája; -fogaskerekek elhasználódása; -aerodinamikai vagy hidraulikai problémák ventilátoroknál és szivattyúknál; -elektromos problémák a villamos motorban, -rezonancia; a forgó alkatrészek excentricitása. Az üzemi gyakorlatban fontos a gép rezgését a lehető legalacsonyabb szinten tartani, mert : -a növekedő dinamikus terhek csökkentik a gép élettartamát, -a géprezgés amplitúdója egyenesen arányos a dinamikus terheléssel, ha az erő megkétszereződik, akkor a rezgés is kétszeres lesz, -csökkentve a dinamikus terheléseket a rezgésszintek is csökkennek, és hosszabb üzemidőre számíthatunk. 2. A mérés módszere A mérés során egy 45kW névleges teljesítményű hajtóműves háromfázisú, aszinkron villamos motort a tengelyen keresztül fékeztünk egy villamos fékpaddal. A méréseket üresjárásban, 5kW, 10kW, 15kW, 20kW, 25kW, 30kW, 35kW, 40kW, 45kW terhelésnél végeztük. Minden terhelési szintnél CHB-48 típusú lakatfogóval megmértük a motor áramfelvételét, a fázisfeszültséget, a felvett teljesítményt és a cosinus ϕ-t. A következőkben az SKF cég CMVA 60 mérésadatgyűjtő CMSS-2200 gyorsulásérzékelőjével a főbb mérési pontokon végigmértük a mechanikai rezgéseket, majd a CMSS-6187 árammérő lakatfogóval vizsgáltuk a fázisáram spektrumát.

2 - 2 - A mérési összeállítás az 1. ábrán látható. A piezoelektromos elven működő gyorsulásérzékelő főbb műszaki adatai: - érzékenység: 100mV/g - frekvenciatartomány: 0,8 10kHz - sajátfrekvencia: 22kHz 1. ábra A villamos motor mérési összeállítása A hajtóműves motor műszaki adatai: -gyártó: LENZE -típus: GST 11-2 N VBR 2K DERA kimenő fordulatszám: 557RPM Az elektromos fékpad jellemzői: Gyártó: FROMENT TRAKTOR TEST CENTRE, STAMFORD, UK Tipus: Sigma-5 Teljesítmény: 300kW 3. Eredmények Az adatfeldolgozást a frekvenciatartományban végeztük az SKF PRISM4 szoftverével. A frekvenciatartományban vizsgáltuk a megfelelő műszaki állapothoz tartozó

3 - 3 - spektrumvonalak frekvenciáit és amplitúdók nagyságát. A méréseket statisztikai módszerekkel és szabványértékek alapján értékeltük. A CHB-48 lakatfogóval mért értékek az 1. táblázatban találhatók, az eredményeket a 2. ábrán mutatjuk. A motor a névleges terhelés közelében ahogy várható volt- jó hatásfokkal és cosinus ϕ-vel rendelkezik. 1. táblázat A villamos motor mért adatai a tengelyen leadott terhelések függvényében Tengelyterhelés U f I f P f cosinus ϕ P vö [kw] [V] [A] [kw] [kw] 0,6 229,8 18,6 1,5 0,43 5, ,7 3,1 0,67 10, ,6 28,9 5 0,82 16, ,5 36,1 6,7 0,87 21, ,1 43,4 8,6 0,91 27, ,5 10,4 0,92 32, ,4 59,7 12,2 0,93 37, ,5 68,1 14,2 0,93 43, ,9 16 0,94 49, ,3 86,4 17,9 0,94 54, Villamos motor paraméterei a tengelyen leadott teljesítmény függvényében 1,00 Ifázis, [A]; Pvill, [kw] ,80 0,60 0,40 0,20 cos fi, hatásfok 0 0, Leadott teljesítmény, [kw] Pvill Ifázis hatásfok cosfi 2. ábra A villamos motor paraméterei a tengelyen leadott teljesítmény függvényében A villamos motor rezgésszintjeinek alakulását a terhelés függvényében a 3. ábra mutatja.

4 - 4-8 Villamos motor mért rezgésszintjei a terhelés függvényében rezgéssebesség, [mm/s] mechanikai terhelés, [kw] Nondrive horizontal [mm/s] Nondrive vertikal [mm/s] Drive horizontal [mm/s] Drive vertical [mm/s] Drive axial [mm/s] 3. ábra A villamos motor mért rezgésszintjei a terhelés függvényében A szabvány alapján a motor rezgésdiagnosztikai szempontból a II. gépminősítési osztályba sorolható és a mért rezgéssebesség effektív értékei alapján a nem megfelelő kategóriába sorolható, mert a megengedhető maximális rezgéssebesség a 4,5mm/s-ot meghaladta mind a hajtott oldalon axiális irányban, mind a nemhajtott oldalon vertikális irányban. Az értékelésnél azonban tekintettel kell lenni arra, hogy a vizsgált gép nem telepített kivitelű, hanem egy mobil berendezés. A CMSS-6187 árammérő lakatfogót 600A-es méréshatárban használtuk. A névleges terhelésen üzemelő motor áramanalízise a 4. ábrán látható, az áramspektrum alapján a gépet jó minőségi osztályba lehet sorolni. 4. Értékelés A műszaki diagnosztikai berendezések fejlődése egyre újabb és újabb lehetőségeket kínál a diagnosztáknak a különböző gépek, berendezések megbontás nélküli műszaki állapot meghatározására. A fenti eljárások, vizsgálati módszerek széles körben alkalmazhatók a mezőgazdasági gyakorlatban is.

5 ábra A villamos motor fázisáramának spektruma névleges (45kW) terheléskor Irodalomjegyzék [1] Rezgésmérések Brüel & Kjaer kiadvány, Naerum [2] A rezgésdiagnosztika elemei Szerkesztette: Dr. Dömötör Ferenc SKF Svéd Golyóscsapágy Rt., Budaörs, 1996 [3] Hungarian Costumer Training 2000 nov , Zaltbommel, SKF Condition Monitoring Training Center, Zaltbommel [4] Zaj- és rezgésmérés Ctirad Smetana Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1975 [5] Villamos gépek zaja és rezgése Szerkesztette: Dr. Timár Peregrin László Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986 [6] ISO Mechanical vibration Evalution of machine vibration by measurements on non-rataring parts- Part 1: General guidelines