- 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-10816 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 - 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 DERA225-11 -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 - 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 5,51 5 229 22,7 3,1 0,67 10,45 10 229,6 28,9 5 0,82 16,32 15 228,5 36,1 6,7 0,87 21,53 20 229,1 43,4 8,6 0,91 27,14 25 226 51,5 10,4 0,92 32,12 30 225,4 59,7 12,2 0,93 37,54 35 226,5 68,1 14,2 0,93 43,03 40 226 77,9 16 0,94 49,65 45 224,3 86,4 17,9 0,94 54,65 100 Villamos motor paraméterei a tengelyen leadott teljesítmény függvényében 1,00 Ifázis, [A]; Pvill, [kw] 80 60 40 20 0,80 0,60 0,40 0,20 cos fi, hatásfok 0 0,00 0 10 20 30 40 50 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.
- 4-8 Villamos motor mért rezgésszintjei a terhelés függvényében rezgéssebesség, [mm/s] 7 6 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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.
- 5-4. 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. 13-17, 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- 10816-1 Mechanical vibration Evalution of machine vibration by measurements on non-rataring parts- Part 1: General guidelines