تحسين الموثوقية الكهروميكانيكية باستخدام وكالة الفضاء الأوروبية

شكل 1. أخطاء المحرك الشائعة (CF = التردد المركزي، RS = سرعة التشغيل، LF = تردد الخط)

تحليل التوقيع الكهربائي (ESA) عبارة عن تقنية صيانة تنبؤية (PdM) تستخدم جهد إمداد المحرك وتيار التشغيل لتحديد الأخطاء الموجودة والمتطورة في نظام المحرك بأكمله. تعمل هذه القياسات كمحولات للطاقة وأي اضطرابات في نظام المحرك تتسبب في تغيير (أو تعديل) تيار إمداد المحرك. ومن خلال تحليل هذه التعديلات، من الممكن تحديد مصدر هذه الاضطرابات في النظام الحركي. سيوفر اختبار المحركات النشطة باستخدام ESA معلومات قيمة لمحركات التيار المتردد ومحركات التيار المستمر، والمولدات، والمحركات الدوارة، والمحركات المتزامنة، ومحركات الأدوات الآلية المستخدمة في اختبار PdM، والتشغيل، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

يتم جمع أشكال موجات التيار والجهد باستخدام جهاز ALL-TEST PRO On-Line II™ (ATPOL II™) ESA المحمول والمحمول بالبطارية، وبعد ذلك من خلال تحليل فورييه السريع، يتمكن الفني من تقييم كل من الموجات الكهربائية والحالة الميكانيكية للنظام الحركي.

سيكون لأخطاء نظام المحرك (سواء كانت مرتبطة بالطاقة الواردة أو المحرك الكهربائي أو المحرك الميكانيكي أو أداة التوصيل الميكانيكية أو الحمل المدفوع) توقيعات فريدة عند استخدام تقنيات ESA (انظر الشكل 1). لذلك، مع المعلومات حول المحرك ونظام المحرك، يتم تحديد ترددات الأعطال ذات الصلة، ويمكن تقييم النظام بأكمله.

يتم الكشف عن العديد من مؤشرات الأداء ضمن نطاقات الوقت والتردد التي توفر المعلومات المطلوبة لتحديد “صحة” المحرك وتأثير الحمل المسلم. وهذا يسمح في الواقع “برؤية” سرعة التشغيل الحقيقية، وتردد انزلاق المحرك، وتردد شبكة التروس، ومكونات مجموعة القيادة، وسرعات دوران التروس.

تُستخدم تحويلات فورييه السريعة (FFT) لإنشاء أطياف التردد العالي والمنخفض. تتوافق القمم في هذه الأطياف مع سرعات الدوران للمكونات المختلفة في الجهاز. على سبيل المثال، في حالة المروحة التي يتم تشغيلها بواسطة محرك كهربائي من خلال الحزام، تتوافق القمم مع سرعة المحرك، وتردد مرور القطب، وسرعة المروحة، وسرعة الحزام. إذا تم استخدام صندوق التروس بدلاً من محرك الحزام، فسوف تظهر القمم الطيفية عند سرعة دوران التروس وترددات تشابك التروس.

إجراء تحليل التوقيع الكهربائي

بيانات اللوحة غير مطلوبة أثناء عملية جمع البيانات، ولكن يمكن إجراء التحليل التلقائي عن طريق إدخال جهد لوحة المحرك وسرعة التشغيل والطاقة المقدرة وتيار الحمل الكامل أثناء عملية التحليل. تشمل أخطاء النظام الميكانيكي الشائعة بين المحرك والحمل بسبب التآكل والتطبيق عدم محاذاة الحزام أو محرك الأقراص المباشر، وتآكل الحزام أو الإدخال، ومشكلات شد الحزام، وتآكل الحزم. يمكن أن يحتوي الحمل على أنواع عديدة من الأخطاء اعتمادًا على نوع الحمل. الأكثر شيوعًا هي الأجزاء البالية (أي الأختام)، والمكونات المكسورة (التروس، والمروحة، وشفرات المكره، وما إلى ذلك)، والمحامل.

يسمح برنامج وكالة الفضاء الأوروبية للفني بإدخال معلومات حول النظام الميكانيكي (انظر الشكل 2)، ومن ثم يتم حساب الترددات ذات الصلة تلقائيًا (يوفر البرنامج مؤشرات لتحديد موقع هذه الترددات داخل الأطياف). يشمل تحليل المعدات المدفوعة المعدات ذات الأحزمة والمجهزة والمزودة بالشفرات. يرجى ملاحظة أن معلومات النظام الميكانيكي ليست مطلوبة للتحليل الكهربائي والميكانيكي للمحرك وتكون ذات صلة فقط عندما تكون هناك حاجة لتحليل الحمل الميكانيكي.

الشكل 2. يقوم برنامج تحليل التوقيع الكهربائي بأتمتة العمليات الحسابية ويوفر مؤشرات التردد

على سبيل المثال، دعونا نلقي نظرة على البيانات ذات التردد المنخفض من مروحة تجميع الغبار 1 التي يتم تشغيلها بواسطة محرك حثي بقدرة 150 كيلووات، 400 فولت، 260 أمبير، 1485 دورة في الدقيقة (انظر الشكل 3). لاحظ الذروة المسماة BLT – وهذا هو تردد الحزام، أو سرعة الحزام. هناك مضاعفات BLT، والتي تظهر في كلا الطيفين. تُظهر الأطياف السفلية ذروة تردد الخط وأن هناك نطاقات جانبية على جانبي تردد الخط موجودة عند تردد BLT. إن حقيقة وجود ترددات الحزام، خاصة عند 4.3 أمبير، أمر مهم. يتم تقييم النطاقات الجانبية من خلال وجودها. أيضًا، مضاعفات تردد الحزام، لذلك أظن أن هناك بعض المشكلات (المشكلات) مع هذا المجمع. ومع ذلك، فإن الفني الذي جمع هذه البيانات وأجرى التحليل الأولي اختار مراقبة هذا الجهاز بدلاً من إجراء المزيد من الفحص أو الاختبار.

الشكل 3. يتم تشغيل مروحة تجميع الغبار هذه بواسطة محرك حثي بقدرة 150 كيلووات، 400 فولت، 260 أمبير، 1485 دورة في الدقيقة.

كما تم اختبار آلة شقيقة، وهي Dust Collector Fan 2. في الشكل 4، لاحظ أن حمل المحرك أقل من المروحة 1 (194A مقابل 220A)، ومع ذلك فإن ذروة BLT تكون عند 8.3A؛ بينما بلغت ذروة المروحة 1 4.3 أمبير فقط. من هذا الاختبار الأولي، لا يمكننا أن نستنتج أن هذه مشكلة خطيرة، ولكن بدلاً من ذلك هذه علامة تحذير بأن هناك شيئًا مختلفًا في هذا الجهاز مقارنة بالجهاز الأول.

الشكل 4. نتائج الاختبار لمروحة تجميع الغبار 2.

وبما أنه تم أخذ هذه البيانات خلال مرحلة الكشف في عملية عمل مراقبة التوزيع، فإن الخطوة التالية هي بدء مرحلة التحليل. كجزء من مرحلة التحليل، أجرى الفني فحصًا بصريًا سريعًا لكلا الجهازين ولاحظ أن الحزام المزود بالمروحة 2 يتميز بحركة الحزام المفرطة مقارنة بالمروحة 1. والخطوة التالية هي القيام ببعض الأعمال الإضافية التي قد تشمل أخذ بيانات إضافية مع وكالة الفضاء الأوروبية أو جلب أدوات أخرى كجزء من مرحلة التحليل.

استنتاج

يعد المحرك الكهربائي محول طاقة ممتازًا عند استخدام تحليل التوقيع الكهربائي، حيث يمكنك تقييم الطاقة الواردة والحالة الكهربائية والميكانيكية للمحرك والحمل المدفوع. عندما يتعلق الأمر بجودة الطاقة، وأدوات التحكم، وحالة الجزء الثابت والدوار، والفجوات الهوائية، والمحامل، والمحاذاة، والحمل، يمكن اكتشاف خطأ متطور وتوجيهه لأغراض الصيانة التنبؤية – ولكن يجب أولاً أن يكون لديك المعدات المناسبة لإجراء التوقيع الكهربائي تحليل.

قصة التطبيق هذه هي الجزء الأول من سلسلة مكونة من ثلاثة أجزاء حول استخدام وكالة الفضاء الأوروبية لتقييم حالة الأنظمة الميكانيكية التي تعمل بمحركات.

لمزيد من المعلومات، قم بزيارة www.alltestpro.com.

حول ALL-TEST Pro، LLC

يفي برنامج ALL-TEST Pro بوعد الصيانة الحقيقية للمحرك واستكشاف الأخطاء وإصلاحها ، من خلال أدوات التشخيص والبرامج والدعم المبتكرة التي تمكنك من الحفاظ على استمرار عملك.