मोटर करंट सिग्नेचर एनालिसिस (एमसीएसए) अनुप्रयोग

1990 के दशक और नई सदी में मोटर डायग्नोस्टिक प्रौद्योगिकियाँ और भी अधिक प्रचलित हो गई हैं। प्रौद्योगिकियों में मोटर सर्किट विश्लेषण (एमसीए) और मोटर करंट सिग्नेचर एनालिसिस (एमसीएसए) दोनों शामिल हैं जो ऊर्जावान और डी-एनर्जीकृत इलेक्ट्रिक मोटर सिस्टम दोनों पर लागू होते हैं। एप्लिकेशन लगभग अंतहीन प्रतीत होते हैं।

इस पेपर में शामिल सिस्टम हैं ALLTEST IV PRO 2000 मोटर सर्किट एनालाइजर, ALL-TEST PRO OL मोटर करंट सिग्नेचर एनालाइजर, EMCAT मोटर मैनेजमेंट सॉफ्टवेयर, पावर सिस्टम मैनेजर सॉफ्टवेयर और ATPOL MCSA सॉफ्टवेयर। ऑल-टेस्ट प्रो एमडी किट में अमेरिकी ऊर्जा विभाग के मोटरमास्टर प्लस सॉफ्टवेयर के अलावा इन सभी प्रणालियों का एकीकरण शामिल है। इस पेपर का उद्देश्य ऑल-टेस्ट प्रो एमडी सिस्टम के एमसीएसए एप्लिकेशन पर जोर देना है जो निम्नलिखित को बनाए रखता है:

• प्रतिरोध, प्रतिबाधा, अधिष्ठापन, चरण कोण, वर्तमान/आवृत्ति प्रतिक्रिया और जमीन पर इन्सुलेशन (मेगओम) परीक्षण की एमसीए रीडिंग।
• 5 किलोहर्ट्ज़ तक एफएफटी विश्लेषण सहित वोल्टेज और वर्तमान डिमोड्यूलेशन की एमसीएसए क्षमताएं।
• सॉफ्टवेयर के माध्यम से एमसीए और एमसीएसए दोनों के लिए स्वचालित विश्लेषण और ट्रेंडिंग क्षमताएं।
• तात्कालिक तीन चरण इवेंट कैप्चर सहित पूर्ण पावर गुणवत्ता डेटालॉगिंग और विश्लेषण।

इस पेपर में पाए गए उदाहरणों में मोटर डायग्नोस्टिक प्रौद्योगिकियों के कार्यान्वयन के माध्यम से उपलब्ध कई संभावित अनुप्रयोग शामिल हैं।

रोटर बार परीक्षण

एमसीएसए प्रौद्योगिकी के मूल विकास के पीछे मूल उद्देश्य रोटर बार दोषों का पता लगाना था। कंपन विश्लेषण सहित पारंपरिक परीक्षण विधियों का उपयोग करके रोटर बार का आकलन करना मुश्किल है। यह निर्धारित किया गया था कि रोटर बार की स्थिति का मूल्यांकन करने के लिए करंट का उपयोग करने वाली एक विधि का उपयोग किया जा सकता है। मूल नियम सरल है: जब मोटर लोड में होती है, तो मूलभूत लाइन आवृत्ति के चारों ओर पोल पास आवृत्ति साइडबैंड, रोटर के साथ समस्याओं का संकेत देते हैं। मानक नियम यह निर्धारित किया गया है कि रोटर बार की समस्याएं तब गंभीर होती हैं जब साइडबैंड शिखर लाइन आवृत्ति शिखर के 35 डीबी के भीतर पहुंच जाता है।

चित्र 1: रोटर बार आवृत्तियाँ

चित्र 1 में उदाहरण पीक लाइन आवृत्ति से लगभग -40 डीबी पर साइडबैंड दिखाता है। यह कंप्रेसर पर इस 500 एचपी, 4160 वोल्ट मोटर में कम से कम एक खंडित रोटर बार का संकेत देगा।

चित्र 2 दो संभावितों में से एक का उदाहरण है
परिदृश्य:

• एल्युमिनियम रोटर में कास्टिंग रिक्तियाँ।
• गियरयुक्त अनुप्रयोग में नरम दांत (या दांत)।

चित्र 2: कास्टिंग वॉयड या ‘सॉफ्ट’ गियर टूथ

उच्च आवृत्ति डिमॉड्यूलेटेड वोल्टेज और वर्तमान एफएफटी का उपयोग करके, गतिशील और स्थैतिक विलक्षणता, ढीले रोटर बार और अन्य रोटर-संबंधित दोष जैसे मुद्दों का पता लगाया जा सकता है।

चित्र 3: बिना किसी लोड के रोटर रब

चित्र 3 में डेटा 7.5 हॉर्स पावर, 1800 आरपीएम, बिना किसी लोड के परीक्षण किए गए सबमर्सिबल पंप से संबंधित है। रोटर स्टेटर कोर के खिलाफ थोड़ा रगड़ रहा था जिसे दिखाए गए अनुसार कई वर्तमान चोटियों के साथ स्थिर और गतिशील विलक्षणता के रूप में पहचाना गया था।

इंडक्शन मोटर परीक्षण

एकल और तीन चरण मोटरों का मूल्यांकन डिमॉड्यूलेटेड वोल्टेज और करंट के संयोजन का उपयोग करके किया जा सकता है। एक विशेष नियम, और ताकत, का
वोल्टेज और करंट का संयोजन, यह है कि यदि शिखर वोल्टेज और करंट में दिखता है, तो दोष प्रकृति में विद्युत है, यदि शिखर करंट में दिखता है, लेकिन वोल्टेज में नहीं, तो समस्या प्रकृति में यांत्रिक है। एमसीएसए के साथ सिस्टम का मूल्यांकन करने का एक अन्य लाभ यह है कि आप बिजली आपूर्ति और लोड से संबंधित दोषों का पता लगा सकते हैं।

चित्र 4: स्टेटर यांत्रिक दोष

जैसा कि आप चित्र 4 में देखेंगे, चोटियों को करंट में पहचाना जाता है, लेकिन वोल्टेज एफएफटी में नहीं दिखाया जाता है। यह इंगित करता है कि यांत्रिक दोष मौजूद हैं। चूँकि वे चलने की गति और स्टेटर स्लॉट की संख्या से संबंधित हैं, यह वाइंडिंग से संबंधित एक यांत्रिक दोष है। कई अन्य वर्तमान-केवल शिखर मौजूद हैं, जो लोड-संबंधित दोषों का संकेत देते हैं, इस मामले में, सबसे अधिक संभावना गियरबॉक्स समस्या है (ध्यान दें कि यह चित्र 2 से संबंधित उच्च-आवृत्ति डेटा है)।

चित्र 5: यांत्रिक असंतुलन

चित्र 5 में दिखाई गई मोटर में यांत्रिक असंतुलन था। हस्ताक्षर दो बार लाइन आवृत्ति (एलएफ), चार गुना लाइन आवृत्ति फिर दो बार लाइन आवृत्ति पैटर्न के रूप में दिखाई देता है। इस मामले में, रोटर बार एलएफ साइडबैंड के साथ कई बार गति से चलता है, फिर शेष पैटर्न दिखाई देता है।

डीसी मोटर परीक्षण

डीसी मोटरों का मूल्यांकन कंपन के समान ही किया जाता है। वास्तव में, हस्ताक्षर कंपन में एमसीएसए के समान ही होते हैं। डीसी वोल्टेज और करंट आर्मेचर सर्किट से लिया जाता है।

चित्र 6: डीसी ड्राइव दोष

चित्र 6 के मामले में, लाइन फ़्रीक्वेंसी के एकाधिक हार्मोनिक्स और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स (एससीआर) की संख्या के मल्टीपल हार्मोनिक्स, लाइन फ़्रीक्वेंसी (इस मामले में 360 हर्ट्ज) की संख्या, एक एससीआर दोष या ढीले कनेक्शन को इंगित करती है। कम आवृत्ति डेटा में वोल्टेज और आवृत्ति तरंग को देखकर इसकी पुष्टि की जा सकती है।

सिंक्रोनस अल्टरनेटर परीक्षण

सिंक्रोनस अल्टरनेटर का मूल्यांकन वोल्टेज और करंट डिमॉड्यूलेटेड करंट का उपयोग करके जल्दी और आसानी से किया जा सकता है। निम्नलिखित उदाहरण के मामले में, एक अल्टरनेटर उच्च तापमान पर ट्रिप हो गया। सिस्टम का मूल्यांकन करने के लिए MCA और MCSA दोनों का उपयोग किया गया था।

चित्र 7: सिंक्रोनस अल्टरनेटर (कम आवृत्ति) पर एमसीएसए डेटा

चित्र 8: अल्टरनेटर गतिशील विलक्षणता

परीक्षण किए जा रहे अल्टरनेटर में 40 मिनट के परीक्षण के दौरान विलक्षणता में वृद्धि, घूर्णन क्षेत्र दोष और कुछ विद्युत दोष हस्ताक्षर दिखाई दिए। इस जानकारी को एमसीए डेटा के साथ जोड़ा गया था, जिसमें शॉर्ट पार्ट-लोड रन के दौरान वाइंडिंग शॉर्ट, केबल शॉर्ट और इन्सुलेशन प्रतिरोध में महत्वपूर्ण गिरावट का संकेत दिया गया था। अल्टरनेटर 475 किलोवाट, 480 वैक अल्टरनेटर था जिसके लिए प्रति चरण तीन समानांतर केबल की आवश्यकता होती थी। बड़े केबलों के लिए एटीपीओएल प्रणाली में कई विकल्प हैं। हालाँकि, एक चुटकी में, प्रत्येक चरण के तीन केबलों में से प्रत्येक का उपयोग किया गया था, इसलिए वर्तमान मान लगभग 1/3 थे।

चित्र 9: अल्टरनेटर के लिए वर्तमान कनेक्शन

परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव

परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव कई एमसीएसए प्रणालियों के लिए एक चुनौती रही है। हालाँकि, एटीपीओएल के मामले में, यह कोई समस्या नहीं है। आउटपुट वोल्टेज और करंट सिग्नल देखे जा सकते हैं (चित्र 10)।

चित्र 10: वीएफडी वोल्टेज और वर्तमान तरंग (0.05 सेकंड कैप्चर)

चित्र 11: वीएफडी कम आवृत्ति डेटा

चित्र 11 में, जो निम्न आवृत्ति है (< चित्र 10 के समान सिस्टम के लिए 120 हर्ट्ज) डेटा से पता चलता है कि ड्राइव की आउटपुट लाइन आवृत्ति 43 हर्ट्ज है और 3600 आरपीएम मोटर की ऑपरेटिंग गति 2570 आरपीएम है।

चित्र 12: वीएफडी उच्च आवृत्ति डेटा

जैसा कि चित्र 12 में देखा जा सकता है, मजबूत वोल्टेज और वर्तमान शिखर मोटर सिस्टम से संबंधित दोषों का संकेत देते हैं। कुछ अतिरिक्त शोर सख्ती से वोल्टेज और वर्तमान तरंगों के कारण होता है जो वीएफडी से आते हैं। हालाँकि, सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से तरंगों के भीतर विभिन्न दोषों से संबंधित कर्सर रखेगा।

चित्र 13: चरम मूल्यों में विशेष विश्लेषण

चित्र 13 वही डेटा दिखाता है, लेकिन चरम वोल्टेज और धाराओं के साथ। उच्च आवृत्ति धाराएं वोल्टेज हार्मोनिक्स से संबंधित मुद्दों को इंगित करती हैं, जो निचले तरंग रूप में दिखाए जाते हैं। सभी डेटा संयुक्त रूप से आने वाली वोल्टेज से संबंधित समस्या दर्शाते हैं। जब 46 हर्ट्ज़ पर परीक्षण किया गया, तो समस्या अधिक महत्वपूर्ण हो गई और आपूर्ति प्रणाली में संभावित खराबी की ओर इशारा किया जो 45 हर्ट्ज़ से ऊपर प्रचलित हो जाती है।

समाधान VFD ड्राइव आउटपुट पर लागू फ़िल्टरिंग से कम हो जाएगा।

मोटर और एडी-करंट ड्राइव के साथ पंच प्रेस

चालित भार सहित संपूर्ण मोटर प्रणाली देखी जा सकती है।

चित्र 14: पंच प्रेस लोड चक्र

चित्र 14 10 सेकंड से अधिक के वर्तमान चक्र को दर्शाता है। पीक ए इस चक्र में तीन चोटियों में से एक है जो प्रेस स्ट्रोक के पंच (नीचे) से संबंधित है जबकि बिंदु सी स्ट्रोक के शीर्ष से संबंधित है। प्वाइंट बी किसी प्रकार की रगड़ या पकड़ने की समस्या की पहचान करता है क्योंकि सिस्टम स्ट्रोक के चरम पर पहुंचता है। तीन निचले स्ट्रोक यह पहचानने में मदद करते हैं कि ऑपरेशन प्रति मिनट 18 बार हो रहा है।

चित्र 15: मोटर-संबंधित लाइन फ़्रीक्वेंसी साइडबैंड

चित्र 15 एक उच्च ‘शोर तल’ और चरम एलएफ आवृत्ति के आसपास कई साइडबैंड की पहचान करता है। यह, उच्च आवृत्ति डेटा के साथ, लोड की दिशा को इंगित करने में सहायता करता है।

चित्र 16: एड़ी-करंट क्लच उच्च आवृत्ति डेटा

चित्र 16 पहचानता है कि रेक्टिफायर (छह एससीआर) से आपूर्ति डीसी वोल्टेज में एक कनेक्शन और/या एससीआर दोष मौजूद है। ऊँचे शिखर
फ़्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम भी एड़ी-वर्तमान ड्राइव और पंच प्रेस में दोषों की पहचान करता है, सिस्टम में सबसे अधिक संभावना ढीलापन (संबंधित हस्ताक्षर उठाए गए शोर फर्श दिखाते हैं)।

एमसीएसए और ऊर्जा अनुप्रयोग

एटीपीओएल प्रणाली की स्वचालित रिपोर्टिंग और डेटा-लॉगिंग सुविधाओं में अमेरिकी ऊर्जा विभाग के मोटरमास्टर प्लस सॉफ्टवेयर के साथ काम करने की क्षमता भी शामिल है।

विश्लेषण के लिए मोटर डायग्नोस्टिक जानकारी को शामिल करने की अनुमति देने के लिए ऑल-टेस्ट प्रो, ड्रिसिल्कर इलेक्ट्रिक मोटर्स और प्रुफ्टेक्निक द्वारा मोटरमास्टर प्लस में शामिल करने के लिए अतिरिक्त सुविधाओं को वित्त पोषित किया गया था। एमसीए और एमसीएसए दोनों का उपयोग उपयोगकर्ता को इलेक्ट्रिक मोटर की स्थिति का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है, फिर निवेश पर पुष्टि योग्य रिटर्न के साथ ऊर्जा से संबंधित मरम्मत बनाम निर्णय लेने की अनुमति देता है।

उदाहरण के लिए, एमसीएसए के साथ परीक्षण किए गए 40 हॉर्स पावर, 1800 आरपीएम मोटर ने कुछ यांत्रिक और विद्युत संबंधी दोष निर्धारित किए। डेटा को मोटरमास्टर प्लस रिपोर्ट में शामिल किया गया था और ऑपरेटिंग आवृत्ति को 90% लोड पर 91.5% कुशल के रूप में निर्धारित किया गया था। $0.07/किलोवाट की ऊर्जा लागत और $14/किलोवाट की मांग को मानते हुए, 2000 (1 शिफ्ट) प्रति वर्ष परिचालन के साथ, एक प्रतिस्थापन प्रीमियम कुशल इलेक्ट्रिक मोटर की पहचान 0.9 साल के साधारण भुगतान और निवेश पर 866% कर रिटर्न के साथ की गई थी।

डेटा का उपयोग अमेरिकी ऊर्जा विभाग के पंप सिस्टम असेसमेंट टूल (PSAT), एयरमास्टर और अन्य टूल द्वारा भी किया जा सकता है।

मोटर डायग्नोस्टिक पावर – ऑल-टेस्ट प्रो एमडी सिस्टम

ऑल-टेस्ट प्रो एमडी किट में उपलब्ध एमसीए और एमसीएसए की संयुक्त शक्ति, ईएमसीएटी मोटर प्रबंधन सॉफ्टवेयर सिस्टम के माध्यम से एकीकृत, के लिए अनुमति देती है
उपयोगकर्ता को निम्नलिखित कार्य करना होगा:

• एमसीए और एमसीएसए दोनों डेटा का स्वचालित विश्लेषण।
• पावर सिस्टम मैनेजर और मोटरमास्टर प्लस सॉफ्टवेयर सिस्टम के माध्यम से पेबैक गणना।
• विद्युत मशीनरी का कमीशनिंग
• विद्युत मशीनरी का समस्या निवारण
• विद्युत मशीनरी का चलन
• विद्युत मशीनरी का मूल-कारण-विश्लेषण
• विद्युत और यांत्रिक स्वास्थ्य का संपूर्ण सिस्टम दृश्य
• एसी/डीसी सिस्टम का मूल्यांकन, ‘सॉफ्ट कपलिंग’ सिस्टम के माध्यम से लोड (यानी: एड़ी-वर्तमान ड्राइव)
• ऊर्जा अध्ययन और सर्वेक्षण.
• कंपन, इन्फ्रारेड और अन्य जैसी अन्य नैदानिक ​​तकनीकों का समर्थन करता है।

यह सब एक सरल मोटर डायग्नोस्टिक प्रणाली के माध्यम से। डेटा को हाथ से पकड़े जाने वाले डेटा संग्राहकों का उपयोग करके या कंप्यूटर या लैपटॉप के माध्यम से ‘रिमोट-ऑपरेशन’ क्षमता के माध्यम से एकत्र किया जा सकता है (सिस्टम को कंप्यूटर स्क्रीन से दूरस्थ रूप से संचालित किया जा सकता है)।

निष्कर्ष

इस ऑल-टेस्ट प्रो श्वेत पत्र का उद्देश्य ऑल-टेस्ट प्रो एमडी मोटर डायग्नोस्टिक सिस्टम की एमसीएसए क्षमताओं को प्रस्तुत करना था।
जैसा कि प्रदर्शित किया गया है, क्षमताएं इंडक्शन मोटर्स के सरल विश्लेषण से कहीं आगे जाती हैं और इसमें शामिल हैं:

• एसी मोटर्स और अल्टरनेटर
• डीसी मोटर्स और जेनरेटर
• एकल और तीन चरण प्रणाली
• एड़ी-वर्तमान ड्राइव
• परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव
• आने वाली बिजली की गुणवत्ता
• चालित भार
• बहुत अधिक

क्षमताएं इस पेपर में उद्धृत क्षमताओं से कहीं आगे निकल गई हैं।

अतिरिक्त कागजात प्रस्तुत किए जाएंगे जो बिजली की गुणवत्ता, एमसीए, एमसीएसए और लोड-संबंधित गलती का पता लगाने का उपयोग करके अवसरों की पहचान करते हैं।