Testowanie silników online z analizą sygnatur elektrycznych

Testowanie silników elektrycznych on-line 101

Electrical Signature Analysis (ESA) to metoda testowania on-line, w której przebiegi napięcia i prądu są rejestrowane podczas pracy układu silnika, a następnie, za pomocą szybkiej transformaty Fouriera (FFT), przeprowadzana jest analiza widmowa za pomocą dostarczonego oprogramowania. Na podstawie tego FFT wykrywane są usterki związane z zasilaniem przychodzącym, obwodem sterowania, samym silnikiem i napędzanym obciążeniem, a następnie mogą być trendowane do celów konserwacji opartej na stanie / konserwacji predykcyjnej. Nasz konkretny przyrząd ESA jest ręczny, przenośny i zasilany bateryjnie.

Wszystkie systemy analizy ESA wymagają informacji z tabliczki znamionowej silnika dotyczących napięcia, prędkości obrotowej, prądu przy pełnym obciążeniu i mocy (lub kW). Dodatkowo można wprowadzić opcjonalne informacje, takie jak liczba prętów wirnika i szczelin stojana, numery łożysk oraz informacje o napędzanych elementach obciążenia, takie jak liczba łopatek wentylatora lub liczba zębów przekładni, aby uzyskać bardziej szczegółową i dokładną analizę.

Testy on-line pod napięciem dostarczą cennych informacji dla silników indukcyjnych AC i DC, generatorów, silników z uzwojonym wirnikiem, silników synchronicznych, silników obrabiarek itp. Ponieważ ESA jest nowością dla wielu osób, poniższy wykres ilustruje możliwości ESA w zakresie oceny głównych komponentów układu silnika.

Wykonuje również analizę jakości zasilania

• Rejestrowanie danych dotyczących jakości zasilania
• 3 kanały rejestracji napięcia i 4 kanały rejestracji prądu
• Przechwytywanie przebiegu zdarzeń ≥ ½ cyklu
• Wykrywanie zdarzeń przejściowych ≥ 8 mikrosekund
• Rejestrowanie danych energetycznych – Analiza harmonicznych do 63 (V i I)
• Wykresy fazorowe – Wstępnie ustawione i łatwe w użyciu szablony raportów
• Raportowanie oszczędności energii za pomocą funkcji analizy przed i po

Testowanie on-line z analizą sygnatur elektrycznych

ALL-TEST PRO OL II (ATPOL IITM)

• ESA
• Jakość zasilania
• Sags & Swell
• Przechwytywanie kształtu fali
• Rejestrowanie danych energetycznych

Udane zgłoszenia do ESA

• Silniki AC/DC
• Zastosowania napędów silnikowych
• Generatory/Alternatory
• Silniki trakcyjne
• Silniki do obrabiarek
• Przekładnie
• Pompy i wentylatory
• Niezawodność
• Do uruchomienia
• Rozwiązywanie problemów

Skrzynka połączeniowa ALL-SAFE PROTM umożliwia technikowi zbieranie danych testowych on-line bez otwierania panelu pod napięciem.

Automatyczne wykrywanie błędów

Poniższy przykład dotyczy silnika indukcyjnego AC z wirnikiem klatkowym

Dane zbierane są za pomocą przenośnych sond napięciowych i prądowych lub zainstalowanych na stałe skrzynek połączeniowych (ALL-SAFE PRO TM).

Zebrane dane są następnie analizowane przez dostarczone oprogramowanie.

Alarmy są wstępnie ustawione, a automatyczne szablony raportów są dostępne dla silników indukcyjnych AC, synchronicznych i DC oraz transformatorów.

Nadmierne tętnienie na tym przebiegu napięcia wskazuje na uszkodzone kondensatory w tym napędzie silnikowym z modulacją szerokości impulsu. Aby uzyskać więcej informacji na temat testowania napędów silnikowych PWM za pomocą ESA, wyślij wiadomość e-mail na adres [email protected].

Analiza mocy przychodzącej

• Współczynnik mocy
• Niezrównoważenie prądu i napięcia
• Napięcie RMS do tabliczki znamionowej
• Współczynnik szczytu i szczytu napięcia i prądu
• Impedancja fazowa
• Moc (pozorna, rzeczywista i bierna)
• Całkowite zniekształcenia harmoniczne (napięcie i prąd)

Analiza zasilania silnika

• Obciążenie do tabliczki znamionowej
• THDF (współczynnik redukcji harmonicznych transformatora)
• VDF (współczynnik obniżenia napięcia)
• Produkt THDF i VDF może być wykorzystany do obniżenia mocy.
• Moc popytu
• Całkowite ujemne, dodatnie i zerowe harmoniczne sekwencji
• Sprawność silników indukcyjnych AC i DC
  • * Może być używany z oprogramowaniem Motor Master+ Departamentu Energii USA do podejmowania decyzji o naprawie lub wymianie. MM+ obliczy również zwrot kosztów w przypadku modernizacji na silnik energooszczędny.

Analiza silnika

• Częstotliwość linii
• Prędkość biegu
• Częstotliwość przejścia biegunowego
• Zdrowie wirnika
• Szczelina powietrzna (mimośrodowość statyczna i dynamiczna)
• Niewspółmierność/nierównowaga
• Elektryczny stojan
• Stojan mechaniczny
• Stan połączenia fazowego

Oprogramowanie analityczne zapewnia funkcję porównania, w której jedno widmo może zostać nałożone na inne w celu porównania. Poniższy rysunek przedstawia widmo FFT silnika bez obciążenia, a następnie przy 75% obciążenia. Małe szczyty w kolorze niebieskim po obu stronach dużego niebieskiego szczytu znajdują się na tak zwanej częstotliwości Pole Pass. Szczyty te są spowodowane wieloma uszkodzonymi prętami wirnika.

Analiza obciążenia

System mechaniczny może być analizowany po wprowadzeniu informacji do oprogramowania

• Bezpośrednie połączenie
• Skrzynia biegów
• Pasek
• Łopatka wentylatora
• Wirnik

Więcej informacji o On-Line Analysis

Jedną z podstawowych operacji oprogramowania ATPOL II jest wykonanie procesu demodulacji pierwiastkowo-średnio-kwadratowej na sygnale nośnym linii zasilającej w celu zapewnienia wysoce czułych i selektywnych środków wyodrębniania sygnałów prądowych z obciążenia silnika. Ta demodulacja surowego sygnału prądowego usuwa duży składnik częstotliwości linii, aby umożliwić znacznie lepszy stosunek sygnału do szumu dla komponentów powodujących modulację, takich jak prędkość jazdy, przejście paska, zazębienie przekładni itp.

Liczne wskazania wydajności są ujawniane w domenach czasu i częstotliwości, które dostarczają wymaganych informacji do określenia “stanu” silnika i wpływu dostarczonego obciążenia. Pozwala to faktycznie “zobaczyć” rzeczywistą prędkość roboczą, częstotliwość poślizgu silnika, częstotliwość zazębienia przekładni, elementy układu napędowego i prędkości obrotowe przekładni.

Aby oddzielić różne częstotliwości, używana jest szybka transformata Fouriera (FFT), a wynikowe widmo częstotliwości jest wyświetlane na ekranie. Piki w tym widmie odpowiadają prędkościom obrotowym różnych komponentów maszyny. Na przykład w przypadku wentylatora napędzanego silnikiem elektrycznym za pomocą paska, wartości szczytowe odpowiadają prędkości silnika, częstotliwości przejścia biegunów, prędkości wentylatora i prędkości paska. Jeśli zamiast napędu pasowego używana jest skrzynia biegów, piki widmowe pojawią się przy prędkości obrotowej kół zębatych i częstotliwościach zazębienia kół zębatych.

Wysokości tych pików widmowych zależą od dwóch rzeczy: ogólnego poziomu prądu w silniku oraz amplitudy zakłóceń mechanicznych pochodzących z maszyny i wykrywanych przez silnik. Zakłócenia mechaniczne zaczynają się jako zmiany momentu obrotowego i kończą w silniku jako małe zmiany prędkości, które z kolei powodują małe wahania mierzonego prądu. W przypadku stałej prędkości całkowitej, zmiana wysokości wartości szczytowej prędkości wentylatora wskazywałaby na przykład na pogorszenie stanu mechanicznego wentylatora. Obserwując te zmiany, można łatwo zidentyfikować usterki, takie jak niewyważenie, niewspółosiowość, zużyte koło pasowe lub uszkodzone łożysko. W związku z tym, po okresowym zbieraniu danych, wyświetlacz częstotliwości jest wykorzystywany do monitorowania maszyn napędzanych silnikami elektrycznymi w celu wczesnego ostrzegania o potencjalnej degradacji.

Kluczowa różnica między analizą sygnatury prądu silnika (MCSA) a analizą sygnatury elektrycznej (ESA) polega na tym, że w przypadku MCSA FFT jest wykonywana tylko na przebiegu prądu, a nie napięcia. Utrudnia to łatwe i szybkie odróżnienie problemów związanych z zasilaniem od problemów z silnikiem i napędzanym obciążeniem. ESA umożliwia wyświetlanie na tym samym ekranie zarówno FFT prądu, jak i napięcia. Jest to więc tylko kwestia porównania widm FFT napięcia i prądu w celu określenia źródła usterki.

Ogólnie rzecz biorąc, jeśli wartość szczytowa jest dominująca w widmie napięcia, to jej źródłem jest napięcie przychodzące do silnika. Jeśli wartość szczytowa jest dominująca w widmie prądu, źródłem jest silnik lub obciążenie.

Wzorce błędów ESA

Typ usterki:

Mechanika stojana: CF = RS x szczeliny stojana z pasmami bocznymi LF

Mimośród statyczny CF = RS x pręty wirnika z pasmami bocznymi LF i 2LF

Mechaniczne niewyważenie / niewspółosiowość Stosowany jest zastrzeżony algorytm

Mimośród dynamiczny CF = RS x pręty wirnika Pasma boczne LF i 2LF z pasmami bocznymi RS

Stojan elektryczny (zwarcia) CF = RS x szczeliny stojana Pasma boczne LF z pasmami bocznymi RS

CF = częstotliwość środkowa RS = prędkość robocza LF = częstotliwość liniowa