Cải thiện độ tin cậy cơ điện bằng cách sử dụng ESA

Hình 1. Các lỗi động cơ thường gặp (CF=Tần số trung tâm, RS = Tốc độ chạy, LF=Tần số đường truyền)

Phân tích Chữ ký Điện (ESA) là công nghệ bảo trì dự đoán (PdM) sử dụng điện áp cung cấp và dòng điện vận hành của động cơ để xác định các lỗi hiện có và đang phát triển trong toàn bộ hệ thống động cơ. Các phép đo này hoạt động như bộ chuyển đổi và bất kỳ sự gián đoạn nào trong hệ thống động cơ đều khiến dòng điện cung cấp cho động cơ thay đổi (hoặc điều chỉnh). Bằng cách phân tích các biến điệu này, có thể xác định được nguồn gốc của sự gián đoạn hệ thống động cơ này. Thử nghiệm động cơ được cấp điện bằng ESA sẽ cung cấp thông tin có giá trị cho động cơ cảm ứng AC và động cơ DC, máy phát điện, động cơ rôto dây quấn, động cơ đồng bộ và động cơ máy công cụ được sử dụng để thử nghiệm, vận hành và khắc phục sự cố PdM.

Các dạng sóng dòng điện và điện áp được thu thập bằng thiết bị ESA di động, cầm tay, chạy bằng pin ALL-TEST PRO On-Line II™ (ATPOL II™), sau đó thông qua phân tích Fast Fourier, kỹ thuật viên có thể đánh giá cả dạng sóng điện và tình trạng cơ học của hệ thống động cơ.

Các lỗi hệ thống động cơ (cho dù liên quan đến nguồn điện vào, điện động cơ hoặc cơ khí động cơ, khớp nối cơ khí hoặc tải dẫn động) đều sẽ có những dấu hiệu riêng khi sử dụng kỹ thuật ESA (xem Hình 1). Do đó, với thông tin về động cơ và hệ thống động cơ, tần số lỗi liên quan sẽ được xác định và có thể đánh giá toàn bộ hệ thống.

Nhiều dấu hiệu về hiệu suất được tiết lộ trong miền thời gian và tần số cung cấp thông tin cần thiết để xác định ‘tình trạng’ của động cơ và tác động của tải được phân phối. Điều này cho phép thực sự ‘nhìn thấy’ tốc độ chạy thực, tần số trượt động cơ, tần số ăn khớp bánh răng, các bộ phận truyền động và tốc độ quay bánh răng.

Biến đổi Fourier nhanh (FFT) được sử dụng để tạo ra cả phổ tần số cao và thấp. Các đỉnh trong các quang phổ này tương ứng với tốc độ quay của các bộ phận khác nhau trong máy. Ví dụ, trong trường hợp quạt được điều khiển bởi động cơ điện qua dây đai, các đỉnh tương ứng với tốc độ động cơ, tần số đi qua cực, tốc độ quạt và tốc độ dây đai. Nếu sử dụng hộp số thay cho bộ truyền động đai thì các đỉnh phổ sẽ xuất hiện ở tốc độ quay của bánh răng và tần số ăn khớp bánh răng.

Thực hiện phân tích chữ ký điện

Dữ liệu bảng tên không bắt buộc trong quá trình thu thập dữ liệu, nhưng có thể thực hiện phân tích tự động bằng cách nhập điện áp bảng tên động cơ, tốc độ chạy, công suất định mức và dòng điện đầy tải trong quá trình phân tích. Các lỗi hệ thống cơ học phổ biến giữa động cơ và tải do hao mòn và ứng dụng bao gồm sai lệch dây đai hoặc truyền động trực tiếp, mòn dây đai hoặc miếng đệm, các vấn đề về độ căng của dây đai và mòn ròng rọc. Tải có thể có nhiều loại lỗi tùy thuộc vào loại tải. Phổ biến nhất là các bộ phận bị mòn (tức là vòng đệm), các bộ phận bị hỏng (bánh răng, quạt, cánh quạt, v.v.) và vòng bi.

Phần mềm ESA cho phép kỹ thuật viên nhập thông tin về hệ thống cơ học (xem Hình 2), sau đó các tần số liên quan sẽ được tính toán tự động (phần mềm cung cấp con trỏ để định vị các tần số này trong quang phổ). Phân tích thiết bị dẫn động bao gồm thiết bị có dây đai, hộp số và cánh quạt. Xin lưu ý rằng thông tin hệ thống cơ khí không bắt buộc phải có để phân tích cơ và điện động cơ và chỉ liên quan khi có nhu cầu phân tích tải cơ học.

Hình 2. Phần mềm Phân tích Chữ ký Điện tự động hóa việc tính toán và cung cấp con trỏ tần số

Ví dụ: hãy xem dữ liệu tần số thấp từ Quạt hút bụi 1 được điều khiển bởi động cơ cảm ứng 150 kilowatt, 400 volt, 260 amp, 1485 RPM (xem Hình 3). Lưu ý đỉnh có nhãn BLT – đây là tần số băng tải hoặc tốc độ của băng tải. Có bội số của BLT, được thể hiện trong cả hai quang phổ. Phổ thấp hơn hiển thị Đỉnh Tần số Đường truyền và có các dải biên ở hai bên của Tần số Đường truyền ở tần số BLT. Thực tế là tần số vành đai hiện diện, đặc biệt là ở mức 4,3 Amps, là rất đáng kể. Các dải bên được đánh giá dựa trên sự hiện diện của chúng. Ngoài ra, bội số của tần số vành đai – do đó, tôi nghi ngờ có một số vấn đề với bộ thu này. Tuy nhiên, kỹ thuật viên đã thu thập dữ liệu này và thực hiện phân tích ban đầu chọn giám sát máy này thay vì thực hiện kiểm tra hoặc thử nghiệm thêm.

Hình 3. Quạt hút bụi này được điều khiển bởi Động cơ cảm ứng 150 kilowatt, 400 volt, 260-amp, 1485 RPM.

Một chiếc máy cùng loại, Quạt hút bụi 2, cũng đã được thử nghiệm. Trong Hình 4, lưu ý rằng tải động cơ thấp hơn Quạt 1 (194A so với 220A), nhưng đỉnh BLT lại ở mức 8,3A; trong khi đó, Fan 1 có mức cực đại chỉ 4,3A. Từ thử nghiệm ban đầu này, chúng tôi không thể kết luận rằng đây là một vấn đề nghiêm trọng mà thay vào đó, đây là một dấu hiệu cảnh báo rằng có điều gì đó khác biệt ở chiếc máy này so với chiếc máy đầu tiên.

Hinh 4. Kết quả thử nghiệm quạt hút bụi 2.

Vì dữ liệu này được lấy trong Giai đoạn phát hiện của quy trình làm việc PdM nên bước tiếp theo là bắt đầu giai đoạn Phân tích. Là một phần của giai đoạn Phân tích, kỹ thuật viên đã kiểm tra nhanh bằng hình ảnh cả hai máy và lưu ý rằng dây đai có Quạt 2 có chuyển động dây đai quá mức so với Quạt 1. Bước tiếp theo là thực hiện một số công việc bổ sung có thể bao gồm lấy dữ liệu bổ sung với ESA hoặc đưa vào các công cụ khác như một phần của Giai đoạn phân tích.

Phần kết luận

Động cơ điện tạo ra một bộ chuyển đổi tuyệt vời khi sử dụng Phân tích chữ ký điện, vì bạn có thể đánh giá công suất vào, tình trạng điện và cơ của động cơ cũng như tải truyền động. Khi nói đến chất lượng điện, bộ điều khiển, tình trạng stato và rôto, khe hở không khí, vòng bi, căn chỉnh và tải, lỗi đang phát triển có thể được phát hiện và xác định xu hướng cho mục đích Bảo trì dự đoán – nhưng trước tiên bạn phải có thiết bị phù hợp để thực hiện Chữ ký điện Phân tích.

Câu chuyện ứng dụng này là phần một trong loạt bài gồm ba phần về việc sử dụng ESA để đánh giá tình trạng của hệ thống cơ khí điều khiển bằng động cơ.

Để biết thêm thông tin, hãy truy cập www.alltestpro.com.

Giới thiệu về ALL-TEST Pro, LLC

ALL-TEST Pro mang đến lời hứa về bảo trì và khắc phục sự cố động cơ thực sự, với các công cụ chẩn đoán, phần mềm và hỗ trợ cải tiến cho phép bạn duy trì hoạt động kinh doanh của mình.