-1Villamos motor diagnosztikája
Villamos motor diagnosztikája 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.
-2Villamos motor diagnosztikája
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
-3Villamos motor diagnosztikája
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 [kW] 0,6 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Uf [V] 229,8 229 229,6 228,5 229,1 226 225,4 226,5 226 224,3
If [A]
Pf [kW] 18,6 22,7 28,9 36,1 43,4 51,5 59,7 68,1 77,9 86,4
cosinus ϕ
1,5 3,1 5 6,7 8,6 10,4 12,2 14,2 16 17,9
0,43 0,67 0,82 0,87 0,91 0,92 0,93 0,93 0,94 0,94
Pvö [kW] 5,51 10,45 16,32 21,53 27,14 32,12 37,54 43,03 49,65 54,65
1,00
80
0,80
60
0,60
40
0,40
20
0,20
0
0,00
Ifázis , [A]; Pvill , [kW]
100
0
10
20
30
40
cos fi, hatásfok
Villamos motor paraméterei a tengelyen leadott teljesítmény függvényében
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.
-4Villamos motor diagnosztikája Villamos motor mért rezgésszintjei a terhelés függvényében 8
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] Drive vertical [mm/s]
Nondrive vertikal [mm/s] Drive axial [mm/s]
Drive horizontal [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.
-5Villamos motor diagnosztikája
4. ábra A villamos motor fázisáramának spektruma névleges (45kW) terheléskor Irodalomjegyzék [1] [2] [3] [4] [5] [6]
Rezgésmérések Brüel & Kjaer kiadvány, Naerum A rezgésdiagnosztika elemei Szerkesztette: Dr. Dömötör Ferenc SKF Svéd Golyóscsapágy Rt., Budaörs, 1996 Hungarian Costumer Training 2000 nov. 13-17, Zaltbommel, SKF Condition Monitoring Training Center, Zaltbommel Zaj- és rezgésmérés Ctirad Smetana Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1975 Villamos gépek zaja és rezgése Szerkesztette: Dr. Timár Peregrin László Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986 ISO- 10816-1 Mechanical vibration – Evalution of machine vibration by measurements on non-rataring partsPart 1: General guidelines
