تشخیص جریانهای گذرنده از یاتاقان موتورها

در این مبحث شما با چگونگی تشخیص جریان های گذرنده از یاتاقان موتورها، عوامل، روش های تست و استانداردهای آن آشنا می شوید.

تشخیص جریانهای گذرنده از یاتاقان موتورها

تشخیص جریانهای گذرنده از یاتاقان موتورها

شناخت عوامل خطرساز مربوط  به ایجاد جریانهای گذرنده از یاتاقان موتورها بدلیل استفاده از درایوهای فرکانس متغیر (VFDs).

در عصر بهره وری انرژی، بیشتر مهندسان در مورد پتانسیل صرفه جویی در هزینه ها با بکارگیری درایوهای فرکانس متغیر (VFDs) و توانایی آنها برای کار با الکتروموتورها جهت مطابقت با بارهای مورد نیاز، خوشبین هستند. در حالیکه VFD ها می توانند به طور قابل توجهی هزینه های برقمصرفی را کاهش دهند، در سوی دیگر می توانند به طور چشمگیری طول عمر موتور را نیز کاهش دهند. ولتاژ شفت تولید شده بوسیله خروجی مد مشترک VFD ها منجر به قوس الکتریکی بر روی یاتاقان موتور می شود. در یک دوره زمانی کوتاه، جدای از ایرادات متعاقبی که در موتور ایجاد می گردد، به تنهایی می تواند سروصدای زیادی تولید کند.

امروزه با رشد استفاده از VFD ها در بازار، و همچنین ایرادات اثبات شده درباره ولتاژ شفت موتور، استانداردهای صنعتی به این مشکل توجه بیشتری کردند. علیرغم افزایش درک ارتباط  بین ولتاژ شفت موتور و VFDها، هنوز آگاهی کافی در بین استفاده کنندگان وجود ندارد که باعث می شود موتورهای در حال بهره برداری مشکلات مشابهی را تجربه کنند. صرف نظر از نوع راه انداز مورد استفاده در موتور، مهندسین باید از علائم وجود ولتاژ شفت و جریان یاتاقان آگاهی کافی داشته باشند. با توجه به این واقعیت که برای اکثر تاسیسات رخ دادن یک قطعی برق می تواند بسیار گران تمام شود و در برخی از صنایع خاص، مانند مراقبت های بهداشتی و یا کاربردهای هسته ای، می تواند خطرآفرین ویا تهدید آمیز باشد، تشخیص مشکل قبل از وقوع خرابی بسیار مهم است.

معرفی پدیده ولتاژ شفت

برای درک اینکه چرا در موتورهای القایی ولتاژ شفت ایجاد می شود، باید با تئوری نحوه ایجاد آن آشنا شوید. موتورهای القایی با یک میدان مغناطیسی دوار کار می کنند میدان باعث ایجاد نیرویی می شود که موتور را می چرخاند. برای ایجاد این میدان مغناطیسی، موتور باید با اتصال به یک منبع برق راه اندازی شود. متداول ترین  روش برای اتصال به منبع برق روشی است که اصطلاحا "اتصال مستقیم به برق" نامیده می شود. که در آن موتور در ولتاژ کامل به طور مستقیم از طریق یک کلید مدارشکن راه اندازی می شود. در یک موتور متصل به خط، منبع برق سه فاز است، که در آن دامنه ولتاژ تمام فاز ها یکسان است، زاویه  برداری فازها نسبت به یکدیگر 120 درجه می باشد. و جمع برداری ولتاژ فازها صفر است. در حالت ایده آل، از آنجا که مجموع ولتاژ فاز ها صفر است، جریان بسیار کمی از فریم یا بدنه موتور به زمین جاری می شود.

VFD ها  به دلیل کاهش جریان هجومی و توانایی آنها برای تنظیم سرعت موتور به تدریج در حال جایگزین شدن با راه اندازی مستقیم با ولتاژ خط هستند. برخلاف راه اندازهای مستقیم با ولتاژ خط، VFD ها در ابتدا بوسیله یکسوکننده ولتاژ AC را به DC تبدیل می کنندو درادامه به وسیله کلید زنی با سرعت بالا، ولتاژ را مجددا به AC تبدیل می کنند. از آنجا که خروجی ولتاژ VFD با استفاده از کلید زنی با سرعت بالا ایجاد شده است شکل موج به جای یک موج سینوسی شباهت زیادی به موج مربعی دارد. در نتیجه، بین ولتاژ سه فاز که به موتور اعمال می گردد یک عدم تعادل وجود دارد، که به عنوان ولتاژ مد مشترک شناخته می شود. و در شکل 1 و شکل 2 نمونه هایی از آن نشان داده شده است.

تصویر 1

تصویر 2

به محض این که موتور با یک VFD شروع به کارمی کند، عدم تعادل ولتاژ مد مشترک به دنبال مسیری به سمت زمین می گردد، و یک تزویج پارازیتی ازسیم پیچ های روتور و استاتور ایجاد می شود. هنگامی که فیلم نازک روغن در دی الکتریک گسسته می شود، سطح ولتاژ بر روی شفت موتور افزایش می یابد. مسیری که کمترین امپدانس برای جریان های نامتعادل را دارد خود یاتاقانهای موتور می باشد. ولتاژ در فرکانسهای بالا شروع به ایجاد قوص الکتریکی بر روی یاتاقانها می کند. (شکل 3)، منجر به ماشینکاری الکتریکی ناشی از دشارژ (EDM) می گردد. و براده و سوختگی فلز در سطح تماس یاتاقان ایجاد می گردد.

EDM  تخلیه قوص بر روی یاتاقان را ادامه می دهد و اغلب باعث ایجاد سر و صدای زیاد و آزار دهنده از موتور می شود. تخلیه قوص در طول فعالیت موتور به طور مداوم رخ می دهد و شروع به ذوب کردن سطح یاتاقان می کند. با گذشت زمان، در نقاط تخلیه الکتریکی سوراخ ها یا حفره هایی روی یاتاقان های موتور ایجاد می شود. اگر به درستی تشخیص داده نشود، یاتاقان های موتور آسیب خواهند دید، و در نهایت موتور بصورت کامل تخریب خواهد شد. در برخی مواقع، یک موتور جدید می تواند ظرف چند ماه تخریب شود.

عوامل خطر

توسعه برخی از سطوح جریان در یاتاقانها اجتناب ناپذیر است؛ با این حال، عوامل خطر اصلی متعددی وجود دارد که می تواند این اثر را تشدید کند. گرچه عوامل خطر زیر ممکن است شناخته شده ترین انها باشند، بسیاری عوامل دیگر نیز وجود دارند که می توانند نقش مهمی ایفا کنند.

اندازه فریم موتور - جریان های یاتاقان موتور رابطه مستقیمی با اندازه موتور دارند. مخصوصا، موتورهایی که بالاتر از 450 اسب بخار هستند، به دلیل احتمال عدم تقارن مغناطیسی در ساختمان سیم پیچ های موتور،  احتمال وجود مشکل جریان یاتاقان در آنها زیاد است. در حالیکه موتورهای بزرگ مقداری از جریان های یاتاقان موتور را تجربه می کنند، موتورهای تغذیه شده با VFD ها، بدلیل ولتاژ مد مشترک جریان گذرنده از یاتاقان بزرگتری را تحمل می کنند.

جابجایی نادرست -  گر موتور در شرایط نادرست حمل ونقل شود، در معرض خطر افزایش ولتاژ شفت قرار می گیرد. عمده آسیبها می تواند در کارخانه، در حین حمل و نقل، و یا زمانی که موتور بر روی پایه فنداسیون قرار می گیرد یا از آن جدا می شود، رخ دهد. آسیب جزئی موتور در هنگام حمل و نقل ممکن است مشکلات قابل توجهی را در عملکرد موتور ایجاد نکند؛ با این حال، احتمال کمی دارد که عدم تقارن مغناطیسی را افزایش داده و باعث افزایش جریان گذرنده از یاتاقان شود.

 

این مقاله در دست ویرایش است

نظرات کاربران

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code