PL235681B1 - Sposób diagnostyki łożysk tocznych w silniku indukcyjnym - Google Patents

Abstract

Sposób diagnostyki łożysk tocznych w silniku indukcyjnym polega na wprowadzeniu silnika w drgania promieniowe, a następnie na pomiarze oraz analizie napięcia i prądu silnika charakteryzuje się według wynalazku tym, że drgania promieniowe silnika wywołuje się poprzez wprowadzenie do napięcia wyjściowego falownika składowych, które za pośrednictwem uzwojeń stojana, poza wirującym polem magnetycznym, wytwarzają poprzeczne do niego pole magnetyczne. Jednocześnie zmienia się te dodatkowo wprowadzone składowe do napięcia i nastawia się kolejno takie częstotliwości drgań pola poprzecznego, które są równe częstotliwościom drgań mechanicznych wirnika, a które występują w wyniku różnych znanych rodzajów uszkodzeń.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób diagnostyki łożysk tocznych w silniku indukcyjnym.

Silniki indukcyjne stosowane są w ogromnej liczbie na świecie. Dlatego też ich stan jest ważny dla ekonomii przemysłu. W silniku jest szereg elementów, których wadliwa praca może zatrzymać pracę zespołu napędowego. Według wieloletnich statystyk najczęściej ulegają uszkodzeniu: łożyska, klatka wirnika, połączenia czołowe, uzwojenia stojana.

Znany jest sposób diagnostyki łożysk tocznych w silnikach indukcyjnych polegający na pomiarze i analizie wibracji. Diagnostyka wymaga bezpośredniego dostępu do silnika indukcyjnego i przytwierdzenia specjalnego czujnika, co nie zawsze jest możliwe.

Przykładowo, w przypadku uszkodzenia pierścienia wewnętrznego łożyska, znany jest sposób diagnostyki polegający na pomiarze częstotliwości związanej z tym uszkodzeniem wykorzystujący zależność:

(RPM l 60

RPM

60

D

1+—coscr -N_b ®0,6 zaś w przypadku diagnozy elementów tocznych wykorzystuje się zależność:

RPM P_d

60 B_d i ²

1—z-cos a

P] gdzie:

fin - częstotliwość charakterystyczna dla uszkodzenia pierścienia wewnętrznego f_c - częstotliwość charakterystyczna dla uszkodzenia koszyka f_b - częstotliwość charakterystyczna dla uszkodzenia kulek

RPM - prędkość obrotowa w obrotach na minutę

Nb - liczba kulek lub rolek

Bd - średnica kulki lub rolki

Pd - średnica podziałowa łożyska a - kąt naporu

Niedogodnością tego sposobu i innych znanych sposobów wykorzystywanych do diagnostyki podobnych jednostkowych zdarzeń eksploatacyjnych, jest wysoki poziom zakłóceń utrudniających skuteczną diagnostykę.

W aplikacjach, w których istnieje potrzeba regulacji prędkości obrotowej silnika indukcyjnego, wykorzystuje się falowniki trójfazowe. Trójfazowe falowniki za pośrednictwem uzwojeń stojana silnika wytwarzają wirujące pole magnetyczne. Od częstotliwości wirowania tego pola, związanej z częstotliwością napięcia na wyjściu falownika jest uzależniona prędkość obrotowa wału wirnika. Falownik może ponadto generować dodatkowe napięcie, które będzie wprowadzać silnik w drgania promieniowe.

Istota sposobu według wynalazku polega na wykorzystaniu do diagnostyki łożysk tocznych możliwości generowania przez falownik dodatkowego napięcia, które pozwala na wprowadzenie silnika w drgania promieniowe o różnej częstotliwości, której pomiar i porównanie z częstotliwościami silnika nieuszkodzonego pozwoli na precyzyjniejszą diagnozę niż z wykorzystaniem znanych sposobów.

Sposób diagnostyki łożysk tocznych w silniku indukcyjnym polegający na wprowadzeniu silnika w drgania promieniowe, a następnie na pomiarze oraz analizie napięcia i prądu silnika charakteryzuje się według wynalazku tym, że drgania promieniowe silnika wywołuje się poprzez wprowadzenie do napięcia wyjściowego falownika składowych, które za pośrednictwem uzwojeń stojana, poza wirującym polem magnetycznym wytwarzają poprzeczne do niego pole magnetyczne, przy czym zmienia się te dodatkowo wprowadzone składowe do napięcia i nastawia się kolejno takie częstotliwości drgań pola poprzecznego, które są równe częstotliwościom drgań mechanicznych wirnika, a które występują w wyniku różnych znanych rodzajów uszkodzeń.

Dzięki zjawisku rezonansu, które występuje w przypadku wprowadzenia pola magnetycznego poprzecznego o odpowiednim kącie i częstotliwości, amplitudy oscylacji mechanicznych są znacznie większe niż przy pomiarach wykonywanych bez wprowadzonego pola magnetycznego poprzecznego.

PL235 681 Β1

Tym samym składowe prądu i napięcia, korzystnie wzmocnione, pojawiające się przy uszkodzeniach łożysk, mają znacznie większą amplitudę.

Pomiary diagnostyczne powtarza się dla różnych kątów wprowadzonego pola poprzecznego drgającego z zadaną częstotliwością. Uzyskane wyniki amplitudy prądów i napięć zmierzonych na badanym silniku oraz na silnikach wzorcowych porównuje się ze sobą. W rezultacie stosunek zakłóceń do sygnałów użytecznych jest znacznie mniejszy niż w znanych sposobach, co pozwala na pomiar sygnałów diagnostycznych o mniejszej amplitudzie, a tym samym możliwym jest wykrywanie uszkodzeń już we wstępnej fazie rozwoju.

Wykorzystanie sposobu według wynalazku pozwala zatem na dokładniejsze i wcześniejsze zdiagnozowanie stanu łożysk tocznych w silniku indukcyjnym.

Wynalazek przedstawiony jest bliżej w przykładach realizacji.

Przykład 1

Diagnoza pierścienia wewnętrznego łożyska

W trakcie badania diagnostycznego nastawia się kolejno takie częstotliwości drgań pola poprzecznego, które są równe częstotliwościom drgań mechanicznych wirnika występującym pod wpływem uszkodzonego pierścienia wewnętrznego łożyska.

Częstotliwość związana z tym uszkodzeniem f_in jest określana znaną zależnością:

RPM

60

0,6

RPM gdzie:

fin - częstotliwość charakterystyczna dla uszkodzenia pierścienia wewnętrznego f_c - częstotliwość charakterystyczna dla uszkodzenia koszyka

RPM - prędkość obrotowa w obrotach na minutę

Nb - liczba kulek lub rolek

Bd - średnica kulki lub rolki

Pd - średnica podziałowa łożyska a - kąt naporu

W trakcie badań diagnostycznych porównuje się amplitudy prądów i napięć zmierzonych na badanym silniku i na silnikach wzorcowych, co pozwala na określenie stanu pierścienia wewnętrznego łożyska.

Przykład 2

Diagnoza elementów tocznych łożyska

Postępuje się jak w przykładzie 1, z tym że korzysta się z zależności:

RPM P_d

60 B_d . % ₃

1—5—cos a gdzie:

f_b - częstotliwość charakterystyczna dla uszkodzenia kulek PM - prędkość obrotowa w obrotach na minutę

Bd - średnica kulki lub rolki

Pd - średnica podziałowa łożyska a - kąt naporu

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób diagnostyki łożysk tocznych w silniku indukcyjnym polegający na wprowadzeniu silnika w drgania promieniowe, a następnie na pomiarze oraz analizie napięcia i prądu silnika znamienny tym, że drgania promieniowe silnika wywołuje się poprzez wprowadzenie do napięcia wyjściowego falownika składowych, które za pośrednictwem uzwojeń stojana, poza wirującym polem magnetycznym wytwarzają poprzeczne do niego pole magnetyczne, przy czym zmienia się te dodatkowo wprowadzone składowe do napięcia i nastawia się kolejno takie częstotliwości drgań pola poprzecznego, które są równe częstotliwościom drgań mechanicznych wirnika, a które występują w wyniku różnych znanych rodzajów uszkodzeń.