موتورهای الکتریکی در به حرکت درآوردن اکثر ماشین‌‌آلات، هدایت خطوط تولید، حرکت نوارهای نقاله و حرکت مفاصل رباتیک، و مواردی از این دست، نقش دارند. این گونه از موتورها تجهیزاتی پیچیده و فنی هستند و حفظ عملکرد آنها در بالاترین سطح، معادل تضمین روان کارکرد کل عملیات واحد صنعتی ما است.
در این بین چالش واقعی صنایع در سراسر جهان، حفظ کارکرد خطوط تولید بدون خرابی‌های غیرمنتظره و توقف‌های برنامه‌ریزی نشدهٔ تجهیزات است.
به یاد داشته باشید که هم مشکلات مکانیکی و هم الکتریکی می‌توانند منجر به خرابی موتورها شوند. و برخورداری از دانش صحیح در مورد علل اصلی هر خطا می‌تواند تفاوت بین توقف‌های پرهزینه و افزایش زمان بهره‌برداری دارایی‌ها را عیان سازد.
مشکلات منجر به خرابی موتورهای الکتریکی و اجزای آنها می‌توانند ماهیت‌های مختلفی داشته باشند. با این حال، بسیاری از سازمان‌ها با داشتن کارکنان آموزش‌دیده و اتخاذ برنامه‌های نگهداری و تعمیرات مؤثر، مانند سیستم‌های پایش وضعیت قادر به پیش‌بینی مشکلات احتمالی قابل اجتناب هستند.
ماژول‌های نرم افزار نگهداری و تعمیرات پگاه آفتاب
فهرست مطالب
۱. ناترازی
ناترازی (Misalignment) زمانی رخ می‌دهد که محور محرک موتور به درستی با بار تراز نشده باشد یا قطعه‌ای که موتور را به بار متصل می‌کند ناترازی داشته باشد.
این اتفاق منجر به تنش مکانیکی، افزایش سایش موتور و بار مکانیکی ظاهری می‌شود. نتیجه دیگر ناترازی، افزایش لرزش در بار و موتور است.
ناترازی را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد: ناترازی موازی (Parallel)، ناترازی زاویه‌ای (angular) و ناترازی ترکیبی. ناترازی موازی یا شعاعی (radial)، همانطور که از نام آن پیداست، زمانی رخ می‌دهد که خطوط مرکزی موازی باشند اما هم‌مرکز با یکدیگر نباشند.
ناترازی زاویه‌ای یا محوری (axial) از زاویه‌ای که بین خطوط مرکزی محور تشکیل می‌شود، مشاهده می‌شود و این خطوط مرکزی یکدیگر را قطع می‌کنند .در این ناترازی خطوط مرکزی محورها تقاطع دارند اما موازی هم نیستند.
آخرین و رایج‌ترین نوع از این سه نوع، ناترازی ترکیبی است که هم انحراف موازی و هم زاویه‌ای در خط مرکزی را به همراه دارد.
شکل ۱: انواع ناترازی در موتورهای الکتریکی
علاوه بر سایش اجزای محرک، ناترازی همچنین می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند خرابی زودرس، کاهش ظرفیت تولید، کوتاه‌تر شدن عمر تجهیزات، کاهش راندمان ماشین و افزایش مصرف انرژی آن شود.
۲. اضافه بار عملیاتی
اضافه بار زمانی رخ می‌دهد که از یک موتور بیش از گشتاور اسمی آن انتظار داشت، و این بدین معنی است که جریان عملیاتی الکتریکی بالاتر از حد معمول است که باعث گرم شدن بیش از حد موتور می‌شود.
یک موتور با اضافه بار علائمی مانند مصرف بیش از حد جریان، گرم شدن بیش از حد و گشتاور ناکافی دارد. این‌ها موارد برخی از دلایل اصلی خرابی زودرس و سایش موتور (engine wear) هستند.
شکل ۲: اضافه‌بار عملیاتی
به همین دلیل، عمر تجهیز کاهش می‌یابد و دستگاه حفاظتی موتور می‌تواند فعال شود که باعث توقف عملیات و توقف‌های برنامه‌ریزی نشده می‌شود.
۳. لقی پایه (Soft Foot)
شرایط لقی پایه زمانی رخ می‌دهد که پایه‌های اتصال یک موتور یا قطعه محرک هم سطح نباشند یا خود سطح هموار نباشد. این می‌تواند ناترازی و تنش‌های مکانیکی را در هر دو محور موتور و بار آن ایجاد کند.
اگر پایه‌های یک موتور متعادل نباشند، عملی مانند سفت کردن پیچ‌های اتصال می‌تواند تنش‌های مکانیکی ناترازی جدیدی ایجاد کند. یکی از راه‌های تشخیص مشکل، نگاه کردن به پیچ‌های اتصال و پایه ماشین است: لقی پایه اغلب بین دو پیچ اتصال و در موقعیت مورب ظاهر می‌شود.
شکل ۳؛ لقی پایه در موتورهای الکتریکی
دو نوع لقی پایه وجود دارد. یک، لقی پایهٔ موازی که زمانی رخ می‌دهد که یکی از پایه‌های اتصال بالاتر از بقیه قرار دارد. دو، لقی پایهٔ زاویه‌ای که زمانی رخ می‌دهد که یکی از پایه‌های اتصال یا صفحات پایه موازی سطح اتصال نباشند.
برای جلوگیری از این اتفاق، مهم است که موتور و بار آن به گونه‌ای نصب شوند که قرار گرفتن آنها باعث هیچ لرزش اضافی در تجهیز و هیچ انتقال تنشی به موتور نشود.
۴. سایش یاتاقان
خرابی یاتاقان‌ها می‌تواند به دلایل مختلفی رخ دهد، از جمله بار سنگین‌تر از بار پیش‌بینی‌شده، روانکاری ناکافی، آب‌بندی ناکافی یاتاقان، ولتاژهای القایی شفت، ناترازی، آلودگی و غیره.
به طور کلی، می‌توانیم خرابی‌های یاتاقان را به پیش از بهره‌برداری و حین بهره‌برداری از موتورها طبقه‌بندی کنیم. تمام مشکلات پیش از بهره‌برداری، آسیب‌هایی هستند که ممکن است قبل یا در حین نصب یاتاقان رخ دهند، مانند: ناترازی استاتیک، تنظیم نادرست شفت و محفظه یاتاقان، پایه یا صندلی معیوب یاتاقان روی شفت‌ها و محفظه‌های یاتاقان، جابه‌جایی، ذخیره‌سازی، تنش بیش از حد ناشی از عبور جریان الکتریکی در یاتاقان و حمل و نقل و غیره.
از سوی دیگر، خرابی‌های حین بهره‌برداری اساساً شامل روانکاری یا آب‌بندی ناکافی، فرسایش کاذب (false brinelling)، خستگی مواد (material fatigue)، مقاومت کم، نشتی جریان (به دلیل عبور جریان الکتریکی از یاتاقان) و ناترازی عملیاتی است.
شکل ۴؛ متداول‌ترین خرابی‌ها در یاتاقان‌های صنعتی
خرابی‌های یاتاقان اغلب یک اثر آبشاری ایجاد می‌کنند و خرابی موتورهای الکتریکی را تسریع می‌کنند. اگر می‌خواهید در مورد رایج‌ترین دلایل خرابی یاتاقان بیشتر بدانید، استاندارد بین المللی ایزو ۱۵۲۴۳ به فارسی (حالات خرابی یاتاقان‌های غلتشی) را بخوانید.
ایزو ۱۵۲۴۳ را به فارسی با کلیک روی تصویر دریافت کنید
۵. عدم تعادل شفت
این نوع عدم تعادل زمانی رخ می‌دهد که یک قسمت دوار از مرکز یک جرم در محور دوران قرار نداشته باشد. این توزیع نامتعادل جرم، باعث تولید نیروی گریز از مرکز می‌شود که به یاتاقان‌ها منتقل شده و می‌توانند به قطعات یک موتور الکتریکی آسیب برسانند و منجر به کوتاه شدن عمر تجهیز شوند.
عدم تعادل می‌تواند ناشی از تجمع خاک، کمبود وزنه‌های تعادل‌بخش، توزیع نامتعادل جرم در سیم‌پیچ‌های موتور و تغییرات تولید، و عوامل دیگر باشد.
این نوع نقص را می‌توان به استاتیک، جفت یا دینامیک تقسیم کرد. در عدم تعادل استاتیک، محور اصلی و محور چرخش ماشین موازی هستند، اما متقارن نیستند.
شکل ۵؛ عدم تعادل استاتیک شفت
در عدم تعادل جفت، محورها موازی نیستند، اما در مرکز ثقل روتور تقاطع بین آنها وجود دارد.
شکل ۶؛ عدم تعادل زوجی شفت
و در پایان، عدم تعادل دینامیک ترکیبی از استاتیک و جفت است، جایی که محور اصلی و محور چرخش نه موازی هستند و نه تقاطع دارند.
شکل ۷؛ عدم تعادل دینامیک شفت
نتیجهٔ اصلی در اینجا سایش زودرس در اجزای انتقال مکانیکی است که منجر به خرابی تجهیز می‌شود.
۶. شل شدن شفت
هنگامی که سایش بیش از حد بین قطعات تجهیز وجود داشته باشد، شل شدگی شفت رخ می‌دهد. مثلاً بین پایه و ستون یا عناصر ثابت و دوار. شل شدن مکانیکی را می‌توان به سه نوعA ،B و C تقسیم کرد.
نوع A یا شل شدن ساختاری، ناشی از ضعف در پایه، ستون یا فونداسیون تجهیز است. این اتفاق معمولاً ناشی از اعوجاج قاب تجهیز یا پایه، فرسایش ملات یا تکیه‌گاه زمینی یا شل شدن پیچ‌های نگهدارنده پایه است. این نوع شل شدن خود را در طیف به صورت یک موج پالس در هر دوران نشان می‌دهد:
شکل ۸؛ شل شدن ساختاری نوع A
شل شدن نوع B خود را با پیچ‌های شل در پایه پشتیبان، ترک در پایه یاتاقان و یا در قاب اسکید نشان می‌دهد. در طیف، به عنوان یک موج زمانی از دو پالس در هر دوران ظاهر می‌شود:
شکل ۹؛ شل شدن شفت نوع B
شل شدن نوع C به دلیل تناسب نادرست بین قطعاتی که نیروهای دینامیکی روتور را تشکیل می‌دهند، رخ می‌دهد. این اتفاق می‌تواند باعث شل شدن بیش از حد بین یاتاقان و بازوی آن، شل شدن روتور روی یک شفت خاص یا شل شدن بوش روی کاور شود.
شکل ۱۰؛ شل شدن شفت نوع C
در طیف مشاهده‌شده، سطح نویز بالایی وجود دارد که نشان‌دهنده شل بودن قطعات است؛ به همراه چندین هارمونیک که بیانگر پاسخ‌های غیرخطی این قطعات شل هستند. برخلاف امواج نوع A و B، چرخش امواج زمانی مربوط به شل‌شدگی نوع C الگوی تکراری خاصی را دنبال نمی‌کند و به صورت نامنظم ظاهر می‌شود.
۷. اضافه ولتاژ
اضافه ولتاژ، منشأهای مختلفی دارد. به عنوان مثال روشن یا خاموش شدن بارهای مجاور یا بانک‌های خازنی برای تصحیح ضریب توان، می‌توانند باعث بروز اضافه ولتاژ در سیستم‌های توزیع شوند.
آنها می‌توانند به دستگاه‌های متصل به مدار آسیب برسانند، آنها را موجب خوردگی آنها شوند یا حتی باعث خرابی عایق سیم‌پیچ موتور شوند. این موضوع منجر به خرابی زودرس موتور و توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده می‌شود.
از آنجایی که علائم می‌توانند خود را به روش‌های بسیار متفاوتی نشان دهند، یافتن منبع مشکل می‌تواند دشوار باشد. این افزایش ولتاژها از نظر دامنه و فرکانس متفاوت هستند، اما بسیار نادر هستند.
شکل ۱۱؛ اضافه ولتاژ
۸. اعوجاج هارمونیک
اعوجاج هارمونیک کل (THD) یک جریان در سیستم‌هایی که به بارهای الکترونیکی سرویس می‌دهند، طبیعی است. برای تحلیل اینکه آیا این رخداد‌ها غیرعادی هستند یا خیر و این که آیا می‌توانند به تجهیز شما آسیب برسانند، لازم است منبع اعوجاج‌ها را بررسی کنید.
هر هارمونیک دارای سطح قابل قبول متفاوتی از اعوجاج است که توسط استانداردهایی مانند IEEE 519- 1992 تعریف شده است.
در این مورد، اعوجاج‌های هارمونیک اجزای فرکانس بالای یک سیگنال الکتریکی یا منابع اضافی ناخواسته ولتاژها یا جریان‌های AC هستند که به سیم‌پیچ‌های موتور تأمین نیرو می‌کنند.
این انرژی برای چرخاندن شفت موتور استفاده نمی‌شود، بنابراین در یاتاقان‌ها گردش می‌کند، که باعث تلفات انرژی داخلی و تولید گرما می‌شود. با گذشت زمان، این می‌تواند باعث کاهش توانایی عایق‌بندی سیم‌پیچ‌ها شود.
در نتیجه، مشکلاتی مانند افزایش دمای عملیاتی تجهیز، کاهش تدریجی راندمان موتور و افزایش هزینه‌های نگهداشت را مشاهده می‌کنیم.
شکل ۱۲؛ اعوجاج هارمونیک در موتورهای الکتریکی
۹. جریان سیگما یا جریان‌های جریان‌های سرگردان
جریان‌های سیگما، جریان‌های سرگردانی هستند که در یک مدار الکتریکی گردش می‌کنند. جریان‌های سرگردان توسط فرکانس سیگنال، سطح ولتاژ، خازن‌ها و القاها در هادی‌های الکتریکی تولید می‌شوند. هنگام گردش در سیستم‌های حفاظت زمینی، می‌توانند باعث قطع زودهنگام و حتی گرمای بیش از حد در سیم‌پیچ‌های موتور شوند.
این جریان‌ها در کابل‌های موتور یافت می‌شوند و مجموع جریان سه فاز در هر لحظه را نشان می‌دهند.
برای جلوگیری از این مشکل، سعی کنید از هادی‌های با اندازه مناسب و با کیفیت استفاده کنید و سعی کنید از جوشکاری نامناسب روی هادی خودداری کنید.
۱۰. فازهای نامتعادل
برای حفظ عملکرد صحیح موتورهای الکتریکی، سه فاز تغذیه استاتور باید متعادل باشند. عدم تعادل در امپدانس یا توزیع بار می‌تواند باعث اختلال در این تعادل شود.
در صنعت، اکثر سیستم‌های توزیع سه فاز به بارهای تک فاز سرویس می‌دهند. هنگامی که عدم تعادل در توزیع بار امپدانس رخ می‌دهد، این مشکل می‌تواند در سه فاز پخش شود و جریان بیش از حد ایجاد کند که دمای کار را افزایش می‌دهد.
خطاهای احتمالی ممکن است در کابل‌کشی به موتور، پایانه‌ها در موتور و احتمالاً خود سیم‌پیچ‌ها وجود داشته باشد. این خرابی می‌تواند منجر به تنش در هر یک از مدارهای فاز در یک سیستم قدرت سه فاز، گرم شدن بیش از حد و مشکلاتی در عایق‌بندی سیم‌پیچ‌های موتور شود.
شکل ۱۳؛ فازهای نامتعادل در موتورهای الکتریکی
