Осьтік ағынды қозғалтқыш роторларының үш негізгі ақауы: жөндеу немесе ауыстыру? Шекараларды жөндеуге арналған нақты нұсқаулық

Қуат тығыздығы, ықшам құрылымы және тамаша айналу моментінің сипаттамалары бар осьтік ағынды қозғалтқыштар жаңа энергетикалық көліктерде, өнеркәсіптік серволарда, жел энергетикасында және басқа салаларда көбірек қолданылады. Дегенмен, жұмыс уақыты жиналып, жұмыс жағдайлары күрделене түскен сайын, ротор — қозғалтқыштың негізгі айналмалы құрамдас бөлігі — сөзсіз әртүрлі ақауларға тап болады. Олардың ішінде осьтік ағын қозғалтқышының роторының беткі зақымдануы, тұрақты магнитті (магниттік болат) магнитсіздандыру және динамикалық тепе-теңдіктің бұзылуы ең көп таралған ақаулардың үш түрі болып табылады. Осы мәселелермен бетпе-бет келген кезде техникалық қызмет көрсету қызметкерлерінің негізгі мәселесі:  Қандай ақауларды жөндеуге болады? Қайсысы ауыстыруды қажет етеді? Жөндеуден кейін өнімділік пен сенімділікке кепілдік беруге бола ма?

1. Ротор бетінің зақымдануы: аздаған зақымдануды жөндеуге болады, ауыр зақым ауыстыруды қажет етеді.

1.1 Ақаулық себептері мен көріністері

Осьтік ағынды қозғалтқыш роторының беткі зақымдануы әдетте үйкеліс (статор мен ротор арасындағы үйкеліс), бөгде заттардың енуі немесе мойынтіректердің істен шығуы салдарынан ротордың батып кетуінен туындайды. Зақымдану түрін анықтау негізгі себебін анықтауға көмектеседі: егер ротордың бетінде бүкіл статор беті сызылған кезде бір ысқылау белгісі болса, ол көбінесе біліктің майысуынан немесе ротордың теңгерімсіздігінен туындайды; егер ротордың беті бүкіл шеңбер бойымен сызылған кезде статор бетінде бір ғана ысқылау белгісі болса, бұл статор мен ротор арасындағы концентристіктен, әдетте раманың және шеткі қалқанның саңылауларының деформациясы немесе мойынтіректердің қатты тозуы салдарынан туындайды.

1.2 Оны қашан жөндеуге болады?

Кішігірім бетінің зақымдалуы  әдетте жөндеуге болады. Өнеркәсіптік стандарттарға сәйкес, жөндеуден кейінгі қозғалтқыш бетінің температурасы тиісті стандарттарға сәйкес болған жағдайда статордың ішкі бетіндегі және ротордың сыртқы бетіндегі жеңіл зақымдануды жою үшін қыру немесе тегістеу әдістеріне рұқсат етіледі. Арнайы критерийлер:

• Зақымдану тереңдігі өңделетін ауқымда (әдетте 0,5 мм-ден аз) және ротор өзегінің жалпы құрылымдық тұтастығына әсер етпейді.

• Үлкен аумақта қысқа тұйықталу немесе кремний болат парақтардың балқуы орын алған жоқ. Егер өзек тістерінің локализацияланған күйіп қалуы орын алса, балқыған және балқытылған бөліктерді алып тастауға болады, ал зақымдалған жерлерді эпоксидті шайырмен жөндеуге болады.

• Жөндеуден кейін ауа саңылауының біркелкілігі әлі де дизайн талаптарына жауап бере алады және бет температурасының рейтингі қанағаттандырылады.

Жөндеу әдістеріне келетін болсақ, жеңіл сызаттар мен тот дақтарын майға батырылған жұқа зығыр шүберекпен жылтыратуға болады, оның дөңгелектігінің ауытқуы микрометр арқылы жиі тексеріледі. Білік журналының тозуы сияқты беткі зақымдануларды біріктіру үшін лазермен қаптау, щеткамен жабындау және термиялық бүрку сияқты беттік инженерлік технологияларды қолдануға болады. Бұл жөндеу процестері төмен температурада жұмыс істейді және білік деформациясын тудырмайды немесе металлографиялық құрылымды өзгертпейді.

1.3 Оны қашан ауыстыру керек?

•  Зақымдану тереңдігі тым үлкен, жобалық төзімділік ауқымынан асып түседі және жөндеуді жалғастыру негізгі құрылымды бұзады.

•  Үлкен аумақта қысқа тұйықталулар немесе кремний болат парақтардың деламиминациясы болды, бұл құйынды ток жоғалтуларының айтарлықтай артуына және ядроның қызып кетуіне әкелді.

• Ротордың өзегі түзетілмейтін құрылымдық деформацияға ұшырады, тіпті жөндеуден кейін де ауа саңылауларының біркелкілігіне кепілдік берілмейді.

• Зақым ротор негізінің құрылымындағы әлсіз нүктелерге дейін созылды және жөндеу құны ауыстыру құнына жақын немесе одан жоғары.

2. Магнитті демагнетизациялау: жеңілден орташаға дейін қайта магниттеу арқылы жөндеуге болады, ауыр жағдайда ауыстыру қажет

2.1 Магнитизацияның себептері мен механизмдері

Тұрақты магнитті демагнетизациялаудың мәні магниттік домен құрылымындағы қайтымсыз өзгеріс болып табылады, ол себебіне байланысты негізінен үш санатқа бөлінеді:

• Термиялық демагнетизация : Тұрақты магнит температурасы оның материал дәрежесінің рұқсат етілген шегінен асқанда пайда болады. Мысалы, NdFeB үшін Кюри температурасы шамамен 310°C, одан жоғары жалпы магниттік жоғалту орын алады. Эксперименттік деректер көрсеткендей, 150°C температурада 1000 сағат үздіксіз жұмыс істегеннен кейін NdFeB магниттері ағынның 3%-дан 5%-ға дейін жоғалуы мүмкін.

• Кері өрісті демагнетизациялау : шамадан тыс жүктеме немесе қысқа тұйықталу сияқты қалыптан тыс жағдайлар нәтижесінде пайда болатын кері магнит өрістері жергілікті магниттік доменді өзгертуді тудырады. Бір жаңа энергетикалық көлік қозғалтқышында 200% шамадан тыс жүктеме жағдайында магнит ағынының тығыздығы 7% -дан 12% -ға дейін төмендеді.

• Химиялық коррозияның магнитсізденуі : NdFeB материалдары ыстық және ылғалды ортада тотығады, бұл магниттік қасиеттердің біртіндеп ыдырауын тудырады. Тұзды бүрку сынақтары қорғалмаған магниттер 500 сағаттан кейін ағынның 15%-ға дейін жоғалуы мүмкін екенін көрсетеді.

Магниттердің магнитсізденгенін жергілікті жерде қалай анықтауға болады? Ең интуитивті әдіс: магнитсізденуден кейін қозғалтқыштың бос жүріс жылдамдығы айтарлықтай артады, жүктеме тогы жоғарылайды және тежеу ​​моменті төмендейді. Дәлірек анықтау үшін беттік магнит өрісінің күшін өлшеу үшін Tesla метрді (Гауссметр) пайдалану немесе артқы ЭҚК анықтау және оны бастапқы параметрлермен салыстыру қажет.

2.2 Оны қашан жөндеуге болады?

Магнитсіздендірудің жөндеуге қабілеттілігі  магнитсіздену дәрежесіне байланысты және келесі классификация негізінде бағалау ұсынылады:

Жеңіл демагнетизация  әдетте қысқа мерзімді қызып кетуден немесе шамалы артық токтан туындайды және күшті қайтымдылыққа ие. Өңдеу жоспары алдымен жылу диссипациясын оңтайландыруды, шамадан тыс жүктемені шектеуді және қуат көзін тұрақтандыруды, содан кейін ротордың тұрақты магниттерін бағытты магниттеу үшін жоғары вольтты импульстік магнитизаторды пайдалануды қамтиды. Магниттеуден кейін магнит өрісінің бастапқы мәніне қалпына келгенін Гауссметрмен тексеріңіз. Өнеркәсіптік тәжірибеге сәйкес кәсіби магниттеу жабдығы бастапқы өнімділіктің 95%-дан астамын қалпына келтіре алады.

Орташа демагнетизациялау  қозғалтқышты бөлшектеуді, тұрақты магниттерді бір-бірден сынауды, қатты магнитсізденген қондырғыларды таңдауды, дәл сол сыныптағы және өлшемдегі жаңа магниттерді бастапқы полярлыққа сәйкес байланыстыруды немесе енгізуді және толық магнитизациядан кейін бос ток, айналу моментін және тиімділік сынақтарын жүргізуді талап етеді.

2.3 Оны қашан ауыстыру керек?

Келесі жағдайлар қосымша жөндеу әрекеттерін емес, шешуші ауыстыруды талап етеді:

• Тұрақты магниттердің қалдығы жобалық мәннен 80% төмен және магниттелуден кейін номиналды өнімділікке дейін қалпына келтірілмейді.

• Магниттер құрылымдық зақымдануды (жарықтар, сынықтар, қатты коррозия) көрсетеді, сондықтан магниттелуден кейін де механикалық беріктік пен қызмет ету мерзіміне кепілдік берілмейді.

• Қайтымсыз магнитсіздену орын алды, яғни тұрақты магнит материалының өзі ескірген немесе химиялық коррозияға ұшыраған, магниттеу арқылы тұрақтылықты қалпына келтіру мүмкін емес.

•  Магнитизация қозғалтқыштың тиімділігінің күрт төмендеуіне және температураның қалыптан тыс жоғарылауына әкелді, бұл жөндеу шығындары бүкіл қозғалтқышты ауыстыру құнынан асып түседі.

3. Динамикалық тепе-теңдіктің бұзылуы: олардың басым көпшілігі жөнделетін, өте аз бөлігі ауыстыруды қажет етеді.

3.1 Ақаулық себептері және диагностикасы

Ротордың теңгерімсіздігі айналмалы машиналардағы ең көп таралған ақаулық көзі болып табылады — статистика айналмалы машиналардағы діріл ақауларының 70% ротор жүйесінің теңгерімсіздігінен туындайтынын көрсетеді. Негізгі себеп - ротордың масса центрінің геометриялық осіне сәйкес келмеуі, айналу кезінде орталықтан тепкіш инерция күшін тудыратын, радиалды тербелістің жоғарылауы және мойынтіректердің жылдам тозуы ретінде көрінетін массалық эксцентристік тудыруы.

Дегенмен, динамикалық тепе-теңдікті түзетуді орындамас бұрын, алдымен бір маңызды нәрсені жасау керек — қалыптан тыс дірілдің негізгі себебін талдау , себебі бұл динамикалық тепе-теңдік мәселесі болмауы мүмкін. Жабдықта қатты босап, резонанс, біліктердің жарылғаны, мойынтіректердің зақымдалуы, тураланбауы немесе іргетастың отыруы болса, динамикалық теңгерімді түзету күтілетін нәтижелерге қол жеткізе алмайды.

Теңгерімсіздіктің типтік діріл белгісі мынада: діріл кезеңі жұмыс жылдамдығымен синхронды (1× айналу жиілігі басым), радиалды тербеліс амплитудасы ең жоғары, ал амплитудасы мен фазасы тұрақтылық пен қайталанымдылықты көрсетеді.

3.2 Оны қашан жөндеуге болады?

Динамикалық тепе-теңдік ақауларының басым көпшілігін орнында немесе зауытта түзету арқылы қалпына келтіруге болады ., егер ротордың өзі құрылымдық зақымданбаса,

Сайттағы динамикалық теңгерімдеу  - бүгінгі күні өнеркәсіпте кеңінен қолданылатын жетілген технология. Бұл әдіс ротордың нақты жұмыс жылдамдығы мен орнату жағдайларында дірілді өлшеуді және теңгерімді түзетуді, роторды бөлшектеуді және оны зауытқа қайтаруды қажет етпестен орындайды. Ол бөлшектеу және қайта құрастыру кезінде қайталама зақымдану қаупін болдырмай, шамамен 3-5 күн уақыт пен көлік шығындарын үнемдей алады. Түзету әдістеріне, ең алдымен, ротордың құрылымы мен технологиялық талаптарға байланысты нақты таңдауы бар салмақ қосу (баланстық салмақтарды бекіту, бұрандалар, тойтару, дәнекерлеу) және салмақты жою (бұрғылау, тегістеу, фрезерлеу) кіреді.

Түзету дәлдігі ISO 1940-1 / GB/T 9239.1 стандарттарына сәйкес келеді және қалдық теңгерімсіздікті өте төмен деңгейде басқаруға болады. Дәл өндіріс сценарийлерінде динамикалық теңгерім дәлдігі G1 дәрежесіне (ISO 1940-1 стандартындағы ең жоғары дәлдік дәрежесі) жетуі мүмкін, бұл діріл қаупін тиімді жояды.

Осьтік ағынды қозғалтқыш роторының ротор дискінің жақтауы негізінен магнитті емес композиттік материалдардан жасалған және салыстырмалы түрде салмағы жеңіл. Алайда, келесі себептерге байланысты жұмыс кезінде баланс күйі өзгерген кезде, түзету одан да маңызды болады:

• Жұмыс кезінде айналмалы құрамдастардың коррозиясы, тозуы немесе масштабтауы.

•  Жаппай эксцентрикті тудыратын бөгде заттардың адгезиясы.

• Термиялық немесе механикалық деформациядан туындаған баяу өзгеретін теңгерімсіздік.

Жоғарыда аталған жағдайлардың басым көпшілігінде қалыпты функцияны кәсіби динамикалық тепе-теңдікті түзету арқылы қалпына келтіруге болады.

3.3 Оны қашан ауыстыру керек?

Келесі жағдайларда динамикалық тепе-теңдікті түзету тиімсіз және роторды ауыстыру қажет:

• Ротор білігі жарықтар немесе сынықтарды көрсетеді. Ескере кететін жайт, егер сызат көлемі білік журналының шеңберінен 10% аспаса, жөндеу дәнекерлеу, содан кейін тегіс өңдеу жалғастыра пайдалануға мүмкіндік береді; алайда, егер ол осы ауқымнан асып кетсе, білікті ауыстыру керек. Егер жарықтар білік өзегіне дейін таралса, бүкіл роторды ауыстыру керек.

• Ротордың өзегі қайтымсыз құрылымдық деформацияға немесе зақымға ұшырады және түзетуден кейін тепе-теңдік дәлдігіне әлі де кепілдік беру мүмкін емес.

• Айналмалы құрамдас бөліктер ажырап қалды (мысалы, тепе-теңдік салмағының түсуі, пышақтың сынуы) және зақымдануды қалпына келтіру мүмкін емес.

•  Бірнеше динамикалық тепе-теңдік түзетулерінен кейін діріл әлі де шектен асып кетеді, бұл ротор негізі құрылымындағы күрделі проблемаларды көрсетеді.

Айта кету керек, модульдік құрылымдық дизайнына байланысты осьтік ағынды қозғалтқыштар техникалық қызмет көрсету кезінде белгілі бір артықшылыққа ие - тек ақаулы модульді ауыстыру қажет, күрделі жөндеу қиындықтары мен техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады.

4. Қорытынды: Жөндеу мен ауыстыруды түсінуге арналған кесте

5. Техникалық қызмет көрсету бойынша ұсыныстар және алдын алу шаралары

1. Тұрақты тексеру міндетті шарт болып табылады : жоспарлы тексеру механизмін құру. Магниттік өрістің әлсіреуін мерзімді нүктелік тексерулер үшін Гауссметрді және ақауларды бастапқы кезеңдерінде жою үшін тұрақты динамикалық тепе-теңдікті сынау үшін діріл анализаторын пайдаланыңыз.

2. Әрекет ету алдында диагностикалау : Кез келген жөндеу операциясын бастамас бұрын, алдымен ақаудың себебін нақты анықтау керек. Әсіресе динамикалық тепе-теңдік мәселелері үшін алдымен мойынтіректердің зақымдануы, тураланбауы және бос болуы сияқты теңгерімсіз факторларды алып тастау керек; әйтпесе теңгерімді түзету нәтижесіз болады.

3. Қайта магниттеу кәсіби жұмысты қажет етеді : Магниттеу операциялары жоғары вольтты импульстік жабдықты қамтиды және оқшауланған және экрандалған ортада білікті мамандармен орындалуы керек. Магниттеуден кейін өнімділікті гауссметрмен тексеріп, қайта орнатқаннан кейін жүктемесіз және жүктемесіз іске қосуды орындаңыз.

4. Қайталанудың алдын алу үшін материалды жаңарту : Жоғары температура немесе жоғары діріл жұмыс жағдайлары үшін жоғары сапалы тұрақты магниттерді таңдауға басымдық беріңіз (мысалы, H, SH сериялары) және қызмет ету мерзімін ұзарту үшін магниттерге PVD алюминий жабыны немесе эпоксидті композиттік жабындар сияқты бетті қорғайтын өңдеулерді қолданыңыз.

5. Техникалық қызмет көрсетудің экономикалық бағалауы : ротор жинағын ауыстыру мен толық қозғалтқышты ауыстыру арасында шығындарды салыстыру қажет — статор орамдары әлі де жақсы күйде болғанда, бірдей үлгідегі түпнұсқа роторға ауыстыру жеткілікті, шығындар мен айналым уақыты толық қозғалтқышты ауыстыруға қарағанда жақсырақ және өнімділік жаңаға ұқсайды. Дегенмен, жөндеу құны жаңа қозғалтқыш құнының 60%-70%-ына жақындағанда немесе асқанда, қозғалтқышты толық ауыстыруға басымдық беру ұсынылады.