Diagnostika asynchronních motorů metodou MCSA

• Foto

Velké asynchronní motory s výkony řádově stovek kW až jednotek MW jsou nasazované v různých odvětvích průmyslu, např. jako pohony ve vlastní spotřebě klasických a jaderných elektráren. Na tato zařízení jsou kladeny vysoké nároky z hlediska spolehlivosti systémů, ale i bezpečnosti provozu. V případě jejich výpadku nebo poruchy může pak dojít k velkým ekonomickým ztrátám způsobeným v případě elektráren přerušením dodávky elektrické energie do elektrizační soustavy a případně i k ohrožení bezpečnosti a zdraví osob.

FREKVENČNÍ ANALÝZA STATOROVÉHO PROUDU

Případné poruchy rotoru a statoru asynchronního motoru jsou detekovány v analyzovaném frekvenčním spektru jako specifické frekvence, zpravidla rozdílné od harmonických frekvencí, v závislosti na technickém a konstrukčním uspořádání asynchronního motoru. Pro hodnocení stavu diagnostikovaného motoru se porovnávají v proudovém frekvenčním spektru amplitudy (vyjádřené v decibelech) první harmonické s amplitudami ostatních frekvencí.

U velkých asynchronních motorů za provozu pod zatížením je zpravidla vyžadována diagnostika frekvenčních spekter statorových proudů za účelem zjištění případných poruch rotorových tyčí a excentricity rotoru. Chyba ustavení motoru se také projevuje na frekvencích blízkých frekvencím excentricity dané mechanickou vazbou motoru a zátěže a proto lze tato vyhodnocení spojit dohromady.

Analýza úrovně excentricity je řešena detekcí základních (specifických) frekvencí ve frekvenčním spektru analyzovaného proudu statoru asynchronního motoru vypočtených podle vztahu [1].

Příklad frekvenčního spektra i se zobrazenými specifickými frekvencemi, které odpovídají případné excentricitě je uveden na obr. 1.

Porucha rotorových tyčí se ve frekvenčním proudovém spektru projeví jako frekvence posunuté od základní harmonické. Specifické frekvence detekující poruchy rotorových tyčí ve frekvenčním spektru analyzovaného proudu statoru se vypočítají podle vztahu [2].

Příklad specifických frekvencí detekujících případné poruchy rotorových tyčí ve frekvenčním spektru analyzovaného proudu statoru je zobrazen na obr. 2.

METODA MCSA V PRAXI

Příklad zpraxe ilustruje provedenou diagnostiku motoru čerpadla metodou MCSA za účelem ověření aktuálního provozního stavu a případné identifikace poruchy. Ve frekvenčním spektru vypočteném z průběhu okamžité hodnoty statorového proudu motoru, zobrazeném na obr. 3, byly nalezeny výrazné amplitudy u specifických frekvencí identifikujících zvýšenou excentricitu. Tento nález byl potvrzen zvýšenou úrovní chvění motoru.

ZÁVĚR

Možnost detekce závad nebo poruch rotorů asynchronních motorů pod zatížením je pro provozovatele těchto zařízení výhodná, jednak z důvodů cenové nenáročnosti vlastní diagnostiky a jednak z důvodu možnosti včasného naplánování opravy či výměny v případě zjištění zhoršujícího se technického stavu motoru.

Literatura
[1] O. Mareček, M. Kaška: Diagnostika stavu VN asynchronních motorů měřením a analýzou elektrických veličin, sborník DEZ 2017, ISBN 978-80-554-1351-8.

MCSA asynchronous motor diagnostics
A frequency analysis of the starting current of an asynchronous motor under load, otherwise known as MCSA (Motor Current Signature Analysis), is a reliable and economically advantageous diagnostic method allowing identification of any rotor and stator faults without the need to halt the operation of the analysed motor.

Autoři

• Ing. Mareček Oto
• Kaška Miloš