علت لرزش و صدای زیاد موتور الکتریکی + روشهای عیبیابی و رفع مشکل
در بسیاری از کاربردهای صنعتی و خانگی بروز ارتعاش و نویز اضافی هنگام کار الکتروموتور یک هشدار جدی محسوب می شود که نباید نادیده گرفته شود. علت لرزش و صدای زیاد موتور الکتریکی موضوعی کلیدی در دانش عیب یابی است. که بررسی روش مند آن پیش از هر اقدامی برای تعمیر ضرورت دارد چرا که این پدیده نه تنها بازدهی را به شدت کاهش می دهد بلکه در صورت بی توجهی آسیب های جبران ناپذیری به سایر بخش های سیستم وارد خواهد کرد.
علت های لرزش و صدای زیاد موتور الکتریکی
وقتی یک موتور الکتریکی سالم کار می کند حضور آن فقط با یک زمزمه آرام احساس می شود. اما روزی که این زمزمه به غرشی لرزان و صدایی ناهنجار تبدیل گردد یعنی خطری جدی در کمین است. علت لرزش و صدای زیاد موتور الکتریکی می تواند از یک پیچ شل گرفته تا خرابی قطعات حیاتی متغیر باشد عواملی که اگر نادیده گرفته شوند خاموشی ناگهانی و هزینه های سنگینی به بار می آورند. در ادامه با چند مورد از رایج ترین این دلایل آشنا شوید.
بالانس نبودن روتور(Imbalance)
یکی از شایع ترین دلایل مکانیکی لرزش موتور نامتعادلی یا بالانس نبودن روتور است. وقتی توزیع جرم در اطراف محور روتور یکسان نباشد نیروی گریز از مرکز نامتقارنی ایجاد می شود که با چرخش موتور ارتعاشاتی با فرکانس دور موتور (یک بار در هر دور) تولید می کند.
این مشکل معمولاً به دلیل ساخت نامناسب، رسوب ناهموار مواد روی روتور یا از دست رفتن قطعات بالانس کننده (مانند وزنه ها) به وجود می آید. لرزش ناشی از نامتعادلی به مرور زمان به بلبرینگ ها فشار مضاعف وارد کرده و صدایی یکنواخت و با شدت ثابت ایجاد می کند.
ناهماهنگی محورها(Misalignment)
زمانی که محور موتور و محور دستگاه متصل به آن (مثل پمپ یا کمپرسور) در یک راستای دقیق قرار نداشته باشند حالت ناهماهنگی رخ می دهد. این عیب می تواند از نوع زاویه ای یا موازی (شفت آفست) باشد. نتیجه مستقیم ناهماهنگی وارد آمدن نیروهای شعاعی و محوری به بلبرینگ ها و کوپلینگ است که لرزشی شدید و معمولاً همراه با صدای ضربه ای یا زیر ایجاد می کند. تشخیص این عیب با آنالیز ارتعاش در فرکانس دوم و سوم دور موتور امکان پذیر است.
خرابی یا فرسودگی بلبرینگ ها(Bearing Defects)
بلبرینگ ها حساسترین قطعات مکانیکی موتور هستند. با گذشت زمان، روانکاری ناکافی، ورود گردوغبار، خوردگی یا خستگی فلز باعث ایجاد خراش، پوسته پوسته شدن یا شکستن ساچمه ها و رینگ ها می شود. هر نوع نقص در سطوح غلتشی بلبرینگ، ارتعاشاتی با فرکانس بالا و صدایی مشخص (مانند خش خش، جیرجیر یا ضربات منظم) تولید می کند. این صدا اغلب با تغییر دور موتور یا اعمال بار شدت و زیروبمی متفاوتی پیدا می کند.
شل بودن اتصالات و پایه موتور(Looseness)
اگر الکتروموتوربه درستی روی فونداسیون یا شاسی بسته نشده باشد یا پیچ های پایه، پوسته یا حتی اجزای داخلی آن شل شده باشند لرزشی غیرخطی و آشفته ایجاد می شود. این نوع شل بودن به دو دسته سازه ای (مانند پایه موتور) و داخلی (مانند شل بودن صفحات استاتور) تقسیم می شود.
صدای حاصل معمولاً ضربه ای، نامنظم و همراه با تشدید در لحظات راهاندازی یا توقف است. خطرناک ترین حالت شل بودن اتصالات الکتریکی داخل جعبه ترمینال است که می تواند جرقه و صدای تق تق همراه با لرزش ایجاد کند.
نامتعادلی ولتاژ تغذیه (Voltage Unbalance)
یکی از دلایل مهم الکتریکی لرزش و صدا نامتعادلی ولتاژ سه فاز ورودی است. وقتی دامنه ولتاژ فازها با هم برابر نباشد (مثلاً به دلیل اتصال نامتعادل بارها در شبکه)، جریان های نامتعادلی در سیم پیچ های استاتور جاری می شود. این جریان ها میدان مغناطیسی دوار را دچار نوسان کرده و گشتاوری ضربانی به روتور تحمیل می کنند. نتیجه آن لرزشی با فرکانس دو برابر شبکه برق (۱۰۰ هرتز در سیستم ۵۰ هرتزی) و صدایی عمیق و هوم مانند است که موتور را بیش از حد داغ می کند.
شکستگی یا ایراد در روتور قفس سنجابی (Rotor Bar Defects)
در موتورهای القایی روتور از میله های آلومینیومی یا مسی تشکیل شده است. شکستگی یک یا چند میله یا حلقه اتصال کوتاه انتهایی باعث ایجاد قوس الکتریکی، جرقه و عدم تقارن جریان در روتور می شود.
این عیب لرزشی با فرکانس مشخص (گذر از پره ها) و صدایی شامل ضربات منظم و گاهی سوت یا خش خش تولید می کند. جالب توجه است که این لرزش در لحظه روشن شدن موتور یا تحت بار سنگین تشدید می شود و در حالت بی باری ممکن است کمتر شود.
نامرکزی فاصله هوایی(Air Gap Eccentricity)
فاصله هوایی بین روتور و استاتور باید در کل محیط دور تا دور یکسان باشد. انحراف از این حالت (اکسنتریک استاتیک یا دینامیک) باعث توزیع نامتقارن شار مغناطیسی و نیروهای شعاعی ناهماهنگ می شود. این پدیده صدایی شبیه زوزه یا ناله همراه با لرزشی با فرکانس دو برابر لغزش (۲-sf) ایجاد می کند. علت آن می تواند خمیدگی شفت، فرسود گی بلبرینگ یا مونتاژ نادرست باشد. در موارد شدید روتور به استاتور ساییده شده و صدای فلزی و خراشیدگی شنیده می شود.
تشدید مکانیکی(Resonance)
هر سازه ای دارای فرکانس طبیعی ارتعاش است. اگر فرکانس تحریک کننده (مانند دور موتور یا فرکانس گشتاور ضربانی) با فرکانس طبیعی پایه موتور، شاسی یا حتی خود پوسته موتور منطبق شود پدیده تشدید رخ می دهد. در این حالت ارتعاشات به شدت تقویت می شوند و صدایی بلند، غرش مانند و گاهی همراه با لرزش بسیار شدید حتی در حد پرتاب موتور از روی پایه ایجاد می شود. رفع این مشکل نیاز به تغییر جرم یا سختی سازه یا تغییر دور کاری موتور دارد.
خمیدگی شفت(Bent Shaft)
شفت الکتروموتور ممکن است به دلیل ضربه در حین حمل و نقل، بارگذاری نادرست یا گرمای نامتقارن دچار خمیدگی دائمی شود. خمیدگی شبیه حالت نامتعادلی عمل می کند اما با این تفاوت که لرزش آن در راستای محوری نیز بسیار شدید است. صدای حاصل معمولاً ضربه ای و با فرکانس یک برابر دور موتور همراه با نویز ناهنجار است. تشخیص دقیق آن با اندازه گیری ارتعاش محوری و مقایسه آن با ارتعاش شعاعی امکان پذیر است. موتور با شفت خمیده در دورهای بالا غیرقابل استفاده می شود.
آیا لرزش برای موتور خطرناک است؟
بسیاری از اپراتورها و تکنسین های تازه کار لرزش الکتروموتور را یک مشکل درجه دو یا یک پدیده طبیعی می دانند که با گذشت زمان خود بهخود برطرف می شود. اما واقعیت تلخ صنعتی چیز دیگری است لرزش قاتل خاموش موتورهاست.
شاید یک روز موتور با اندکی لرزش کار کند و فردای آن روز ناگهان بوی سوختگی و توقف کامل خط تولید همه چیز را فلج کند. علت لرزش و صدای زیاد موتور الکتریکی هرچه باشد خودِ لرزش هرگز بی خطر نیست.
این پدیده مانند لرز و تب در بدن انسان عمل می کند علامتی آشکار از یک بیماری داخلی که اگر درمان نشود آسیب های جبران ناپذیری به سایر اندام ها وارد می کند. از سایش سریع بلبرینگ ها گرفته تا شکست ناگهانی شفت و حتی آتش سوزی همه پیامد های احتمالی یک لرزش به ظاهر ساده هستند. در ادامه چند مورد از جدی ترین خطراتی که لرزش برای موتور الکتریکی ایجاد می کند را مرور می کنیم.
تخریب زود هنگام بلبرینگ ها
بلبرینگ ها حساسترین قطعات مکانیکی موتور هستند. لرزش مداوم، ضربات ریز و پی در پی به ساچمه ها و رینگ ها وارد کرده و باعث ایجاد حفره، پوسته پوسته شدن و در نهایت قفل شدن بلبرینگ می شود. نتیجه نهایی گرمای بیش از حد و توقف ناگهانی موتور است.
شکستگی یا خمیدگی شفت
ارتعاشات شدید به ویژه در فرکانس تشدید تنش های خستگی را روی شفت موتور اعمال می کند. این تنش ها به مرور زمان باعث ایجاد ترک های ریز، خمیدگی دائم و در بدترین حالت شکست کامل شفت در حین کار می شود که تعمیر آن بسیار پرهزینه و زمان بر است.
آسیب به سیم پیچی های استاتور و عایق ها
لرزش باعث سایش مکانیکی سیم پیچ ها با یکدیگر و با بدنه استاتور می شود. عایق سیم ها خراشیده شده و به مرور اتصال کوتاه داخلی رخ می دهد. این اتفاق معمولاً با افزایش جریان، داغ شدن بیش از حد و در نهایت سوختن کامل موتور همراه است.
خرابی کوپلینگ و ناهماهنگی ثانویه
لرزش موتور به کوپلینگ متصل شده و باعث شل شدن پیچ ها، فرسایش لاستیک های ضربه گیر و حتی شکستن پین های کوپلینگ می شود. علاوه بر این لرزش خود باعث تشدید ناهماهنگی محورها شده و یک چرخه معیوب ایجاد می کند که هر دو دستگاه (موتور و بار) را تخریب می نماید.
شل شدن اتصالات الکتریکی و خطر آتش سوزی
ارتعاش مداوم، پیچ های ترمینال در جعبه اتصالات را شل می کند. اتصال شل باعث افزایش مقاومت الکتریکی، جرقه زنی، گرمای موضعی و در نهایت ذوب شدن کابل ها یا آتش گرفتن عایق می شود. این خطر به ویژه در محیط های صنعتی با گرد وغبار قابل اشتعال فاجعه آفرین است.
کاهش راندمان و افزایش مصرف انرژی
لرزش به معنای تلف شدن بخشی از توان مکانیکی موتور به جای تبدیل آن به حرکت مفید است. موتور برای جبران این تلفات جریان بیشتری از شبکه می کشد و دمای آن بالاتر می رود. نتیجه نهایی قبض برق بالاتر، گرم شدن محیط و کاهش عمر عایق ها به ازای هر ۱۰ درجه افزایش دما نصف شدن عمر مفید موتور خواهد بود.
روش های عیب یابی لرزش و صدای زیاد موتور
در اینجا روش های اصلی عیب یابی لرزش و صدای زیاد الکتروموتور را به صورت فهرستی آوردهام.
- بازرسی چشمی اتصالات، پایه ها و فونداسیون
- شنیدن صدا با گوشی پزشکی صنعتی (استتوسکوپ مکانیکی)
- اندازه گیری لرزش با لرزش سنج (Vibration Meter)
- آنالیز طیف فرکانس ارتعاش (FFT Analysis)
- بررسی هم محوری (Alignment) با لیز یا ساعت اندیکاتور
- بلررسی بالانس روتور در محل یا روی بالانس
- اندازه گیری دمای بلبرینگ ها و سیمپیچ ها با ترموویژن
- اندازه گیری ولتاژ و جریان سه فاز (تشخیص نامتعادلی)
- تست مقاومت عایقی (مگر) برای تشخیص اتصال کوتاه
- تحلیل جریان موتور (MCA - Motor Current Analysis)
- بررسی فاصله هوایی با حسگر یا فِیلر گیج
- تست تشدید با تغییر دور موتور و مشاهده ارتعاش
جمع بندی
لرزش و صدای الکتروموتور هشداری برای مشکلات مکانیکی یا الکتریکی است که در صورت بی توجهی به خرابی های جدی مانند شکست شفت، سوختن سیم پیچ و آتش سوزی می انجامد. با روش هایی مانند آنالیز ارتعاش و بررسی ولتاژ می توان علت را یافت و از خسارات سنگین جلوگیری کرد.
انتخاب یک فروشگاه معتبر اهمیت زیادی دارد. فروشگاه الکتروموتورچند به عنوان فروشنده انواع الکتروموتور سه فاز و تک فاز، گزینههای متنوعی از موتورهای صنعتی با کیفیت را ارائه میدهد و میتواند راهنمای مناسبی برای انتخاب موتور مناسب با نیاز شما باشد.
