مشاكل الضوضاء والاهتزاز الشائعة في المحركات الكهربائية

باعتبارها مصدر طاقة لا غنى عنه في الإنتاج الصناعي الحديث والحياة اليومية، فإن الاستقرار التشغيلي للمحركات الكهربائية يؤثر بشكل مباشر على موثوقية الأنظمة بأكملها. ومع ذلك، أثناء التشغيل لفترة طويلة، تواجه المحركات في كثير من الأحيان مشكلات مختلفة تتعلق بالضوضاء والاهتزاز. لا تؤثر هذه المشكلات على أداء المعدات فحسب، بل قد تؤدي أيضًا إلى تقصير عمر المحرك وحتى تشكل مخاطر على السلامة. تحلل هذه المقالة بشكل منهجي مشكلات الضوضاء والاهتزاز الشائعة في المحركات وتقدم حلولاً عملية.

I. مشاكل وحلول ضوضاء المحرك

تنشأ ضوضاء المحرك بشكل أساسي من ثلاثة مصادر: الضوضاء الكهرومغناطيسية، والضوضاء الميكانيكية، والضوضاء الديناميكية الهوائية.

1. الضوضاء الكهرومغناطيسية

تنشأ الضوضاء الكهرومغناطيسية من الاختلالات أو التقلبات في المجال الكهرومغناطيسي الداخلي للمحرك، والتي تظهر عادةً كصوت "طنين" عالي التردد. تشمل الأسباب الأولية ما يلي:

● عدم توازن الجهد الكهربي لإمدادات الطاقة أو تشوه شكل الموجة.

● عدم استواء الجزء الثابت-الفجوة الهوائية للجزء الدوار.

● لف الدوائر القصيرة أو الأعطال الأرضية.

● تصميم غير مناسب للدائرة المغناطيسية.

الحلول:

● استخدم مثبت الجهد الكهربي لضمان توازن الجهد الكهربي -ثلاثي الطور.

● افحص فجوة هواء الجزء الثابت-واضبطها للحفاظ عليها ضمن حدود تفاوتات التصميم.

● فحص الأشكال الموجية لإمدادات الطاقة باستخدام راسم الذبذبات وتثبيت المرشحات إذا لزم الأمر.

● إجراء اختبار العزل على اللفات وإصلاح أي أخطاء على الفور.

2. الضوضاء الميكانيكية

تنبع الضوضاء الميكانيكية في المقام الأول من الاحتكاك أو الاصطدامات داخل المكونات الدوارة، والتي تظهر عادةً على شكل أصوات صرير أو نقر. تشمل الأسباب الرئيسية ما يلي:

● تحمل التآكل أو عدم كفاية التشحيم.
● ضعف التوازن الديناميكي للدوار.

● عدم المحاذاة بين المحرك ووصلة الحمل.

● تركيب فضفاض لإطار المحرك.

الحلول:

● قم بفحص حالة المحمل بشكل منتظم وقم بوضع الشحوم ذات الدرجة المناسبة على فترات زمنية محددة.
● تصحيح عدم توازن الدوار باستخدام آلة التوازن الديناميكي.
● قم بمحاذاة المحرك والتحميل بشكل متحد المحور باستخدام أداة محاذاة الليزر.
● التحقق من إحكام مسمار الأساس وتركيب مخمدات الاهتزاز إذا لزم الأمر.

3. الضوضاء الديناميكية الهوائية

يحدث هذا في المقام الأول في المحركات أو مراوح التبريد عالية السرعة-ويظهر كصوت "أزيز". الأسباب الرئيسية تشمل:

● تصميم غير مناسب لشفرة المروحة.

● مجاري الهواء مسدودة أو مشوهة.

● أسطح خشنة على مكونات تدور بسرعة عالية-.

الحلول:

● استبدلها بمراوح محسنة-منخفضة الضوضاء.
● مجاري الهواء واضحة لضمان التهوية دون عائق.
● إجراء تلميع سطحي للمكونات الدوارة ذات السرعة العالية-.

ثانيا. مشاكل وحلول الاهتزاز الحركي

يمكن تصنيف اهتزازات المحرك حسب التردد إلى تردد-منخفض (<10Hz), medium-frequency (10-1000Hz), and high-frequency (>1000 هرتز).

1. اهتزاز منخفض التردد-

يتجلى في المقام الأول في شكل اهتزاز المحرك بشكل عام. الأسباب الشائعة:

● عدم كفاية صلابة الأساس.

● مسامير التثبيت السائبة.

● تقلبات كبيرة في عزم دوران الحمل.

الحلول:

● تعزيز هيكل الأساس لتعزيز الصلابة.
● افحص مسامير التثبيت وأحكم ربطها بانتظام.
● قم بتركيب دولاب الموازنة أو جهاز عازل على طرف التحميل.

2. اهتزاز التردد المتوسط-

يتجلى في المقام الأول في شكل ارتعاش ملحوظ في جسم المحرك. الأسباب الشائعة:

● ضعف التوازن الديناميكي للدوار.
● خلوص المحمل الزائد.
● اختلال القوة الكهرومغناطيسية.

الحلول:

● إعادة-موازنة الدوار ديناميكيًا.
● استبدل المحامل البالية واضبط الخلوص المناسب.
● فحص تناسق الملفات وجودة مصدر الطاقة.

3.-اهتزاز عالي التردد

يظهر في المقام الأول على شكل ارتعاشات موضعية عالية التردد-. الأسباب الشائعة:

● عيوب المحامل (النقر، التشظي).
● سوء ربط التروس.
● الرنين الهيكلي.

الحلول:

● استبدل المحامل التالفة ببدائل عالية الجودة-.
● ضبط خلوص شبكة التروس وأنماط الاتصال.
● إجراء تحليل مشروط لتغيير الترددات الطبيعية الهيكلية.

ثالثا. التشخيص الشامل والتدابير الوقائية

1. طرق التشخيص

● قياس قيم الاهتزازات في جميع الاتجاهات باستخدام محلل الاهتزازات.

● تحديد مصادر الضوضاء الأولية من خلال تحليل طيف الضوضاء.

● اكتشاف المناطق المحمومة المحلية باستخدام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء.

● تقييم الأعطال الكهربائية عن طريق تحليل الشكل الموجي الحالي.

2. الصيانة الوقائية

● وضع جدول تفتيش منتظم، بما في ذلك:

● فحص درجة الحرارة والضوضاء شهريًا.

● قياسات الاهتزازات ربع السنوية.

● اختبار العزل السنوي وعمليات التفتيش الشاملة.

● الاحتفاظ بسجلات تشغيل المحرك لتوثيق الأخطاء التاريخية وتاريخ الصيانة.

● تنفيذ المراقبة المستندة إلى الحالة- للمحركات الحيوية.

3. اعتبارات الاختيار والتركيب

● حدد أنواع ومواصفات المحركات المناسبة بناءً على خصائص الحمل.

● التأكد من أن قواعد التثبيت مستوية وآمنة.

● استخدم أدوات التوصيل المرنة لتقليل انتقال الاهتزازات.

● اختر محركات منخفضة الاهتزاز-والضوضاء-منخفضة للمعدات-عالية الدقة.

رابعا. توصيات لظروف التشغيل الخاصة

1. محركات الدفع ذات التردد المتغير

● معالجة المشكلات الحالية للعمود الناتجة عن تعديل PWM عن طريق تركيب محامل معزولة أو أجهزة تأريض للعمود.
● تجنب التشغيل لفترات طويلة ضمن نطاق سرعة رنين المحرك.
● اختيار محركات VFD متخصصة ذات تصميمات عازلة ومحامل محسنة لظروف التردد المتغير.

2.-المحركات عالية السرعة

● توظيف تقنيات الدعم المتقدمة مثل محامل الرفع المغناطيسي أو محامل الهواء.
● التحكم بدقة في دقة التوازن الديناميكي للدوار.
● دمج التصاميم المتخصصة المحاسبية للتأثيرات الجيروسكوبية.

3. الانفجارات-محركات مقاومة

● قم بإجراء فحص دوري لسلامة الأسطح المقاومة للانفجار-.
● استخدم محامل مقاومة للانفجارات-.
● تجنب التحميل الزائد الذي يسبب ارتفاع درجة الحرارة.

V. تحليل دراسة الحالة

أظهر محرك مضخة مياه بقدرة 380 كيلووات في مصنع للمواد الكيميائية اهتزازًا غير طبيعي. كشف التفتيش:

● وصلت سرعة الاهتزاز الأفقي إلى 7.1 ملم/ثانية (قياسي أقل من أو يساوي 2.8 ملم/ثانية).

● أظهر طيف الاهتزاز مكونات تردد الطاقة 2x بارزة.

● ارتفاع درجة حرارة الجزء الثابت موضعياً.

عملية التشخيص:

1. استبعاد فشل المحمل (تردد الاهتزاز لا يتطابق مع الترددات المميزة للمحمل).

2. كشف فحص مصدر الطاقة عن انخفاض الجهد بنسبة 5% في مرحلة واحدة.

3. كشف التفكيك عن دوائر قصر طفيفة في اللفات الثابتة.

الإجراءات العلاجية:

1. تم إصلاح خطوط إمداد الطاقة لضمان توازن الفولتية -ثلاثة الأطوار.
2. استبدال اللفات الثابتة التالفة.
3. تم إجراء إعادة معايرة التوازن الديناميكي.
4. تم تركيب معدات مراقبة الاهتزاز عبر الإنترنت.

انخفضت مستويات الاهتزاز-بعد الإصلاح إلى 1.8 مم/ثانية، مع استعادة التشغيل العادي.

خاتمة

يتطلب حل مشكلات ضجيج المحرك واهتزازه اتباع نهج منظم، مع تطبيق الضوابط عبر مراحل التصميم والتركيب والتشغيل والصيانة. من خلال أساليب التشخيص العلمي والإجراءات التصحيحية المستهدفة، يمكن إدارة معظم المشاكل بشكل فعال. تُنصح الشركات بإنشاء أنظمة شاملة لإدارة المحركات، والانتقال من الصيانة التفاعلية إلى الوقاية الاستباقية. وهذا يضمن التشغيل المستقر على المدى الطويل- لمعدات المحركات، مما يوفر دعمًا موثوقًا للطاقة للإنتاج.