چه مسائلی در کیفیت نصب باعث ایجاد صدای غیرطبیعی در موتورهای دائمی مغناطیسی (PMSM) در حین عملیات صنعتی می‌شوند؟

عدم تراز مکانیکی و نویز غیرطبیعی در موتور مغناطیس دائمی پی‌ام‌اس‌ام

عملیات تولید پیوسته به کارکرد تجهیزات چرخان تحت پارامترهای دقیق صوتی و حرارتی وابسته است. در یک واحد پردازش شیمیایی که از همزن‌های قوی برای اختلاط مواد غلیظ استفاده می‌کند، پس از راه‌اندازی سیستم محرک جدید، ناگهان پدیده‌ای از رزونانس صوتی مشاهده شد. نظارت لرزشی تشخیصی نشان داد که عدم تراز مکانیکی باعث تبدیل تعامل‌های عادی شار مغناطیسی به ارتعاشات سازه‌ای شدید و صدای سِریل بالای دسی‌بل شده است. وقتی رویه‌های نصب از تحمل‌های هندسی اساسی غفلت می‌کنند، سفتی مغناطیسی ذاتی موتور مغناطیس دائمی پی‌ام‌اس‌ام ناهنجاری‌های مکانیکی را تشدید می‌کند و نقص‌های جزئی اولیه را به اختلالات عملیاتی مخرب تبدیل می‌سازد.

تطبیق مکانیکی بین ماشین محرک‌شده و موتور مغناطیس دائمی (PMSM) نیازمند تحمل‌های دقیق‌تری نسبت به ماشین‌های القایی استاندارد است. از آنجا که روتورهای حاوی عناصر کمیاب، بدون لغزش، تحریک مغناطیسی دائمی را حفظ می‌کنند، هرگونه عدم تقارن زاویه‌ای یا موازی، شکاف هوایی را به‌صورت متقارن در سراسر محیط استاتور تغییر می‌دهد. این جابه‌جایی هندسی منجر به نیروی مغناطیسی نامتعادل شده و سطح فشار صوتی را در بازه‌های فرکانسی گسترده‌ای افزایش می‌دهد. تطبیق دقیق با لیزر این نیروها را به حداقل می‌رساند و آستانه‌های طراحی صوتی را حفظ می‌کند.

پویایی انحراف محورهای زاویه‌ای و موازی

زاویه‌دار بودن شفت باعث می‌شود که شفت روتور در هر دوران، گشتاورهای خمشی دوره‌ای را تجربه کند. در موتورهای مغناطیس دائمی (PMSM)، میدان مغناطیسی دائم با انحراف مکانیکی تعامل داشته و غرش مکانیکی را در دو برابر فرکانس کار تشدید می‌کند. جابه‌جایی موازی، بار برشی شعاعی پیوسته‌ای را علیه مجموعه یاتاقان انتهای محرک ایجاد می‌کند و باعث می‌شود عناصر غلتشی به‌صورت نامتعادل در طول مسیرهای یاتاقان حرکت کنند. انتخاب اتصال‌دهنده باید قابلیت تحمل انبساط حرارتی را داشته باشد، بدون اینکه بارهای محوری پیش‌تنیده را به مجموعه مغناطیس دائمی داخلی منتقل کند.

تخت‌بودن پایه و پدیده پاى نرم

صفحه‌های تکیه‌گاه سازه‌ای اغلب دارای پیچش‌های ریز یا پوشش‌های نامساوی رنگ هستند که با تنظیم گشتاور پیچ‌های مهاری، شرایط «پای نرم» را ایجاد می‌کنند. بستن پای موتور روی سطحی نامسطح، بدنه‌ی هسته‌ی استاتور را از حالت گرد خارج می‌سازد. در موتورهای مغناطیس دائمی (PMSM)، انحرافی به اندازه‌ی حتی ۰٫۰۳ میلی‌متر در استاتور، مقاومت مغناطیسی نامساوی‌ای در اطراف محیط روتور ایجاد می‌کند و باعث پیدایش صدای گُرُّه‌ای قابل‌تشخیص در هنگام شتاب‌گیری سرعت می‌شود. رفع شرایط پای نرم با استفاده از واشرهای فولاد ضدزنگ، تنش واردشده به بدنه را از بین می‌برد و انتشار صوتی را کاهش می‌دهد.

پدیده‌های تشدید مکانیکی در ساختارهای صفحه‌ی پایه

هر صفحه‌ی فولادی جوش‌خورده دارای فرکانس‌های تشدید طبیعی است که باید از هم‌پوشانی با فرکانس‌های چرخشی موتور و فرکانس‌های عبور قطبی جلوگیری شود. هنگامی که سفتی سازه‌ای کافی نباشد، برانگیزش روتور در یک موتور مغناطیس دائمی (PMSM) انرژی مکانیکی را مستقیماً به قاب پایه منتقل می‌کند و منجر به تابش صوتی ثانویه می‌شود. پدهای تضعیف‌کننده، تقویت‌کننده‌های سازه‌ای و پرکردن شیارها با بتن، امپدانس مکانیکی قاب نصب را تغییر می‌دهند و از افزایش سطح صدای محیطی فراتر از حد مجاز تعیین‌شده برای مرزهای کارخانه جلوگیری می‌کنند.

عدم ترازی الکترومغناطیسی و عدم تقارن شکاف هوایی ناشی از نقص‌های نصب

تأمین هم‌مرکزی مناسب در حین مونتاژ در محل، برای عملکرد پایدار موتورهای مغناطیس دائمی امری مهمی است. ایستگاه‌های صنعتی پمپاژ و آسیاب‌های سنگین، بارهای خارجی قابل توجهی را به موتورها وارد می‌کنند که نقص‌های نصب را بلافاصله آشکار می‌سازند. شرکت اِنِنگ تجهیزات پیشرفتهٔ هم‌زمان مستقیم با سرعت پایین و گشتاور بالا را عرضه می‌کند که به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند تا در برابر تغییر شکل مکانیکی در چرخه‌های کار شدید مقاومت کنند. ادغام یک موتور مغناطیس دائمی اِنِنگ موتور مغناطیس دائمی (PMSM) در خطوط تولید، پایداری مکانیکی استثنایی را در محدوده ولتاژهای ۱۱۰ ولت تا ۶۹۰ ولت تضمین می‌کند.

عدم تقارن پویا زمانی رخ می‌دهد که مرکز روتور با مرکز چرخش منطبق نباشد؛ این مسئله اغلب ناشی از نامتناسب بودن قرارگیری یاتاقان‌ها یا سفت‌شدن بیش از حد تسمه‌های محرک است. چگالی شار بالای آهنرباهای نئودیمیوم-آهن-بور، جذب مغناطیسی قوی‌ای به سمت سمت شکاف هوا با عرض کمتر ایجاد می‌کند. این نیروی پویا با هر دور چرخش تکان می‌خورد و صدای الکترومغناطیسی نوسانی تولید می‌کند که پوشش‌های صوتی سنتی در تضعیف آن ناتوانند.

تغییرات استاتیک شکاف هوا در طول نصب فلنج

دنباله‌های نادرست در سفت‌کردن فلنج‌های نصب موتور، محور روتور را نسبت به سوراخ استاتور مایل می‌کنند. یک موتور مغناطیس دائمی (PMSM) که با عدم تقارن ایستا کار می‌کند، اشباع مغناطیسی ایستا را در طول یک بخش از بسته ورق‌های استاتور نشان می‌دهد. نیروی مغناطیسی شعاعی حاصل، صدای هوایی با فرکانس پایین تولید می‌کند که از طریق مسیرهای تهویه و سازه‌های اطراف منتشر می‌شود. سفت‌کردن گشتاوری به‌صورت الگوی مورب همراه با بررسی دقیق توسط اندازه‌گیر نشان‌دهندهٔ عقربه‌ای، از مایل‌شدن زاویه‌ای در زمان سفت‌کردن پیچ‌های فلنج جلوگیری می‌کند.

خطاهای بار اولیه یاتاقان و تنگی یا شلی نامناسب پیش‌بینی‌شده در جعبهٔ نگهدارندهٔ یاتاقان

تولرانس‌های پایه‌های یاتاقان، شرایط شکاف شعاعی داخلی را در حالت تعادل حرارتی کامل تعیین می‌کنند. نصب بیش‌ازحد سفت یاتاقان در هنگام مونتاژ، عناصر غلتشی یاتاقان را فشار داده و باعث ایجاد صدای تماس شدید بین رینگ‌ها و صدای سِریش بالا‌فرکانس می‌شود. از سوی دیگر، تولرانس‌های شل در نصب، امکان چرخش رینگ خارجی درون پوشش‌های انتهایی یاتاقان را فراهم می‌کند و این امر باعث تحریک اُرتعاشات با دامنه بالا در سراسر قاب موتور دائمی مغناطیسی (PMSM) می‌شود. انتخاب صحیح میزان تداخل (Interference) عملکرد بی‌صدا و حفظ یکپارچگی روغن‌کاری بلندمدت را تضمین می‌کند.

استانداردهای معتبر و معیارهای انطباق نظارتی

انتشارات صوتی و ارتعاشات مکانیکی در نصب‌های صنعتی باید مطابق با معیارهای جهانی استاندارد باشند. کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک با استاندارد آی‌ئی‌سی ۶۰۰۳۴-۹، حدود قابل قبول توان صوتی را تعیین کرده و روش‌های آزمون دقیقی را برای ماشین‌های الکتریکی دوار در طیف‌های مختلف اندازه‌گیری قاب تعریف نموده است. در همین حال، استانداردهای ایزو ۱۰۸۱۶-۳ و ایزو ۲۰۸۱۶-۳ آستانه‌های شدت ارتعاش را برای ماشین‌هایی که در شرایط جفت‌شده کار می‌کنند، رده‌بندی می‌کنند.

بر اساس استاندارد ایزو ۱۰۸۱۶-۳، موتورهای صنعتی جدید با نصب سفت باید در محدودهٔ منطقهٔ الف کار کنند و سرعت ارتعاش آنها باید کمتر از ۱/۴ میلی‌متر بر ثانیه (RMS) باشد. هنگامی که خطاهای نصب باعث افزایش ارتعاش به منطقهٔ جیم یا دلتا (بیش از ۴/۵ میلی‌متر بر ثانیه RMS) شود، فرسایش تسریع‌شدهٔ رینگ‌های بلبرینگ و پیوند آهنرباهای دائمی رخ می‌دهد. علاوه بر این، استاندارد اُشا (OSHA) شمارهٔ ۱۹۱۰/۹۵ حداکثر مجاز قرار گرفتن پیوسته در معرض صدا را در سطح ۹۰ دسی‌بل A (dBA) در طول یک شیفت هشت‌ساعته تعیین می‌کند؛ بنابراین کاهش صدا در اتاق‌های موتورهای پرظرفیت از نظر قانونی الزامی است. انطباق هر موتور آهنربای دائمی (PMSM) با استانداردهای اِن‌اس‌آی/اِی‌اس‌اِی S2.75، رعایت مقررات سلامت شغلی و قوانین حفاظت مکانیکی را تضمین می‌کند.

راهنمای جامع نصب و نگهداری

پروتکل‌های تأیید پیش از نصب

پیش از بولت‌کردن تجهیزات به پی‌ها، مهندسان باید باید اندازه‌گیری کنند ساعت اندازه‌گیری انحراف عقبی با استفاده از نشانگرهای آزمون دیال کالیبره‌شده. مجموع انحراف نشان‌داده‌شده روی امتداد شافت موتور مغناطیس دائمی (PMSM) هرگز نباید از ۰٫۰۱۵ میلی‌متر بیشتر شود. تکنسین‌ها باید تختگی پایه را با استفاده از لبه‌های مستقیم دقیق یا ابزارهای ترازسنج نوری بررسی کنند و اطمینان حاصل کنند که هم‌صفحه‌بودن در سراسر تمام پدهای نصب در محدودهٔ ۰٫۰۵ میلی‌متر باشد تا از ایجاد تنش‌های داخلی جلوگیری شود.

مشخصات دقیق اتصال‌دهنده‌ها و گشتاور پیچ‌ها

از تجهیزات ترازدهی لیزری برای تنظیم همزمان انحراف زاویه‌ای و شعاعی در محورهای افقی و عمودی استفاده کنید. پیچ‌ها باید در چند مرحله با استفاده از آچارهای گشتاور کالیبره‌شده و مطابق با رده‌های استاندارد ۸٫۸ یا ۱۰٫۹ پیچ‌ها سفت شوند. اتصال‌دهنده‌های انعطاف‌پذیر باید فاصلهٔ محوری تعیین‌شده را حفظ کنند تا اجازه دهند روتور به‌دلیل انبساط حرارتی منبسط شود، بدون اینکه نیروی فشاری به بلبرینگ‌های هل‌دهندهٔ داخلی موتور مغناطیس دائمی (PMSM) وارد کند.

نگهداری دوره‌ای و نظارت تشخیصی

اجراي نظارت ماهانه بر طيف صوتي و جمع‌آوري داده‌هاي ارتعاش سه‌محوره از تمام پایه‌های یاتاقان. تحلیل طيف فرکانسی، قله‌های نامتعادلی مکانیکی را از صداهاي نقص یاتاقان با فرکانس بالا يا هارمونيک‌هاي عبور قطب الکترومغناطيسي تمييز مي‌كند. تنظيم مجدد گشتاور پیچ‌های پایه در فواصل زمانی مشخص و بررسی پایه‌ای تركیب روغن روان‌کننده، عملکرد قابل اعتماد را در طول برنامه‌های تولید صنعتی طولانی‌مدت تضمین می‌کند.

برای بازرسی پیکربندی‌های خاص آهنربای دائمی، طرح‌های صنعتی موجود را در کاتالوگ محصولات ENNENG مرور کنید و گزینه‌های سیستمی را از طریق راه‌حل‌های موتوری ENNENG .

مهندسین صنعتی و مدیران کارخانه که به دنبال ارتقای کارایی موتور یا رفع ناهنجاری‌های صوتی مزمن هستند، دعوت می‌شوند تا مشخصات فنی دقیق را برای بررسی مهندسی تخصصی ارسال نمایند.

• واتس‌اپ: +۸۶ ۱۸۵۶۲۷۸۰۲۲۸
• پست الکترونیکی: [email protected]
• تلفن: +۸۶ ۵۳۲ ۶۶۰۰۰۵۵۹
• آدرس:  پارک صنعتی انرژی جدید و مواد جدید هایچوانگ، خیابان راهنمایی شماره ۱، منطقه لی‌چانگ، شهر قینگ‌داو، استان شاندونگ، چین
• وبسایت: global.ennengmotor.com

F AQ

پ: چرا موتور آهنربای دائمی (PMSM) پس از تعویض تسمه، غرش بلندتری تولید می‌کند؟

الف: تنظیم نادرست کشش تسمه، بار شعاعی اضافی قابل توجهی را بر امتداد محور وارد می‌کند و روتور را به‌صورت جزئی از مرکز مغناطیسی‌اش منحرف می‌سازد. این انحراف مکانیعی، عدم تقارن پویای شکاف هوا را ایجاد می‌کند که نیروی مغناطیسی نامتعادل را تشدید کرده و فرکانس‌های تشدید هسته استاتور را تحریک می‌کند. بررسی کشش تسمه با استفاده از گیج‌های فرکانس صوتی، تقارن تعیین‌شده را بازیابی کرده و انتشار صوتی غیرعادی را ساکت می‌کند.

پ: آیا تنظیمات درایو فرکانس متغیر می‌تواند سبب ایجاد صدای مکانیکی در موتور مغناطیس دائمی (PMSM) شود؟

الف: عدم تطابق پارامترهای درایو به‌طور مستقیم بر آکوستیک موتور تأثیر می‌گذارد. فرکانس‌های حامل زیربهینه یا ضرایب تناسبی-انتگرالی حلقه جریان به‌درستی تنظیم‌نشده، نوسانات جریانی ایجاد می‌کنند که به نوسانات گشتاوری با فرکانس بالا تبدیل می‌شوند. هنگامی که این نوسانات الکترومغناطیسی با فرکانس‌های تشدید سازه‌ای پوسته موتور هم‌فاز شوند، صدای سِریش‌مانند شنیده می‌شود. تغییر فرکانس‌های حامل اینورتر به‌گونه‌ای که از فرکانس‌های طبیعی سازه فاصله بگیرند، به‌طور مؤثر این صدا را کاهش می‌دهد.

پرسش: شرایط «پا‌ی نرم» چگونه موتور مغناطیس دائمی (PMSM) را به‌صورت دائمی آسیب می‌زند؟

پاسخ: تماس نامساوی پایه‌ها هنگام تنظیم بولت‌های محکم‌کننده، هندسه استوانه‌ای پوسته استاتور را تحریف می‌کند. این تحریف ساختاری، فاصله‌های نامساوی در شکاف هوایی ایجاد کرده و حلقه‌های خارجی یاتاقان‌ها را فشار می‌آورد؛ در نتیجه خستگی مکانیکی و گرمایش موضعی شتاب می‌گیرد. در طول زمان، تنش‌های دوره‌ای ناشی از این وضعیت، باعث ترک‌خوردگی سطح جاده یاتاقان و از دست دادن مغناطیس دائمی در نقاط داغ متمرکز می‌شود.