500kW VFD-Motor-Vibrationen und -Geräusche: Wie man sie behebt

Einführung

Hallo zusammen! Heute befassen wir uns mit einem rätselhaften Fall aus der Praxis, in dem ein 500kW VFD System. Dieser Motor hatte über ein Jahr lang einwandfrei funktioniert. In den letzten sechs Monaten traten jedoch zwei Probleme auf: erhöhte elektromagnetische Geräusche (Motorgeräusche) und übermäßige Lagerschwingungen (Motorvibrationen), obwohl die Temperatur- und Stromwerte des Motors normal blieben.

Wenn es sich nicht um einen schwerwiegenden Fehler, sondern um eine systemische Rückkopplungsschleife handelt

Die Tatsache, dass das System über ein Jahr lang reibungslos funktionierte, zeigt, dass sowohl die VFD-Parameter und die Motorkonfiguration von Anfang an korrekt eingestellt waren. Das plötzliche Auftreten von Vibrationen und Geräuschen deutet eher auf einen allmählichen Degradationsprozess als auf einen einmaligen Ausfall hin - wahrscheinlich aufgrund von VFD-Oberschwingungen und induzierten Wellenspannungen/-Strömen, die sich im Laufe der Zeit ansammeln.

Grundlegende Ursache: Das Verständnis der elektrischen Erosion hinter Motorvibrationen

Bei VFD-gespeisten Motoren können Oberschwingungsspitzen vom Umrichter eine Wellenspannung induzieren, die zu einem Wellenstrom führt. Dieser Strom fließt durch die Ölfilmkondensatoren der Lager und führt zu transienten Entladungen, wenn der Ölfilm während des Betriebs durchbrochen wird.

Diese Entladungen verursachen elektrische Lichtbögen, die eine Hitze von mehr als 10.000 °C erzeugen, was zu Lochfraß an den Lagerlaufbahnen und Kugeln/Rollen führt. Im Laufe der Zeit bildet sich so das typische Waschbrettmuster, das bei Elektroerosionsschäden auftritt.

Dies führt zu:

• Rotorunwucht und Mikrooszillationen
• Magnetische Luftspaltvariation
• Instabilität des magnetischen Flusses
• Dies führt letztendlich zu mehr Motorvibrationen und Motorgeräuschen.

Dies wird zu einem Teufelskreis - der Wellenstrom führt zu Schäden, die wiederum zu mehr Vibrationen führen, die wiederum mehr Wellenstrom erzeugen.

Diagnosetipp: Verwenden Sie die Trägerfrequenz, um die Quelle zu identifizieren

Versuchen Sie, die Trägerfrequenz in den VFD-Einstellungen:

• Wenn das Geräusch reduziert ist: Wahrscheinlich handelt es sich um elektromagnetische Oberwellengeräusche, und die Lager sind noch intakt.
• Wenn die Geräusche zunehmen oder gleich bleiben: Dies deutet auf eine ernsthafte elektrische Erosion und eine Beschädigung der Lageroberfläche hin.

Drei bewährte Lösungen für Motorvibrationen durch elektrische Erosion

1.Drei bewährte Lösungen für Motorvibrationen durch elektrische Erosion

Verhindert, dass Wellenstrom durch die Lager fließt, und beseitigt so die Hauptursache für EDM-Schäden.

2.Wellenerdung installieren (z. B. Kohlebürsten)

Bietet einen niederohmigen Pfad zur Erde, der die Wellenspannung ableitet und die Lager schützt.

3.VFD-Ausgangsdrosseln hinzufügen

Unterdrückt Oberschwingungsspitzen und reduziert Spannungsreflexionen und stabilisiert den Motorbetrieb.

Zusätzliche Maßnahmen zur Kontrolle von Motorvibrationen

• Trägerfrequenz einstellen (zur Unterdrückung von Oberwellen)
• Verwendung von Schwingungsanalysetools zur Überwachung des Lagerzustands
• Verwenden Sie VFD-taugliche Kabel mit ordnungsgemäßer Erdung
• Begrenzen Sie die Länge der Motorleitungen, um Überspannungen zu vermeiden.
• Erwägen Sie Systeme zur Überwachung der Wellenspannung für die vorausschauende Wartung

Letzte Überlegungen: Motorvibrationen sind nicht immer mechanisch, sondern oft auch elektromagnetisch

Dieser Fall zeigt, dass Motorvibrationen und Motorgeräusche nicht immer durch mechanische Fehler verursacht werden. Unter VFD-gesteuerte Motoren, Sie sind häufig auf Wellenspannung, Lagerströme und elektrische Erosion zurückzuführen.

Um das Problem zu lösen, müssen Ingenieure über die Mechanik hinausblicken und eine systemweite Perspektive einnehmen, die elektromagnetische Kopplung und Resonanzrückkopplung einschließt. Nur dann können wirklich wirksame und nachhaltige Lösungen umgesetzt werden.