Theo Bộ Năng lượng (DOE) Hoa Kỳ, các hệ thống động cơ thiết yếu cho hoạt động của hầu hết mọi nhà máy, chiếm 60% đến 70% tổng lượng điện được sử dụng. DOE cũng xác định biến tần (VFD) là nguồn tiết kiệm chi phí đáng kể cho nhà máy. Nên việc truyền động được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp và nhà máy không phải điều ngạc nhiên. Để đảm bảo thời gian hoạt động cho những hệ thống truyền động này, bảo trì và khắc phục sự cố là ưu tiên.
Những thách thức khi kiểm tra truyền động
Khắc phục sự cố và kiểm tra truyền động, còn gọi là biến tần (VFD), truyền động biến tốc (VSD) hoặc bộ điều chỉnh tốc độ động cơ (ASD) thường do chuyên gia thực hiện bằng cách sử dụng nhiều thiết bị kiểm tra, bao gồm dao động ký, đồng hồ vạn năng kỹ thuật số hoặc dụng cụ kiểm tra khác.
Kiểm tra sử dụng quy trình loại bỏ cũ có thể bao gồm một số lần thử và lỗi. Do mức độ phức tạp của các hệ thống truyền động, kiểm tra thường diễn ra hàng năm trừ khi hệ thống bắt đầu hỏng. Xác định xem cần kiểm tra ở đâu có thể khó thực hiện do thường không có đầy đủ hoặc thiếu lịch sử làm việc của thiết bị. Lịch sử này bao gồm tài liệu kiểm tra và phép đo cụ thể được thực hiện trước đó, công việc đã hoàn thành hoặc tình trạng của các thành phần riêng lẻ sau khi kiểm tra.
Hình 1. Thách thức khi kiểm tra truyền động
Những tiến bộ trong công nghệ kiểm tra đã loại bỏ một số những thách thức này. Dụng cụ mới hơn, chẳng hạn như máy phân tích biến tần Fluke MDA-510 và MDA-550 được thiết kế để thực hiện kiểm tra biến tần hiệu quả và chuyên sâu với khả năng lập hồ sơ từng bước trong quy trình. Những báo cáo này có thể được lưu và so sánh với kiểm tra sau đó để có bước tranh tổng quan hơn về lịch sử bảo trì truyền động.
Một cách dễ dàng hơn để khắc phục sự cố VFD
Kết hợp các chức năng của đồng hồ đo, dao động ký cầm tay và bộ ghi có hướng dẫn từ huấn luyện viên lành nghề, những máy phân tích biến tần nâng cao này sử dụng gợi ý trên màn hình, sơ đồ thiết lập rõ ràng và chỉ dẫn từng bước do các chuyên gia về truyền động viết nhằm hướng dẫn bạn thực hiện các kiểm tra thiết yếu.
Hình 2. Kết hợp các chức năng của đồng hồ đo, dao động ký cầm tay và bộ ghi có hướng dẫn từ huấn luyện viên lành nghề
Phương pháp phân tách và đơn giản hóa kiểm tra phức tạp mới này cho phép chuyên gia truyền động có kinh nghiệm làm việc nhanh chóng và tự tin để có thông tin chi tiết họ cần. Phương pháp này cũng cung cấp cách bắt đầu phân tích biến tần nhanh hơn cho các kỹ thuật viên ít kinh nghiệm hơn.
Việc tìm ra nguyên nhân gốc rễ của lỗi hệ thống truyền động hoặc thực hiện kiểm tra bảo trì phòng ngừa định kỳ tốt nhất nên được thực hiện bằng một bộ các bài kiểm tra và phép đo tiêu chuẩn tại các điểm chính trong hệ thống. Bắt đầu với đầu vào điện, các bài kiểm tra chính với kỹ thuật và tiêu chí đánh giá phép đo khác nhau được hoàn tất thông qua hệ thống, kết thúc ở đầu ra.
5 điểm đo chính hỗ trợ bảo trì và khắc phục sự cố cho việc truyền động
Đầu vào truyền động
Phân tích điện đi vào truyền động là bước đi xuất sắc đầu tiên để xác định xem mạch cấp cho truyền động có biến dạng, nhiễu có thể ảnh hưởng đến điện mặt đất không. Dưới đây là các yếu tố cần kiểm tra ở vị trí đo này:
- So sánh điện áp danh định của truyền động với điện áp thực được cung cấp: nhằm nhanh chóng xem giá trị có nằm trong giới hạn được phép không. Ngoài phạm vi 10% có thể cho thấy vấn đề điện áp cung cấp.
- So sánh tần số được đo với tần số quy định: Khác biệt hơn 0,5Hz có thể gây ra vấn đề.
- Kiểm tra xem biến dạng sóng hài có nằm trong mức cho phép không: Kiểm tra bằng mắt hình dạng của sóng hoặc xem màn hình phổ sóng hài trình bày cả tổng biến dạng sóng hài và các sóng hài riêng lẻ.
- Kiểm tra mất cân bằng điện áp tại các cực đầu vào: nhằm đảm bảo mất cân bằng pha không quá cao (thấp hơn 6 đến 8%) và rằng chiều quay pha chính xác.
- Kiểm tra mất cân bằng dòng điện: Mất cân bằng quá mức có thể cho thấy vấn đề chỉnh lưu truyền động. Số đọc mất cân bằng dòng điện hơn 6% có thể chỉ ra vấn đề trong bộ biến tần của truyền động và có thể khó giải quyết.
Hình 3. Cách kết nối đo đầu vào biến tần có hướng dẫn từng bước
Bus DC
Việc chuyển đổi từ AC sang DC bên trong truyền động là thiết yếu. Có điện áp chính xác và đủ sẽ làm mượt gợn thấp cần thiết cho hiệu suất truyền động tốt nhất. Gợn sóng điện áp cao có thể là dấu hiệu của tụ điện bị hỏng hoặc động cơ kích cỡ không phù hợp. Dưới đây là các cách kiểm tra:
- Xác định xem điện áp bus DC có cân xứng với đỉnh của điện áp đường truyền đầu vào không: Trừ các chỉnh lưu được điều khiển, điện áp nên gấp điện áp đường dây RMS khoảng 1,31 đến 1,41 lần. Số đọc điện áp DC thấp có thể ngắt truyền động, gây ra điện áp lưới đầu vào thấp hoặc biến dạng điện áp đầu vào chẳng hạn như cắt đỉnh bằng.
- Kiểm tra bất kỳ biến dạng hoặc lỗi nào trong biên độ đỉnh của điện áp đường dây: Điều này có thể gây ra lỗi quá hoặc dưới điện áp. Số đọc điện áp DC +/- 10% từ điện áp danh định có thể cho thấy vấn đề.
- Xác định xem đỉnh của gợn AC có mức lặp lại khác nhau không: Sau khi chuyển đổi AC sang DC, thành phần gợn AC nhẹ sẽ vẫn nằm trên bus DC. Điện áp gợn trên 40V có thể do các tụ điện bị lỗi hoặc định mức truyền động quá nhỏ đối với động cơ hoặc tải được kết nối gây ra.
Hình 4. Gợn trên bus DC
Đầu ra truyền động
Kiểm tra đầu ra truyền động là hoạt động thiết yếu đối với vận hành động cơ đúng cách và có thể cung cấp đầu mối cho vấn đề trong mạch truyền động. Cụ thể:
- Xác định xem điện áp và dòng điện có nằm trong giới hạn không: Dòng điện đầu vào cao có thể khiến động cơ chạy nóng, giảm tuổi thọ cách điện của stato.
- Kiểm tra tỉ số điện áp/tần số (V/Hz): nhằm đảm bảo giá trị này nằm trong giới hạn quy định của động cơ. Tỉ số cao có thể khiến động cơ bị quá nhiệt; tỉ số thấp sẽ khiến động cơ mất mômen xoắn. Tần số ổn định và điện áp không ổn định có thể chỉ ra vấn đề ở bus DC; tần số không cân bằng và điện áp cân bằng có thể cho thấy vấn đề về chuyển đổi (IGBT). Tần số và điện áp không cân bằng có thể cho thấy vấn đề tiềm ẩn với các mạch điều khiển tốc độ.
- Kiểm tra độ dốc của chuyển xung hiển thị ở số đọc truyền động: Thời gian lên hoặc độ dốc của xung được biểu thị bằng giá trị dV/dt (biến đổi điện áp theo thời gian) và nên so sánh giá trị này với thông số cách điện của động cơ.
- Kiểm tra chuyển tần số bằng pha đến DC: Xác định xem có vấn đề tiềm ẩn nào với chuyển điện hoặc nối đất không, có thể cho biết khi nào tín hiệu tăng lên và giảm xuống.
Hình 5. Điện áp và dòng điện ở đầu ra truyền động
Đầu vào động cơ
Điện áp được cấp vào các cực đầu vào động cơ là quan trọng và lựa chọn cáp từ biến tần đến động cơ có ý nghĩa thiết yếu. Lựa chọn dây cáp và cách thức đi cáp sai có thể dẫn đến hư hỏng cho cả biến tần và động cơ do đỉnh điện áp phản xạ cao quá mức. Những kiểm tra này hầu hết đều giống với những kiểm tra đầu ra truyền động ở trên.
- Kiểm tra xem sự hiện diện của dòng điện tại các cực có nằm trong định mức động cơ không: Tình trạng quá dòng có thể khiến động cơ chạy nóng và giảm tuổi thọ của cách điện stato, có thể dẫn đến hỏng sớm động cơ.
- Biến điệu điện áp giúp xác định đỉnh điện áp cao đến đất có thể gây thiệt hại cho cách điện động cơ.
- Mất cân bằng điện áp có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ của động cơ và có thể cho thấy bộ biến tần gặp lỗi. Điều này có thể dẫn đến cắt rãnh điện áp và ngắt bộ phận bảo vệ lỗi quá tải.
- Mất cân bằng dòng điện có thể chỉ ra vấn đề mất cân bằng điện áp hoặc chỉnh lưu truyền động.
Điện áp trục động cơ
Xung điện áp từ truyền động có thể ghép điện từ stato của động cơ đến rôto khiến điện áp xuất hiện trên trục rôto. Khi xung điện áp trục rôto này vượt khả năng cách điện của mỡ ổ bi, phóng điện (tia lửa) có thể xảy ra, gây rỗ mòn và tạo xẻ rãnh trên ổ bi động cơ. Vòng bi, bạc đạn này hỏng khiến động cơ hỏng sớm.
Kiểm tra vị trí này bằng cách đo điện áp giữa khung động cơ và trục truyền động. Kiểm tra có thể dễ dàng phát hiện sự hiện diện của phóng điện phá hủy đồng thời biên độ xung và số lần xảy ra sẽ cho phép bạn thực hiện hành động trước khi hư hỏng xảy ra.
Công ty cổ phần Bách Liên – VietMRO là nhà cung cấp chính hãng các sản phẩm của Fluke. Với tầm nhìn đổi mới trong chuỗi cung ứng hàng hóa công nghiệp dựa trên sức mạnh của công nghệ, chúng tôi mong muốn tạo ra một trang web tiêu biểu cung cấp đầy đủ các sản phẩm và dịch vụ MRO cho các nhà máy sản xuất, tổ hợp thương mại, cũng như các dự án xây dựng... Đây sẽ là nơi mà tất cả các nhu cầu mua sắm cho hoạt động sản xuất được đáp ứng chỉ trong "1 chạm". Liên hệ ngay tới hotline 096.394.1881 để biết thêm thông tin hữu ích khác.