Dažniausios klaidos valdymo varikliuose ir varikliuose: priežastys, diagnostika ir prevencinės strategijos

Apie autorių

Parašė John Yang, Apter Power pardavimų direktorius

John Yang, Evolo Automation pardavimų direktorius, yra pasišventęs pramoninės valdymo sistemos sektoriui ir įsipareigojęs visapusiškai palaikyti klientus visuose bendradarbiavimo etapuose. Jis giliai supranta stabilios pramoninės valdymo sistemos svarbą gamybos veikloje, todėl dėmesį sutelkia į tikruosius klientų poreikius – ar tai būtų esamų valdymo įrangos modernizavimas, sistemos suderinamumo problemų sprendimas ar specialiems pramoniniams scenarijams sukurtų automatizavimo sprendimų kūrimas.

Šiuolaikinėse automatizuotose gamyklose — nuo CNC apdirbimo centrų ir puslaidininkių įrangos iki pakuotės linijų ir robotikos — servo pavaros ir servo variklis yra pagrindinis judėjimo valdymo vienetas. Skirtingai nuo įprastų indukciniai motoriai , servosistemos veikia uždarosios kilpos architektūroje, kuri nuolat lygina komandų signalus su grįžtamojo ryšio signalais. Ši konstrukcija užtikrina aukštą pozicionavimo tikslumą, greitą reakciją ir pakartojamumą, tačiau tai taip pat reiškia, kad nedideli gedimai gali greitai paaštrėti iki visos įrangos išjungimo.

Naujausių techninės priežiūros statistikos duomenys iš kelių azijinių gamybos įmonių rodo, kad daugiau kaip 45 % netikėtos gamybos sustojimų tiksliai įrangoje susiję su judėjimo valdymo sistemomis, o šioje kategorijoje didžiausią dalį sudaro servorinių variklių ir variklių gedimai. Todėl techninės priežiūros inžinieriams ir automatizacijos vadovams būtina suprasti tipiškus gedimų modelius.

Prieš paleidžiant patikrinimas: labiausiai ignoruojamas, bet veiksmingiausias profilaktinis veiksmas

Paleidžiant įrenginį servo variklis , reikia atlikti kelis tikrinimus. Daugelis lauko gedimų iš tikrųjų prasideda dar prieš paleidžiant variklį.

Inžinieriai turėtų patikrinti:

Izoliacijos varžą (žemo įtampos variklių izoliacijos varža turi būti didesnė nei 0,5 MΩ)

Teisingą maitinimo įtampos dydį ir laidų fazės seką

Tinkamas įžeminimas

Saugiklių ir apsaugos įrenginių būklę

Mechaninio perdavimo tinkamą centravimą ir vientisumą

Švarią ir saugią montavimo aplinką (šalia neturi būti degių medžiagų)

Iš techninės priežiūros įrašų surinkti duomenys rodo ryškų modelį:

apie 30 % servo variklių signalizacijų įvyksta per pirmąsias 72 valandas po įdiegimo, o dauguma jų susiję su laidynės klaidomis, netinkamu įžeminimu ar neteisingais įtampų lygiais. Kitaip tariant, tai nėra komponentų gedimai – tai paleidimo metu padarytos klaidos.

Guolių perkaitimas: dažniausia mechaninė gedimo rūšis

Guolių perkaitimas yra vienas ankstyviausių įspėjamųjų ženklų servo varikliai .

Vidiniai mechaniniai veiksniai

Per stiprus guolio žiedų pritvirtinimas

Valios ir galinės dangtelio neatitikimas

Netinkamo guolio tipo pasirinkimas

Užteršta ar nepakankama tepalo padavimo sistema

Per guolį tekančios valios srovė

Išoriniai naudojimo veiksniai

Netinkamas variklio ir apkrovos veleno montavimo išdėstymas

Per stipriai įtempti diržai arba skriemulys

Pasibaigęs naudojimo laikas arba užkietėjęs tepalas

Temperatūros stebėjimo duomenys rodo, kad kai guolio temperatūra viršija normalų veikimo diapazoną 15–20 °C, guolio tarnavimo trukmė gali sumažėti beveik 50 %. Aukšto dažnio CNC verčiamuosiuose velenuose tai dažnai sukelia vibracijos signalizaciją ir galiausiai srovės pervertinimo (perkrovos) įspėjimus servorajustuvyje.

Trišakinės srovės nesuderintumas

Sveikas servo variklis turi vienodai imti srovę iš visų trijų fazių. Jei atsiranda nesuderintumas, rajustuvas paprastai praneša apie perkrovą arba per didelę srovę.

Tipiški priežastys yra:

Nesuderinta maitinimo įtampos reikšmė

Netinkamas litavimas arba susilpnėję vidiniai jungimai

Apvijų trumpieji jungimai (viją su vija arba fazę su žeme)

Neteisingas prijungimas

Net 2–3 % įtampų nesimetrija gali sukelti daugiau kaip 15 % srovės nesimetriją, kurios dėka vienoje apvijoje stipriai padidėja šilumos išsiskyrimas ir greičiau susidėvi izoliacija.

Kaip Servo variklis iš tikrųjų valdo sukimosi dažnį

Servosistema yra klasikinė uždarosios kilpos grįžtamojo ryšio valdymo sistema.

Variklis suka pavaros rinkinį arba mechaninę apkrovą. Padėties jutiklis – dažniausiai enkoderis – sukimosi judesius verčia į elektrinį grįžtamojo ryšio signalą. Variklio valdiklis nuolat lygina:

Komandos impulsų signalą (tikslinę padėtį / sukimosi dažnį)

vs.

Grįžtamojo ryšio signalą (realią padėtį / sukimosi dažnį)

Jei egzistuoja nuokrypis, valdiklis generuoja koriguojančius impulsus, kurie sukelia sukimosi pirmyn ar atgal, kol klaida artėja prie nulio. Dėl to servovarikliai pasiekia tikslų pozicionavimą ir pastovų sukimosi dažnio reguliavimą – taip pat dėl to jutiklių gedimai nedelsiant sukelia sistemos įspėjimus.

Enkoderio ir grįžtamojo ryšio gedimai

Viena dažniausiai pasitaikančių elektronikos problemų yra nestabili atgalinė ryšio grandinė.

Tipiški simptomai:

Ašies drebulys

Staigūs greičio svyravimai

Padėties praradimo signalizacijos

Nestabilus tachometro signalas

Pagrindinės priežastys:

Įtrūkęs koduoklio diskas

Išsirietę kontaktai

Elektromagnetiniai trikdžiai

Silpnas ekranavimas

Lauko analizė rodo, kad koduoklių problemos sudaro beveik 25 % visų posūkio variklių sistemų trikčių šalinimo atvejų CNC staklėse.

Encoder taip pat yra kritiškai svarbus fazės pritaikymas. Kai koduoklio elektrinis kampas neatitinka rotoriaus magnetinio poliaus padėties, variklis gali virpėti, perkaisti arba nepradėti suktis. Pradinis pritaikymas paprastai atliekamas naudojant mažos srovės nuolatinės srovės injekciją ir signalo stebėjimą osciloskopu arba automatiškai saugomas koduoklio EEPROM atmintyje absoliučiuose koduokliuose.

Įrašytuvo ir kolektoriaus tarpukuris (šukuotiesiems posūkio varikliams)

Nors daugelis šiuolaikinių posūkio variklių yra bešukiniai, šukuotieji posūkio varikliai vis dar naudojami senose įrangose. Stebint iškylančius įrašytuvo ir kolektoriaus tarpukurius galima diagnozuoti problemas:

Retkarčiais pasitaikančios mažos iškrovos: normalu

Iškrovų nėra: normalu

Keli maži tarpukuriai: reikia išvalyti kolektorius

Stiprūs tarpukuriai: reikia pakeisti šukutes arba apdirbti kolektorius

Ryškiai nelygų kolektoriaus paviršių būtina tiksliai apdirbti; nedidelę žalą galima pašalinti palaipsniui šlifuojant smulkiuoju šlifavimo popieriumi.

Judėjimo nestabilumas: šuoliavimas, šlepsėjimas ir virpesiai

Šuoliavimas (svyravimas judėjimo metu)

Kyla tada, kai:

Atgalinio ryšio signalas nestabilus

Mechaninės perdavos žingsnio tarpas

Per didelis servomechanizmo stiprinimas

Šlepsėjimas (šuoliuojantis judėjimas maža greičiu)

Dažniausiai sukelia:

Nepakankamas tepimas

Svarus apkrovimas

Laisvas variklio ir rutulinės veržlės sujungimas

Aukšto dažnio virpesiai

Dažnai sukelia per didelės srovės įspėjimus.

Daugumos atvejų tikroji problema nėra mechaninė — ji yra netinkama greičio kilpos parametrų parinktis.

Tyrimai, atlikti įrengiant stakles, rodo, kad netinkama servopavaros parametrų parinktis sukelia maždaug 20 % našumo skundų, net jei įranga visiškai veikia tinkamai.

Momento kritimas ir perkaitimas

Kai servomotorius pagreitėja iki aukšto greičio, prieinamas momentas sumažėja. Tačiau staigus momento kritimas rodo problemą:

Aušinimo sutrikimas

Per didelė mechaninė apkrova

Perkaitę apvijos ritiniai

Šiluminės vaizdo tyrimų gamybos linijose rezultatai rodo, kad varikliai, veikiantys nuolat virš nominalios apkrovos, gali patirti izoliacijos blogėjimą per kelis mėnesius, o ne per metus. Todėl prieš įdiegiant būtina atlikti tinkamą apkrovos skaičiavimą.

Padėties klaidos įspėjimai

Servovarikliai nuolat stebi padėties nuokrypį. Jei ašis viršija leistiną klaidų juostą, įvyksta padėties nuokrypio įspėjimas.

Dažniausios priežastys:

Nustatyti neteisingi stiprinimo parametrai

Užterštas padėties jutiklis

Kaupiamoji mechaninė perdavimo klaida

Nustatyta per maža tolerancija

Aukštos tikslumo apdirbimo centruose šis įspėjimas dažnai pasireiškia staigiai pagreitinant arba stabdant.

Servo variklis Nesuka

Kai servo variklis atsisako paleisti, problema dažniausiai kyla iš valdymo pusės, o ne iš mechaninės pusės.

Technikai turėtų patikrinti:

Impulsų ir krypties signalas iš CNC valdiklio;

Įjungimo signalas (paprastai +24 V);

Stabdymo atlaisvinimo sąlyga;

Variklio gedimai;

Variklio ir rutulinės veržlės sujungimo gedimas;

Lauko aptarnavimo komandų statistika rodo, kad valdymo signalų problemos „nebesisukant“ atveju pasitaiko dažniau nei tikrieji variklių pažeidimai.

Servosistemos yra tikslūs įrenginiai, integruojantys elektroniką, mechaniką ir valdymo algoritmus. Jų gedimai retai pasitaiko atsitiktinai. Vietoje to jie seka nustatomus modelius: montavimo klaidos, grįžtamojo ryšio problemos, mechaninė netikslūs suderinimas ir netinkamas parametrų derinimas.

Pagrindinė šiuolaikinių gamyklinių pamoka yra aiški:

profilaktinės patikros ir teisingas paleidimas sumažina gedimus žymiai veiksmingiau nei įrangos keitimas.

Kai gamyba juda link didelės našumo ir didelės tikslumo gamybos, techninė priežiūra daugiau nėra reaktyvus remontas — tai duomenimis grindžiama patikimumo inžinerija. Todėl suprasti bendrus servorinių variklių gedimo mechanizmus yra ne tik techninis reikalavimas, bet ir protingos gamybos pagrindinis elementas.

Šis straipsnis paimtas iš: https://bbs.gongkong.com/d/202412/926730/926730_1.shtml

Autorinės teisės priklauso originaliam autoriui. Prašome nedelsdami susisiekti su mumis, jei įvyko bet koks autorinių teisių pažeidimas, – tuojau pašalinsime medžiagą.