Wat is lagerflutting

Lagercannelures zijn een veelvoorkomend probleem bij elektromotoren en veroorzaken voortijdige lagerstoringen en dure reparaties. Dit artikel onderzoekt de oorzaken, identificatie en preventie van lagercannelures om de levensduur en prestaties van elektromotoren te helpen behouden.

Wat is lagerflutting

Lagercannelures zijn een soort elektrische lagerschade die wordt veroorzaakt door asspanningen en -stromen die worden geïnduceerd door aandrijvingen met variabele frequentie (VFD's). Dit fenomeen resulteert in een opvallend wasbord- of ribbelpatroon op de loopvlakken van de lagers, wat leidt tot vroegtijdig falen van de lagers, meer lawaai en trillingen.

Oorzaken van lagerflutting

• Geïnduceerde asspanningen en -stromen van VFD's: Het hoogfrequent schakelen van vermogenshalfgeleiders in VFD's kan common-mode-spanningen creëren, wat leidt tot parasitaire capaciteit tussen de statorwikkelingen, de rotor en de motoras. Deze capacitief gekoppelde spanning zorgt ervoor dat asstromen door de motorlagers naar aarde stromen.
• Frequente elektrische ontladingen doen smelten en putten in de lageroppervlakken: Wanneer de geïnduceerde asspanning de diëlektrische sterkte van de smeermiddelfilm van het lager overschrijdt, wordt deze afgebroken, waardoor de stroom door het lager kan worden afgevoerd. Dit proces, vergelijkbaar met elektrische ontladingsbewerking (EDM), veroorzaakt plaatselijk smelten en putjes in de lageroppervlakken.
• De asspanning wordt opgebouwd en afgevoerd via de motorlagers: Naarmate de asspanning zich ophoopt, zoekt deze de weg van de minste weerstand naar aarde, wat vaak via de motorlagers loopt. Het herhaaldelijk ontladen van stroom door de lagers leidt tot progressieve schade en de vorming van ribbelpatronen op de loopbanen.

Lagerflutting identificeren

• Hoorbaar lagergeluid: Gecanneleerde lagers produceren vaak duidelijk hoorbaar geluid tijdens bedrijf, wat een vroege indicator kan zijn voor lagerschade. Het geluid wordt veroorzaakt door het onregelmatige oppervlak van de gecanneleerde loopvlakken, wat leidt tot verhoogde trillings- en geluidsniveaus.
• Fluitpatroon in lagerloopbanen: Bij inspectie worden lagercannelures gekenmerkt door gelijkmatig verdeelde, evenwijdige groeven of ribbels op de lagerloopbanen. Dit wasbordachtige patroon is een duidelijk teken van elektrische lagerschade veroorzaakt door asstromen.

Voorkomen van lagerflutting

• Goede VFD-kabelafscherming en aarding: Zorg ervoor dat VFD-voedingskabels goed zijn afgeschermd en geaard om het genereren van common-mode-spanningen te minimaliseren en het risico op asstromen te verminderen.
• Aarding van de motoras: Installeer asaardingsapparatuur, zoals koolborstels of aardingsringen, om een pad met lage impedantie te bieden zodat asstromen naar aarde kunnen stromen, waarbij de motorlagers worden omzeild.
• Gebruik geleidend vet: Geleidende aanbrengen lagervet die metaaldeeltjes of koolstofnanobuisjes bevatten om een gecontroleerd pad te bieden voor de afvoer van asstromen, waardoor het risico op lagerschade wordt verminderd.
• Het installeren van geïsoleerde keramische lagers: Vervang standaard stalen lagers door geïsoleerde keramische lagers, die een lagere elektrische geleidbaarheid hebben en de stroom van asstromen door de lagers kunnen helpen voorkomen.
• Passende as met Faraday-schild: Installeer een Faraday-schild rond de motoras om de capacitieve koppeling tussen de stator en de rotor te blokkeren, waardoor de opwekking van asspanningen en -stromen wordt verminderd.
• VFD-uitvoerfilters toevoegen: Implementeer VFD-uitgangsfilters, zoals dV/dt-filters of common-mode-smoorspoelen, om de omvang en de stijgtijd van spanningspulsen te verminderen, waardoor het risico op asstromen en lagerschade wordt geminimaliseerd.
• Het creëren van aardingspaden met lage impedantie: Breng aardingsverbindingen met lage impedantie tot stand tussen het motorframe, de lagerbehuizingen en de VFD om alternatieve paden te bieden waar asstromen kunnen stromen, waardoor de kans op lagerschade wordt verkleind.

Veelgestelde vragen

Wat is afsplinteren in lagers?

Afbrokkelen is een vorm van lagerschade die wordt gekenmerkt door het afbladderen of afbrokkelen van lageroppervlakken, vaak veroorzaakt door overmatige belasting, onvoldoende smering of materiaalmoeheid. In tegenstelling tot ribbels, die een duidelijk wasbordpatroon hebben, verschijnt afbrokkeling als willekeurige putjes of schilfers van de lagerloopbanen of rolelementen.

Wat is elektrisch putten?

Elektrische putjes zijn een soort lagerschade veroorzaakt door elektrische stroom die door het lager gaat, wat resulteert in plaatselijk smelten en de vorming van kleine kraters of putjes op de lageroppervlakken. Deze schade is vergelijkbaar met de putjes veroorzaakt door elektrische ontladingsbewerking (EDM) en kan leiden tot vroegtijdig falen van lagers als er niets aan wordt gedaan.

Conclusie

Lagercannelures zijn een veelvoorkomend probleem bij VFD-aangedreven motorsystemen, waardoor voortijdige lagerstoringen en hogere operationele kosten ontstaan. Door inzicht te krijgen in de oorzaken, identificatie en preventiestrategieën van lagercannelures kunnen onderhoudsprofessionals dit probleem proactief aanpakken en de levensduur van motorlagers verlengen.

Het implementeren van de juiste technieken voor afscherming, aarding en lagerbescherming is essentieel voor het beperken van de effecten van asspanningen en -stromen, waardoor de betrouwbaarheid en efficiëntie van VFD-aangedreven motorsystemen worden gegarandeerd.