馬達與異音

 

現場及維修工程時可藉由機台運轉的聲音來判斷機台故障或是異常的原因,甚至可以預先防範處理,避免更嚴重的故障。他們所依靠的並不是第六感,而是聲音,再配合經驗及對機器的了解使他們能準確分析出機台異常狀況。

機台中其實有許多不同的組合聲音,例如散熱風扇所產生風切聲、油壓泵浦的加壓聲以及輸送帶上的摩擦聲等等,而這些運轉機構的動力源大部份是來自馬達或是氣壓元件。要從眾多聲音中聽出是那一部件所產生的異音,甚至可用來判斷是那一類的問題,這需要長時間的經驗、習慣與累積,才能聽出每天在運作的機台聲音忽然的改變。精明的現場工程師一旦發現機台聲音開始改變時,就會開始檢測機台運作,這一習慣往往能扼殺仍處於萌芽階段的重大故障,確保機台能安全且穩定的工作。

馬達異常所產生的外部噪音可分為兩種類型,機械及電磁噪音。機械類的噪音最常見的原因包括軸承磨損、運轉機件互相摩擦或碰撞、軸心彎曲和螺絲鬆脫等等。這種機械結構所產生的噪音頻率較低,有些甚至會有導致機台振動,對工程師而言也是較為容易檢查並維修的。

電磁噪音則是較為高頻尖銳,讓人難以忍受;但若噪音頻率真的太高,人耳是聽不到的,需要依靠相關儀器設備檢測,無法光靠人員就預先發現異常。常見的電磁噪音來自於馬達相位不平衡,可能是各相繞阻不平衡或是輸入電源不穩定所造成的;馬達驅動器則是電磁噪音產生的另一主因,驅動器內部的元件老化或是損傷等等,都容易產生異常的高頻電磁聲。

馬達聲音訊號分析其實已經是門成熟的技術領域,但通常用於比較特殊的情況下,例如核子潛艇的主驅動馬達及礦山深井用的巨型抽水機當中,用來監控大型動力馬達是否正常運作的儀器。而大多數的馬達運用都是先依靠工程師的耳朵來評估機台運作情況;發覺到異常情況後,才有可能使用音譜分析儀來協助檢測馬達狀況。


故障分析:
馬達故障常見的原因包括物理性的外力衝擊、機械過載操作及保養不恰當等因素。一些外部的衝擊點若位於機台脆弱部份,如散熱風扇或是塑膠保護罩等部位,則受力物件會直接被破壞,這是容易檢查的部份。但若是外力敲擊於不明顯處或是過載操作時,受到影響的可能是軸心、軸承或是鎖附螺絲等等,只是產生輕微的變形量,但這些就有可能會以異音的型式表現出來,在檢查上也較為費時。這些輕微的損傷卻有可能越來越嚴重,若無法在初期就檢測出來並進行維修或更換,到最後可能造成機台或是馬達直接報廢的重大事故。

有一些簡單的檢查技巧可以運用;馬達是機台主要的動力源,藉由軸心及傳動元件與機台構件結合,因此在檢查時可先將馬達分開,作運轉測試,若異音消失了,則代表故障部份不在馬達上。

重新接上馬達,並調整傳動元件的對心及位置等等,則異音問題得到改善或消失了,這代表軸心錯位或是皮帶等連結機構鬆弛。若聲音仍然存在,則可於運轉後,關閉馬達停止動力輸出,則機台應會處於慣性運作狀態持續一段時間,若瞬間就達到靜止狀態,則代表機構上的摩擦阻力過大,有機構干涉或偏心的問題。

另外,若關閉馬達電源,機台能維持原有慣性行為,但異音瞬間消失了,這代表聲音的產生與電有關係,這就極有可能屬於電磁噪音。若同時可聞到燒焦的味道,那就應該檢查電源線或是積碳等因素。或是檢查各相輸入電流及電阻值,確定內部線圈是否有斷線或是燒毀的情況,造成轉矩不平衡,產生故障噪音。

有時甚至可能須要拆卸馬達,才能檢測出異音產生的原因。如觀察內部線圈是否過於鬆散,導致馬達運轉時線圈受力移動產生電磁音;轉子軸心處的變型,導致旋轉時轉子與定子相互摩擦的噪音。

驅動器所產生的噪音,大多是高頻的嗡嗡聲,且容易有時好時壞的情況,主因大多是電容老化,無法有效抑制電源波動所產生的,所以會隨著電源負載情況而有所變化。

結論:
工業等級的馬達,在設計製造上的安全係數高,有不容易故障的特點,但仍需要進行維護檢修的行為,以確保使用情況。馬達的定期保養大多包括了清潔、潤滑、檢查聯軸器、負載比對、馬達操作溫度檢查、散熱功能檢測、監測振動及輸入電源等工作,藉此來維護及檢測馬達使用情況。
常見的維修行為如螺絲重新鎖緊及耗材更新,包括輸入電源線、散熱風扇、軸承、聯軸器等等零配件。

若想要延長機台使用壽命並檢測出故障的最佳途徑就是去了解它的聲音特徵,並持續的監控。雖然只是一個簡單的行為,只要工程師或是人員多用點心,但這動作卻能達到機台預期故障檢測的效果。

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    振動 噪音 馬達檢測

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