Serwomotor palący się co kilka miesięcy — mikrooscylacje i strojenie serwonapędu

Problem: silnik wymieniany „bo tak już ma”

Silnik jednej z osi maszyny był wymieniany co dwa, trzy miesiące. Za każdym razem montowano nowy, sprawny egzemplarz — i za każdym razem po kilku tygodniach pracy się przepalał. Rocznie oznaczało to cztery do sześciu silników, do tego robocizna i przestoje.

Na obudowie silnika wisiała kartka z opisem błędu. Ktoś ją napisał, bo trzeba było jej używać regularnie. To zwykle pierwszy sygnał, że problem przestał być awarią, a stał się rutyną.

Diagnostyka: najpierw posłuchaliśmy osi

Zamiast zamawiać kolejny silnik, zaczęliśmy od obserwacji maszyny w pracy. Oś piszczała — nie głośno i nie ciągle, tylko cienkim, wysokim dźwiękiem przy zatrzymaniu i utrzymaniu pozycji. Dla ucha drobiazg, dla silnika wyrok.

To był objaw mikrooscylacji. Wzmocnienie pętli regulacji było ustawione za wysoko względem rzeczywistej bezwładności osi.

Dlaczego silnik grzał się, choć oś stała w miejscu

Regulator wykrywał minimalne odchylenie od zadanej pozycji, korygował, przestrzeliwał, korygował w drugą stronę — i tak w kółko, kilkaset razy na sekundę. Z zewnątrz nic się nie działo: oś stała.

A w uzwojeniach przez cały ten czas płynął falujący prąd. Silnik nie wykonywał żadnej pracy, a grzał się od środka — izolacja uzwojeń dostawała obciążenie cieplne, którego nikt nie przewidział. Po kilku tygodniach takiej pracy uzwojenie się przepalało. Zawsze w ten sam sposób. Nowy silnik tylko rozpoczynał to samo odliczanie od nowa.

Rozwiązanie: strojenie serwonapędu zamiast kolejnego silnika

• Wzmocnienia pętli prędkości i pozycji dobraliśmy do rzeczywistej bezwładności osi, zamiast zostawiać wartości fabryczne.
• Rampy przyspieszania i hamowania ustawiliśmy tak, żeby napęd nie wchodził w gwałtowne korekty.
• Filtr tłumiący pasmo (tzw. filtr notch) dołożyliśmy w zakresie częstotliwości, w którym oś rezonowała.

Efekt

Pisk zniknął. Silnik przestał się grzać i pracuje. Zakończyła się seria wymian co dwa, trzy miesiące — a razem z nią koszt kolejnych silników, robocizny i przestojów.

Wniosek: wymiana to nie naprawa

Podzespół, który pada regularnie co kilka miesięcy, prawie nigdy nie jest wadliwy. Coś go zabija — i dopóki nie znajdzie się przyczyny, kupuje się kolejne egzemplarze tego samego elementu. Wymiana to nie naprawa, tylko odroczenie, za które płaci się w ratach.

Sygnały, że serwonapęd może być źle nastrojony:

• oś piszczy lub „brzęczy” przy zatrzymaniu i utrzymaniu pozycji — to nie kwestia smarowania, to regulator prosi o pomoc,
• silnik jest wyraźnie ciepły, choć oś przez większość czasu stoi,
• ten sam silnik lub napęd pada regularnie, mimo że za każdym razem montowany jest nowy,
• oś drga albo przeregulowuje przy dojeżdżaniu do pozycji.

Jeśli napęd ma funkcję rejestracji przebiegów, warto zobaczyć prąd silnika w czasie postoju osi — przy mikrooscylacjach zamiast spokojnego przebiegu widać prąd, który stale faluje.

Masz podobny problem?

Opisz maszynę i objawy — zaproponujemy sposób diagnostyki i bezpłatną wycenę. Ta realizacja dotyczyła usług: Serwis maszyn przemysłowych, Utrzymanie ruchu 24/7.

Szerzej o tym problemie piszemy w poradnikach:

• Falownik w maszynie — najczęstsze problemy i jak je diagnozować
• Awaria maszyny na produkcji — co zrobić, zanim przyjedzie serwis?