13 поширених причин несправності електродвигунів
- якість електроенергії
- Частотно-регульовані приводи
- механічні причини
- Фактори, пов'язані з неправильною установкою
- якість електроенергії
- 2. Асиметрія напруг
- 3. Гармонійні спотворення
- Частотно-регульовані приводи
- 5. Середньоквадратичне відхилення струму
- 6. Робочі перевантаження
- 7. Порушення центрування
- 8. Дисбаланс вала
- 9. розхитаність вала
- 10. Знос підшипника
- Фактори, пов'язані з неправильною установкою
- 12. Напруга трубної обв'язки
- 13. Напруга на валу
- Чотири стратегії для досягнення успіху
4 Февраля 2018
У промисловості електродвигуни використовуються повсюдно, вони стають технічно все складніше, що часто може ускладнювати підтримання їх роботи на піку ефективності. Важливо пам'ятати, що причини несправностей електродвигунів і приводів не обмежуються однією областю спеціалізації: вони можуть бути як механічного, так і електричного характеру. І тільки потрібні знання поділяють дорогий простий і продовження терміну служби.
Найбільш часті несправності електродвигунів - пошкодження ізоляції обмоток і знос підшипників, що виникають з безлічі різних причин. Ця стаття присвячена завчасного виявлення 13 найбільш поширених причин пошкоджень ізоляції і виходу з ладу підшипників.
якість електроенергії
1. перехідний напруга
2. асиметрія напруг
3. Гармонійні спотворення
Частотно-регульовані приводи
4. Відображення на вихідних ШІМ-сигналах приводу
5. Середньоквадратичне відхилення струму
6. робочі перевантаження
механічні причини
7. порушення центрування
8. дисбаланс вала
9. розхитаність вала
10. знос підшипника
Фактори, пов'язані з неправильною установкою
11. Нещільно прилягає підставу
12. Напруга трубної обв'язки
13. Напруга на валу
якість електроенергії
1. Перехідний напруга
Перехідні напруги можуть відбуватися з багатьох джерел як на самому підприємстві, так і за його межами. Включення і вимикання навантаження поблизу, батареї конденсаторів корекції коефіцієнта потужності або навіть погодні явища - все це може створювати перехідні напруги в розподільних мережах. Ці процеси з довільної амплітудою і частотою можуть руйнувати або пошкоджувати ізоляцію обмоток електродвигунів.
Виявлення джерела перехідних процесів може виявитися складним завданням, оскільки вони відбуваються нерегулярно, а їх наслідки можуть проявлятися по-різному. Наприклад, перехідні процеси можуть проявитися в контрольних кабелях і необов'язково завдадуть шкоди безпосередньо обладнанню, але вони можуть порушити його роботу.
Вплив: пошкодження ізоляції обмотки електродвигуна призводить до раннього виникнення несправностей і незапланованого простою.
Прилад для вимірювання і діагностики: трифазний аналізатор якості електроенергії Fluke 435-II .
Критичність: висока.
2. Асиметрія напруг
Трифазні розподільні мережі часто живлять однофазні навантаження. Асиметрія опору або навантаження може бути причиною асиметрії напруги на всіх трьох фазах. Можливі несправності можуть перебувати в проводці електродвигуна, на клемах електродвигуна, а також в самих обмотках. Ця асиметрія може викликати перевантаження в кожної фазної ланцюга трифазної мережі. Одним словом, напруга на всіх трьох фазах завжди має бути однаковим.
Вплив: асиметрія є причиною надструмів в одній або декількох фазах, які викликають пошкодитися ізоляції.
Інструмент для вимірювання і діагностики: трифазний аналізатор якості електроенергії Fluke 435-II .
Критичність: середня.
3. Гармонійні спотворення
Простіше кажучи, гармоніки - це будь-які небажані додаткові високочастотні коливання напруги або струму, що надходять на обмотки електродвигуна. Ця додаткова енергія не використовується для обертання валу електродвигуна, а циркулює в обмотках і в кінцевому підсумку призводить до втрати внутрішньої енергії. Ці втрати розсіюються у вигляді тепла, яке з часом погіршує ізолюючі властивості обмоток. Деякі гармонійні спотворення форми струму є нормою для систем, що живлять електронну навантаження. Гармонійні спотворення можна виміряти за допомогою аналізатора якості електроенергії, проконтролировав величини струмів і температури на трансформаторах і переконавшись, що вони не перевантажені. Для кожної гармоніки затверджений прийнятний рівень спотворень, який регламентується стандартом IEEE 519-1992.
Вплив: зниження ефективності електродвигуна призводить до додаткових витрат і збільшення робочої температури.
Інструмент для вимірювання і діагностики: трифазний аналізатор якості електроенергії Fluke 435-II .
Критичність: середня.
Частотно-регульовані приводи
4. Відбитки на вихідних ШІМ-сигналах приводу
Частотно-регульовані приводи використовують широтно-імпульсну модуляцію (ШІМ) для управління вихідною напругою і частотою живлення електродвигуна. Відображення виникають через неузгодженість повних опорів джерела і навантаження. Неузгодженість повних опорів може статися в результаті неправильної установки, неправильного вибору компонентів або погіршення стану обладнання з часом. Пік відображення в ланцюзі електроприводу може досягати рівня напруги шини постійного струму.
Вплив: пошкодження ізоляції обмотки електродвигуна призводить до незапланованого простою.
Прилад для вимірювання і діагностики: Fluke 190-204 ScopeMeter® , 4-канальний портативний осцилограф з високою частотою вибірки.
Критичність: висока.
5. Середньоквадратичне відхилення струму
За своєю суттю середньоквадратичне відхилення струму - це паразитні струми, що циркулюють в системі. Середньоквадратичне відхилення струму утворюється як результат частоти сигналу, рівня напруги, ємності й індуктивності в провідниках. Ці циркулюють струми можуть вийти через системи захисного заземлення, викликаючи помилкове розмикання або, в деяких випадках, нагрівання обмотки. Середньоквадратичне відхилення струму можна виявити в проводці електродвигуна, це сума струму з трьох фаз в будь-який момент часу. В ідеальній ситуації сума цих трьох струмів повинна дорівнювати нулю. Іншими словами, зворотний струм від приводу буде дорівнювати струму, що надходить на привід. Середньоквадратичне відхилення струму можна також представити у вигляді асиметричних сигналів в декількох провідниках, що мають ємнісний зв'язок з заземлюючим провідником.
Вплив: довільне розмикання ланцюга через проходження струму по захисного заземлення.
Прилад для вимірювання і діагностики: ізольований 4-канальний портативний осцилограф Fluke 190-204 ScopeMeter з широкосмуговими (10 кГц) струмовими кліщами (Fluke i400S або аналогічні).
Критичність: низька.
6. Робочі перевантаження
Перевантаження електродвигуна виникає, коли він працює під підвищеним навантаженням. Основними ознаками перевантаження електродвигуна є надмірне споживання струму, недостатній крутний момент і перегрів. Надмірне тепловиділення електродвигуна є головною причиною його несправності. При перевантаження електродвигуна його окремі компоненти - включаючи підшипники, обмотки і інші частини - можуть працювати нормально, але електродвигун буде перегріватися. Тому починати пошуки несправності слід з перевірки саме перевантаженості електродвигуна. Оскільки 30% всіх несправностей електродвигунів відбуваються саме через їх перевантаженість, важливо розуміти, як вимірювати і визначати перевантаження електродвигуна.
Вплив: передчасний знос електричних і точної механіки електродвигуна, що веде до незворотного виходу з ладу.
Інструмент для вимірювання і діагностики: цифровий мультиметр Fluke 289 .
Критичність: висока.
7. Порушення центрування
Порушення центрування виникає при неправильному вирівнюванні валу приводу щодо навантаження або зміщенні передачі, яка їх з'єднує. Багато фахівців вважають, що гнучке з'єднання усуває і компенсує зміщення, проте, гнучке з'єднання захищає від зсуву тільки саму передачу. Навіть з гнучким з'єднання не відцентрувати вал передаватиме ушкоджують циклічні зусилля по своїй довжині на електродвигун, викликаючи підвищений знос електродвигуна і збільшуючи фактичну механічне навантаження. Крім того, порушення центрування може бути причиною вібрації валів як навантаження, так і електроприводу. Існує кілька типів порушення центрування:
- Кутове зміщення: осі валів перетинаються, але не паралельні;
- Паралельний зсув: осі валів паралельні, але не соосни;
- Складне зміщення: поєднання кутового і паралельного зсувів. (Примітка: практично завжди порушення центрування є складним, але практикуючі фахівці розглядають їх як суму складових зсувів, оскільки усувати порушення центрування простіше окремо - кутову і паралельну складові).
Вплив: передчасний знос механічних компонентів приводу, що викликає передчасні несправності.
Прилад для вимірювання і діагностики: лазерний інструмент для центрування вала Fluke 830 .
Критичність: висока.
8. Дисбаланс вала
Дисбаланс - це стан обертається деталі, коли центр мас розташований не на осі обертання. Іншими словами, коли центр тяжіння знаходиться десь на роторі. Хоча усунути дисбаланс двигуна повністю неможливо, можна визначити, чи не виходить він за рамки прийнятних значень, і вжити заходів для виправлення ситуації.
Дисбаланс може бути викликаний різними причинами:
- скупчення бруду;
- відсутність балансувальних вантажів;
- відхилення при виробництві;
- нерівна маса обмоток двигуна і інші чинники, пов'язані із зносом.
Тестер або аналізатор вібрації допоможе визначити, збалансований обертається механізм чи ні.
Вплив: передчасний знос механічних компонентів приводу, що викликає передчасні несправності.
Прилад для вимірювання і діагностики: вимірювач вібрації Fluke 810 .
Критичність: висока.
9. розхитаність вала
Розхитаність виникає через надмірне зазору між деталями. Розхитаність може виникати в декількох місцях:
- Розхитаність з обертанням виникає через надмірне зазору між обертовими і нерухомими частинами машини, наприклад, в підшипнику.
- Розхитаність без обертання виникає між двома зазвичай нерухомими деталями, наприклад, між опорою і основою або корпусом підшипника і машиною.
Як і у випадках з усіма іншими джерелами вібрації, важливо вміти визначити розхитаність і усунути проблему, уникнувши збитків. Визначити наявність розхитаності під обертається машині можна за допомогою тестера або аналізатора вібрації.
Вплив: прискорений знос обертових компонентів, що викликає механічні несправності.
Прилад для вимірювання і діагностики: вимірювач вібрації Fluke 810 .
Критичність: висока.
10. Знос підшипника
Несправний підшипник має підвищене тертя, сильніше нагрівається і має знижену ефективність через механічні проблеми, проблем зі змазкою або зносу. Несправність підшипника може бути наслідком різних факторів:
- навантаження, що перевищує розрахункову;
- недостатня або неправильна мастило;
- неефективна герметизація підшипника;
- порушення центрування вала;
- неправильна установка;
- нормальний знос;
- наведену напругу на валу.
Коли несправності підшипників починають проявлятися, це також викликає каскадний ефект, прискорює вихід двигуна з ладу. 13% несправностей двигуна викликані несправностями підшипників, і більше 60% механічних несправностей на підприємстві викликані зносом підшипників, тому важливо знати, як усувати ці потенційні проблеми.
Вплив: прискорений знос обертових компонентів призводить до виходу підшипників з ладу.
Прилад для вимірювання і діагностики: вимірювач вібрації Fluke 810 .
Критичність: висока.
Фактори, пов'язані з неправильною установкою
11. Неплотно прилягає підставу
Нещільне прилягання викликається нерівним монтажним підставою двигуна або приводиться в рух компонента або нерівній монтажної поверхнею, на якій розташовується монтажне підставу. Даний стан може створити неприємну ситуацію, при якій затягування монтажних болтів насправді привносить нові навантаження і порушення центрування. Нещільне прилягання опори часто виникає між двома діагонально розташованими кріпильними болтами, як, наприклад, у випадку з нерівним стільцем або столом, які розгойдуються по діагоналі. Існують два типи нещільного прилягання підстави:
- Паралельне нещільне прилягання підстави -виникає, коли одна монтажна опора розташована вище, ніж три інші;
- Кутове нещільне прилягання підстави -виникає, коли одна з монтажних опор не паралельна або НЕ перпендикулярна по відношенню до монтажної поверхні.
В обох випадках нещільне прилягання підстави може бути викликано нерівностями в монтажній опорі механізму або в монтажному підставі, на якому знаходиться опора. У будь-якому випадку знайти і усунути нещільне прилягання необхідно до центрування вала. Якісний лазерний інструмент для центрування може визначити нещільне прилягання підстави даної обертається машини.
Вплив: порушення центрування компонентів механічного приводу.
Прилад для вимірювання і діагностики: лазерний інструмент для центрування вала Fluke 830 .
Критичність: середня.
12. Напруга трубної обв'язки
Натягом трубної обв'язки називається стан, при якому нові навантаження, натягу і сили, що діють на інше обладнання та інфраструктуру, передаються назад на двигун і привід, приводячи до порушення центрування. Найбільш часто зустрічається прикладом цього є прості схеми з електродвигуном / насосом, коли щось впливає на трубопроводи, наприклад:
- зміщення в фундаменті;
- недавно встановлений клапан або інший компонент;
- предмет, ударяющий, складаний або просто давить на трубу;
- зламані або відсутні кріплення для труб або настінна арматура.
Ці сили можуть надавати кутовий або зміщує вплив, що в свою чергу призводить до зміщення вала двигуна / насоса. З цієї причини важливо перевіряти центрування машини не тільки під час установки - точне центрування є тимчасовим станом і може змінюватися з плином часу.
Вплив: порушення центрування вала і наступні навантаження на обертові компоненти, що призводять до передчасних несправностей.
Прилад для вимірювання і діагностики: лазерний інструмент для центрування вала Fluke 830 .
Критичність: низька.
13. Напруга на валу
Коли напруга на валу електродвигуна перевищує ізолюючі характеристики мастила підшипника, відбувається пробій на зовнішній підшипник, що викликає точкову корозію і утворення канавок на доріжці кочення підшипника. Першими ознаками проблеми є шум і перегрів, що виникають у міру того, як підшипники втрачають первісну форму, а також поява металевої крихти в мастилі і збільшення тертя підшипника. Це може привести до руйнування підшипника вже через кілька місяців роботи електродвигуна. Несправність підшипника - це дорога проблема як з точки зору відновлення електродвигуна, так і з точки зору простою обладнання, тому запобігання цього за допомогою вимірювання напруги на валу і струму в підшипниках є важливою частиною діагностики. Напруга на валу присутній тільки тоді, коли на двигун підключений до джерела живлення, і він обертається. Вугільна щітка, що встановлюється на щуп, дозволяє вимірювати напругу на валу при обертанні електродвигуна.
Вплив: дугові розряди на поверхні підшипника викликають точкову корозію і утворення канавок, що в свою чергу призводить до надмірної вібрації і подальшої несправності підшипника.
Прилад для вимірювання і діагностики: ізольований 4-канальний портативний осцилограф Fluke-190-204 ScopeMeter , Щуп AEGIS з вугільними щітками для вимірювання напруги на валу.
Критичність: висока.
Чотири стратегії для досягнення успіху
Системи управління електродвигунами використовуються в важливих процесах на заводах. Поломка устаткування може привести до великих фінансових втрат, пов'язаних як з потенційною заміною електродвигуна і його деталей, так і з простоєм систем, що залежать від даного електродвигуна. Забезпечуючи обслуговуючих інженерів і техніків необхідними знаннями, визначаючи пріоритети робіт і проводячи профілактичне обслуговування для контролю обладнання та усунення важко виявляються проблем, часто можна уникнути несправностей, викликаних робочими навантаженнями, і скоротити втрати від простою.
Існують чотири ключові стратегії для усунення або запобігання передчасних поломок електродвигуна і обертових деталей:
- Запис робочих умов, технічних характеристик обладнання та діапазонів допусків робочих характеристик.
- Регулярний збір і запис критичних вимірів при установці, до і після технічного обслуговування.
- Створення архіву еталонних вимірювань для аналізу тенденцій і виявлення зміни стану.
- Побудова графіків окремих вимірювань для виявлення основних тенденцій.Любие зміни в лінії тенденцій більш ніж на +/- 10-20% (або будь-яку іншу певну величину, в залежності від експлуатаційних характеристик або критичності системи) необхідно досліджувати для виявлення причин виникнення проблем.
