Motoarele sunt prezente în toate mediile industriale și sunt din ce în ce mai complexe și tehnice, ceea ce uneori face dificilă execuția lor optimă. Este important să înțelegem că cauzele problemelor motorului și ale antrenării nu sunt limitate la o singură zonă de abilități. Într-adevăr, atât probleme mecanice, cât și electrice pot duce la defecțiuni ale motorului. Prin urmare, este important să vă armați cu cunoștințe bune pentru a evita timpul de oprire costisitor și pentru a îmbunătăți disponibilitatea resurselor.
Întreruperea izolației înfășurării și uzura rulmentului sunt cele două cauze principale ale defecțiunii motorului, însă aceste probleme în sine rezultă din motive foarte diferite. Acest articol explică cum să identifice cele mai frecvente 13 cauze ale defecțiunii izolației de înfășurare și a defecțiunii rulmentului.
1) Tensiune tranzitorie
Tensiunile tranzitorii pot avea surse diferite, interne sau externe site-ului. Încărcările adiacente sunt activate sau dezactivate, băncile de condensatoare de corecție a factorului de putere sau chiar condițiile meteorologice la distanță pot genera tensiuni tranzitorii în sistemele de distribuție. Aceste tensiuni tranzitorii, a căror amplitudine și frecvență sunt variabile, degradează riscul sau chiar distruge izolarea înfășurărilor motorului. Identificarea sursei acestor tensiuni tranzitorii poate fi dificilă, deoarece apariția lor este rară, iar simptomele lor se pot prezenta în moduri diferite. De exemplu, o tensiune tranzitorie poate apărea pe cablurile de control care nu sunt direct responsabile pentru daune, dar pot totuși perturba operațiunile.
Impact: deteriorarea izolației înfășurărilor motorului poate duce la o defecțiune anticipată și la o indisponibilitate neplanificată
Instrument de măsurare și diagnostic: contor de energie trifazic Fluke 435-II
Importanță: mare
2) Dezechilibru de tensiune
Sistemele de distribuție trifazate adesea servesc sarcini monofazate. Orice dezechilibru al impedanței sau al distribuției taxelor riscă să producă un dezechilibru în cele trei faze. Potențiale defecțiuni pot fi cauzate de cablurile motorului, de terminările acestuia sau chiar de înfășurările în sine. Acest dezechilibru poate provoca constrângeri la toate circuitele de fază ale unui sistem trifazat. La cel mai simplu nivel, cele trei faze de tensiune ar trebui să aibă întotdeauna aceeași magnitudine.
Impact: dezechilibrul generează un debit excesiv de curent pe una sau mai multe faze, ceea ce crește temperaturile de funcționare și degradează izolația.
Instrument de măsurare și diagnostic: contor de energie trifazic Fluke 435-II
Semnificație: mediu
3) denaturarea armonică
În termeni simpli, armonicele se referă la toate sursele suplimentare de tensiune alternativă de înaltă frecvență sau la curenții care alimentează înfășurările motorului. Această energie suplimentară nu este utilizată pentru a acționa motorul arborelui, ci circulă în înfășurări și, în final, contribuie la pierderi interne de energie. Aceste pierderi se disipează sub formă de căldură, care deteriorează treptat capacitatea de izolare a înfășurărilor. O anumită distorsiune armonică a curentului este normală pentru elementele sistemului care furnizează sarcini electronice. Pentru a identifica sursele de denaturare armonică, utilizați un contor de energie pentru a monitoriza nivelurile și temperaturile actuale ale transformatoarelor pentru a vă asigura că nu sunt supuse unor stresuri nejustificate. Fiecare armonică are propriul nivel de distorsiune admis și este definit de standarde precum IEEE 519-1992.
Impact: Reducerea eficienței motorului determină costuri suplimentare și crește temperaturile de funcționare
Instrument de măsurare și diagnostic: contor de energie trifazic Fluke 435-II
Semnificație: mediu
Invertoare de frecvență
4) Reflectări pe semnalele de ieșire ale unității PWM
Unitățile de viteză variabilă utilizează o tehnică de modulare a lățimii pulsului (PWM) pentru a controla tensiunea de ieșire și frecvența unui motor. Reflecțiile sunt generate atunci când impedanța nu este potrivită pentru sursă și sarcină. Diferențe de impedanță pot apărea din cauza instalării necorespunzătoare, selectării necorespunzătoare a unei componente sau degradării treptate a echipamentului. Într-un circuit de acționare a motorului, vârful de reflexie poate fi echivalent cu nivelul de tensiune al magistralei DC.
Impact: deteriorarea izolației înfășurărilor motorului duce la oprirea neplanificată
Instrument de măsurare și diagnostic: osciloscop portabil pe 4 canale pentru eșantionare rapidă ScopeMeter Fluke 190-204®.
Importanță: mare
5) Curentul Sigma
Curenții Sigma indică curenții paraziți care circulă într-un sistem. Curenții sigma depind de frecvența semnalului, de nivelul tensiunii, de capacitate și de inductanța conductorilor. Este posibil ca acești curenți să treacă prin conductoarele de protecție a pământului și să provoace declanșarea parazitului sau chiar să genereze căldură excesivă la înfășurări. Curentul sigma este în general prezent în cablarea motoarelor și corespunde la suma curentului celor trei faze în orice moment T. În situație ideală, suma acestor trei curenți trebuie să fie egală cu zero. Cu alte cuvinte, curentul de întoarcere al unității trebuie să fie egal cu curentul primit de acesta din urmă. Curentul sigma poate fi, de asemenea, reprezentat sub formă de semnale asimetrice în mai mulți conductori capabili să cupleze capacitiv curenții din conductorul de pământ.
Impact: declanșarea circuitului misterios datorită unui curent de protecție la pământ
Instrument de măsurare și diagnostic: osciloscop portabil pe 4 canale ScopeMeter Fluke 190-204 cu clemă curentă (Fluke i400S sau similar) și lățime de bandă largă (10 kHz).
Semnificație: scăzut
6) Supraîncărcări operaționale
Supraîncărcările motorului apar atunci când un motor este supus unei sarcini excesive. Primele simptome ale unei suprasarcini sunt consumul excesiv, cuplul insuficient și supraîncălzirea. Căldura excesivă a motorului este o cauză majoră a defecțiunii. În cazul unei supraîncărcări, diversele componente ale motorului, cum ar fi rulmenții, înfășurările și alte componente, pot funcționa normal, dar motorul rămâne prea cald. Prin urmare, este logic să începeți procedura de depanare asigurându-vă că motorul nu este supraîncărcat. Deoarece 30% din defecțiunile motorului se datorează supraîncărcării, este important să înțelegeți cum să măsurați și să identificați supraîncărcările motorului.
Impact: uzura prematură a componentelor electrice și mecanice care provoacă o defecțiune permanentă
Instrument de măsurare și diagnostic: multimetru digital Fluke 289
Importanță: mare
mecanic
7) Aliniere incorectă
Alinierea devine incorectă când arborele de antrenare al motorului nu este aliniat corespunzător cu sarcina sau atunci când componenta care leagă motorul la sarcină este aliniată greșit. Mulți profesioniști consideră că un cuplaj flexibil elimină sau compensează eroarea de aliniere. Cu toate acestea, acest fapt protejează doar cuplajul. Chiar și cu un cuplaj flexibil, un arbore aliniat greșit transmite forțe ciclice dăunătoare de-a lungul arborelui și al motorului, ceea ce duce la o uzură excesivă a motorului și o creștere a sarcinii mecanice aparente. Pe de altă parte, alinierea incorectă poate provoca vibrații atât în sarcină cât și pe arborele de antrenare al motorului. Câteva tipuri de aliniere incorectă:
Unghiular: axele copacilor se intersectează, dar nu sunt paralele
Paralel: axele copacilor sunt paralele, dar nu concentrice
Mixt: combinație de defecte unghiulare și paralele (Notă: cele mai incorecte alinieri sunt alinieri mixte. În practică, este mai ușor să tratați cele două forme separat.)
Impact: uzura prematură a componentelor mecanice de acționare care provoacă defecțiuni premature
Instrument de măsurare și diagnostic: instrument laser de aliniere a arborelui Fluke 830
Importanță: mare
8) Dezechilibrul copacului
Un dezechilibru desemnează o stare a unei părți rotative al cărei centru de masă este situat în afara axei de rotație. Cu alte cuvinte, există un „loc greu” undeva pe rotor. Dezechilibrele motorii nu pot fi eliminate în totalitate, dar este posibil să identifici valori în afara domeniilor normale și să aplici măsuri în consecință. Dezechilibrul se poate datora multor factori, inclusiv:
colmatare
absența contragreutării
variații de fabricație
distribuție neuniformă a masei înfășurărilor motorului și a altor factori de uzură.
Un tester de vibrații sau un analizator poate ajuta la determinarea dacă o mașină rotativă este echilibrată sau nu.
Impact: uzura prematură a componentelor mecanice de acționare care provoacă defecțiuni premature
Instrument de măsurare și diagnostic: tester de vibrații Fluke 810
Importanță: mare
9) Slăbirea arborelui
Slăbirea se referă la jocul excesiv între piese. Există diferite tipuri de dezlegare:
slăbirea rotativă este cauzată de jocul excesiv între părțile rotative și staționare ale mașinii, de exemplu, un rulment.
slăbire ne-rotativă între două părți fixate normal, cum ar fi un picior și o fundație, sau o carcasă de rulmenți și o mașină.
La fel ca în cazul tuturor celorlalte surse de vibrații, este important să știi să identifici dezlegarea și să rezolvi problema înainte ca aceasta să devină costisitoare. Un tester de vibrații sau un analizor poate ajuta la determinarea dacă o mașină rotativă se desface.
Impact: uzura accelerată a componentelor rotative care cauzează defecțiuni mecanice
Instrument de măsurare și diagnostic: tester de vibrații Fluke 810
Importanță: mare
10) uzura rulmenților
Rulmenții defecte cresc frecarea, emit mai multă căldură și au o eficiență energetică mai mică din cauza problemelor mecanice, de ungere sau de uzură. Eșecurile rulmentului pot avea diferite cauze:
sarcină mai mare decât sarcina nominală;
lubrifiere inadecvată sau incorectă;
garnituri ineficiente ale rulmenților;
alinierea slabă a arborelui;
montaj defect;
uzură normală;
tensiuni de arbore induse.
Când are loc defectarea rulmentului, aceasta are un efect în cascadă care crește semnificativ riscul de avarie a motorului. 13% din defecțiunile motorului se datorează unei defecțiuni a rulmentului și peste 60% din defecțiunile mecanice de pe un șantier se datorează uzurii rulmentului. Prin urmare, este important să învățați să identificați semnele de avertizare ale acestei probleme.
Impact: uzura accelerată a componentelor rotative care duce la o defecțiune a rulmentului
Instrument de măsurare și diagnostic: tester de vibrații Fluke 810
Importanță: mare
Factorii legați de instalarea necorespunzătoare
11) Suport pentru picioare
Un suport rotativ înseamnă că picioarele de montare ale unui motor sau componentă de antrenare nu sunt la același nivel sau că suprafața de montaj pe care se sprijină picioarele nu este egală. Aceasta este sursa multor frustrări, întrucât strângerea șuruburilor de fixare a picioarelor duce la mai multe probleme de stres și aliniere. Dezechilibrele apar în general între două șuruburi de fixare așezate în diagonală unul la altul, la fel ca un scaun sau o masă care tinde să se plimbe pe diagonală. Există două tipuri de suport pentru picior:
paralel: unul dintre picioarele de montare este mai mare decât celelalte trei;
unghiular: unul dintre picioarele de montare nu este paralel sau într-o poziție „normală” în raport cu suprafața de montare.
În ambele cazuri, suportul plictisitor se datorează unei nereguli în picioarele de montare sau pe podeaua pe care se sprijină. În orice caz, este important să remediem situația pentru a obține o aliniere bună a arborelui. O unealtă laser de aliniere a calității poate identifica, în general, orice formă de susținere deplină pe o mașină rotativă.
Impact: aliniere slabă a componentelor mecanice de acționare
Instrument de măsurare și diagnostic: instrument de aliniere a arborelui laser Fluke 830
Semnificație: mediu
12) Stresul conductelor
Tensiunile conductelor se referă la noile forțe, la eforturile noi și la forțele noi care acționează asupra restului echipamentelor și infrastructurii care sunt transmise motorului și acționării și provoacă alinierea slabă. Cel mai obișnuit exemplu este o simplă combinație motor / pompă, unde ceva pune presiune pe linii, cum ar fi:
o mișcare de fundație;
o supapă nouă sau o altă componentă;
un obiect care lovește, răsucește sau pur și simplu apasă o țeavă;
un suport de țeavă sau orice alt element de sprijin de perete, rupt sau lipsă.
Aceste forțe pot fi exercitate unghiular sau compensate asupra pompei, ceea ce la rândul său provoacă o aliniere greșită a arborelui motorului sau a pompei. Prin urmare, este important să verificați în mod regulat alinierea mașinii. Alinierea de precizie este o stare temporară care se poate deteriora în timp.
Impact: alinierea slabă a arborelui și tensiunile induse pe componentele rotative, ceea ce duce la defecțiuni premature.
Instrument de măsurare și diagnostic: instrument laser de aliniere a arborelui Fluke 830
Semnificație: scăzut
13) Tensiunea arborelui
Atunci când tensiunile arborelui motorului depășesc capacitatea de izolare a grăsimii rulmentului, pot apărea curenți direcționați către rulmentul exterior și pot cauza apariție de caneluri și caneluri pe inelele de rulment. Această problemă are ca rezultat mai întâi apariția zgomotului însoțită de supraîncălzire datorită faptului că rulmenții încep să își piardă forma inițială și că fragmente de metal se amestecă cu grăsimea și agravează frecarea. Acest lucru ar putea distruge rulmentul în doar câteva luni. Defecțiunile rulmentului sunt costisitoare atât în ceea ce privește reparația motorului, cât și timpul de oprire. Prin urmare, este important să se ia măsuri preventive, cum ar fi măsurarea tensiunii arborelui și a curentului de rulare pentru a anticipa problemele. Tensiunea arborelui este prezentă numai atunci când motorul este pornit. O sondă cu perie de carbon măsoară tensiunea arborelui în timpul rotirii unui motor.
Impact: arcurile electrice de pe suprafețele lagărelor pot cauza apariția de pitting și caneluri care provoacă vibrații excesive și, în final, defecțiunea rulmenților
Instrument de măsurare și diagnostic: osciloscop portabil pe 4 canale ScopeMeter Fluke 190-204, cu senzor de perie de carbon AEGIS pentru măsurarea tensiunii arborelui.
Importanță: mare
Patru strategii pentru succes
Sistemele de control motor sunt prezente în procesele esențiale la toate nivelurile liniei de producție. Defecțiunile hardware au consecințe financiare serioase atât în ceea ce privește înlocuirea potențială a motorului sau a pieselor, cât și în ceea ce privește timpul de oprire al sistemului, care depinde de motor. Oferirea inginerilor și tehnicienilor de întreținere cu cunoștințe corecte, prioritizarea volumului de muncă și gestionarea întreținerii preventive a motorului și rezolvarea problemelor intermitente și uneori dificil de identificat pot, în unele cazuri, să prevină defecțiuni legate de stres costurile de exploatare și reducerea costurilor generale ale perioadei de oprire.
Patru strategii cheie sunt utilizate pentru a rezolva, sau chiar a preveni, defecțiunile premature ale motorului și ale componentelor rotative:
Condițiile de funcționare a documentelor, specificațiile mașinii și intervalele de toleranță la performanță.
Capturați și documentați măsurătorile critice în timpul instalării, înainte și după întreținere și în mod obișnuit.
Arhivați măsurătorile de bază pentru a facilita analiza tendințelor și pentru a identifica schimbările de stare.
Diagrama grafică a măsurătorilor individuale pentru a stabili o tendință de bază. Orice modificare a tendinței de bază de peste +/- 10% la 20% (sau orice altă% în funcție de performanța și importanța sistemului dvs.) necesită identificarea cauzei principale, pentru a înțelege de ce acest lucru apare problema.
13 sfaturi bune de verificat sau de urmat (în funcție de tehnologia motorului instalat) pentru orice instalare bună a motorului!