Dołącz do czytelników
Brak wyników

Eksploatacja

7 czerwca 2021

NR 3 (Maj 2021)

W jaki sposób diagnozować uszkodzenia w silnikach elektrycznych?

0 49

Diagnostyka silników elektrycznych to dla każdego diagnosty chleb powszedni. Źródło energii mechanicznej większości maszyn, jakie diagnozujemy, stanowi silnik elektryczny, przeważnie asynchroniczny silnik trójfazowy. Silnik bywa kluczową częścią dużych zespołów linii produkcyjnych i przeważnie w takim przypadku jest krytyczny dla podtrzymania produkcji. 

W silnikach elektrycznych typowymi usterkami są uszkodzenia zmęczeniowe łożysk, zawilgocenie lub usterki stojana, dużo rzadziej usterki wirnika. Silniki często są ofiarą uszkodzeń będących skutkiem nadmiernych sił zewnętrznych – błędnego osiowania, nadmiernego napięcia kół pasowych, przypadkowego zniszczenia osłony lub samego wentylatora chłodzącego. Wiele maszyn przepływowych jest obecnie produkowanych z wirnikiem roboczym zainstalowanym bezpośrednio na wale silnika, te kompaktowe rozwiązania, pozbawione sprzęgła, okazują się niezwykle trwałe, m.in. dlatego, że silnik nie podlega obciążeniom związanym z błędnym połączeniem go z zespołem roboczym. 

Podstawowe zasady i trudności diagnozowania silników

Podstawowa diagnostyka

Najprostsza diagnostyka silników polega na monitorowaniu prądu i ich temperatury. Wzrost prądu przy tych samych parametrach pracy lub spadek mocy i zwiększenie poślizgu mimo stałego obciążenia ostrzega o przeciążeniu i zbliżającej się awarii.

Wzrost temperatury zewnętrznej silników jest zawsze niekorzystny, silniki coraz częściej zasilane poprzez falowniki przegrzewają się z powodu strat wewnętrznych, co ma znaczny wpływ na obniżenie ich trwałości. Podstawowymi przyczynami przeciążenia silników i wzrostu ich temperatury są: złe dobranie silnika do zasilanej maszyny, nieprawidłowe osiowanie, niewłaściwe napięcie pasów, niezachowanie minimalnych warunków do poprawnego chłodzenia. Usterki silników o charakterze elektrycznym mogą być zdiagnozowane podczas rutynowej kontroli dzięki zjawisku dudnienia. Częstotliwości elektryczne interferują z częstotliwościami mechanicznymi, nieco niższymi dzięki poślizgowi, a ich dudnienie jest pewną oznaką elektrycznych niedomagań. 

Diagnostyka drganiowa 

Silniki elektryczne należy diagnozować zgodnie z wytycznymi norm ISO. Pomiary wibracji w trzech prostopadłych kierunkach na wysokości każdego łożyska pozwalają na zarejestrowanie kompletnego obrazu drganiowego maszyny i poddanie go gruntownej analizie.   

Obroty silników prądu zmiennego są ściśle związane z częstotliwością sieci energetycznej. W zależności od liczby par biegunów silniki będą obracały się nieco poniżej 3000 obrotów na minutę lub nieco poniżej 1500, 1000 lub sporadycznie 750 obrotów.

Częstotliwości obrotów są niższe ze względu na występujący w silnikach poślizg, dokładny pomiar częstotliwości obrotów pozwala na zgrubną ocenę zmian momentu na wale silnika. Większy poślizg oznacza zwiększone obciążenie maszyny. 

Pomiar łożyska silnika elektrycznego od strony osłony jest zazwyczaj znacznie utrudniony. Tylne łożysko silnika jest przeważnie zabudowane w osłonie i zasłonięte blaszaną pokrywą wentylatora chłodzącego, taka pozycja łożyska silnika jest wyjątkowo niekorzystna podczas działań diagnostycznych. 

Pomiar łożyska od strony wentylatora chłodzącego silnika odbywa się w punktach „drugiego wyboru”, z dala od łożyska. Często pierścień łożyska dzieli od podstawki czujnika nie tylko odległość promienia silnika, ale też długość osłony. Sygnał musi przejść przez 2 lub 3 połączenia elementów wykonanych czasem z materiałów o różnej gęstości. To znacznie rozprasza sygnał przed jego dotarciem do czujnika. 

Puryści diagnostyczni wykonują w tym miejscu pręty łączące oprawę diagnozowanego łożyska z punktem pomiarowym poza osłoną. Robią to również niektórzy producenci silników. Praktycy uwzględniają zaś fakt, że tylne łożysko silnika jest oddalone i wprowadzają poprawki do uzyskanych wyników. Pomiar tego węzła można wykonywać na dobrze skręconych śrubach mocujących osłonę wentylatora chłodzącego, o ile wkręcone są bezpośrednio w tylną ścianę silnika lub na żebrach chłodzących silnika na tyle blisko łożyska, na ile jest to możliwe. W obydwu przypadkach istnieje znaczne ryzyko zebrania fałszywego sygnału z rezonującej osłony. Bez analizy częstotliwościowej sygnału trudno jest uniknąć w takich przypadkach pomyłki. 

Łożyska silników od strony sprzęgła są dużo lepiej dostępne dla pomiarów, zarówno bezpośrednie pomiary na obudowie łożyska, jak i te na zewnętrznej krawędzi silnika pozwalają na uzyskanie dokładnych wyników. 

Typowe diagnozowane usterki

Uszkodzenie łożyska

Diagnostyka drganiowa stanu łożysk odbywa się przy pomocy pomiaru przyspieszeń oraz parametrów „łożyskowych”, takich jak HFD, BCU, SHOCK PULSE, lub kurtozy. Do analizy stanu łożysk można użyć widma dem...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy