Решения за мониторинг на електродвигатели

ЕлектроапаратурaСп. Инженеринг ревю - брой 4/2022 • 20.06.2022

  • Във всяка програма за превантивна поддръжка първата и най-важна стъпка е да се оценят приоритетът и критичността на оборудването

  • Един съвременен начин за мониторинг на изолационни дефекти в статорния магнитопровод е чрез електромагнитно откриване на изолационни пробиви

  • Повечето амперметри със скоби измерват променлив ток, но има модели, предназначени за променлив и за постоянен

 

Намирането, дефинирането и предприемането на действия по отношение на потенциални проблеми, преди те да станат катастрофални, е основната цел на една програма за прогнозна поддръжка на електродвигатели. Рутинният мониторинг е най-ефективният начин за установяване на потенциални проблемни зони. Често при задълбочена проверка с най-съвременно оборудване могат да бъдат идентифицирани и отстранени множество проблеми, като по този начин се избегнат критични непланирани престои и се гарантира по-ефективна работа.

Мониторингът на операциите и производителността на един електромотор с подходящо обучени техници, използващи модерно оборудване, позволява на мениджмънта на едно предприятие да планира ремонтните и сервизните дейности, да подобри операциите в предприятието и бързо да идентифицира зле работещо оборудване.

 

Как се постига ефективен мониторинг

При формулирането на една програма за превантивна поддръжка или подобряване на съществуваща такава, първата и най-важна стъпка е да се оценят приоритетът и критичността на всяко оборудване и да се определи кои двигатели трябва да бъдат мониторирани.
Критичността, броят на стартиранията и спиранията, стартовите натоварвания, температурата на околната среда, оперирането при тестване, мощността и наличието на резервни части също са съображения, които трябва да бъдат взети предвид при тази оценка. Всяка ситуация е различна и всяка изисква индивидуален подход, но основните цели ще бъдат сходни. Двигателите, за които са регистрирани исторически данни за влошена работа, трябва да се наблюдават по-често.

Жизненоважни аспекти на програмата за прогнозна поддръжка е дефинирането на критичността на двигателя за операциите на производството, установяването и спазването на рутинен график и своевременното извършване на необходимите ремонти.
Ранното прогнозиране на неизбежни повреди по електродвигателите изисква знания, опит и всички инструменти за мониторинг и анализ, които са на разположение и е възможно да се използват. Колкото по-голям набор от инструменти и средства за мониторинг се прилага от техническите специалисти, толкова по-вероятно е те да могат своевременно да установят потенциални проблеми с използваните активи.

За успешната диагностика на състоянието на електродвигателя са се обособили два изключително важни аспекта на мониторинга, т.е. основни инструмента, които трябва да бъдат взети предвид и използвани в пълния им капацитет – офлайн тестване и онлайн наблюдение.
Самият двигател има множество компоненти, включително медни намотки, изолационни системи, лагери и други механични и електрически характеристики, които трябва да бъдат тествани и наблюдавани. При работа с инвертор например изолацията на намотката на електродвигателя е подложена на напрежение с неимпулсна форма и големи пикове. Това води до увреждане и преждевременно стареене на изолацията. Оборудването за офлайн тестване може ефективно да оцени състоянието на изолацията и да спомогне за прогнозиране на продължителността на експлоатация и дали и кога е оправдано да бъдат направени ремонти.

 

Дейности за мониторинг и тестване

Тестването на електродвигателя оценява целостта му чрез използване на компютърни системи или инструменти, които наблюдават тенденциите в работата на двигателя при различни условия и натоварвания. Основната цел на тестване е да се разкрият скрити проблеми и да се предотвратят ненужни повреди. Специфично за електродвигателите, офлайн тестването оценява статични параметри като изолация, повреди по проводниците и утечки на електрически ток, както и по-динамични параметри като изкривявания и температурни колебания.

Механичното тестване на двигателя включва дейности като инспекция на ротора. Докато в общия случай тестването може да се приложи както на двигатели с променлив ток (AC), така и на такива с постоянен ток (DC), всеки метод на тестване зависи от конструкцията и приложението на въпросния двигател.
За да бъдат ефикасни изпитванията, те трябва да включват тестване на съпротивлението на намотките, висок потенциал или стъпково напрежение, както и тестове за пренапрежение. Съпротивлението на намотките може да локализира намотки на късо и дисбаланси на напрежението. Важна част от процеса е и тестването за изолационни дефекти в статорния магнитопровод.

 

Ползи от мониторинга

Мониторингът и тестването на електродвигателя са важна част от програмата за поддръжка, защото след като двигателят претърпи повреда, то често тя е необратима. Дори след ремонт той вече не работи със същата ефективност, както в началото. Тестването на двигатели носи множество предимства.
Благодарение на него експлоатационната продължителност може да бъде осезаемо увеличена. Идентифицирането на дефектни двигатели, преди да достигнат точка на повреда, гарантира непрекъснатостта на работата. Това отваря врата за по-икономично планиране на задачите за поддръжка за ремонтиране на открити проблеми.

Мониторингът на двигателя дава ясна картина на състоянието на актива в реално време, като с това се ограничават потенциални съпътстващи щети на свързано оборудване и допълнително се намаляват разходите за поддръжка. Това от какво естество е нужната интервенция или е оправдано двигателят да бъде изцяло подменен е критично решение, носещо съществени разходи.

Измерването и анализът на тока на двигателя подпомага идентифицирането на състояния в него, които водят до повишена консумация на енергия. Такива състояния може да повлияят негативно на цялостното качество на мощността и ефективността на двигателя, да ускорят износването на активите и да представляват скъпоструваща допълнителна консумация на енергия и пиково натоварване.

Спешността и честотата на повредите значително намаляват с прилагането на системен мониторинг на двигателите, позволявайки на екипите по поддръжка да прехвърлят вниманието си върху планирани дейности по поддръжка. Това дава на персонала работна среда без напрежение. Мониторингът на двигателя е и средство за откриване на дефектни електрически връзки във веригата, което от своя страна намалява риска от пожар.

 

Оборудване за мониторинг и тестване

Съвременните инструменти за тестване на двигатели в голямата си част са снабдени с интуитивни потребителски интерфейси, с което много улесняват отчитането на показания и анализирането на текущото състояние на двигателя. Много инструменти за тестване са оборудвани с многофункционални възможности, комбиниращи няколко устройства във всеки инструмент.

Цифровият мултиметър е основен инструмент за измерване на множество електрически величини, като напрежение (волтове), съпротивление (омове) или ток (ампери). Някои модели включват специални функции, които позволяват на потребителя да прави измервания на минимални, максимални и относителни стойности, както и да тества диоди и кондензатори. Тези инструменти се използват за тестване за загуба на мощност от изгорели предпазители, прекомерни нива на ток от претоварени вериги и неправилно съпротивление от повредена изолация или оборудване.

Тестерът за откриване на намотки на късо служи за идентифициране на дефекти в бобини. Най-често принципът на работа се основава на анализ на осцилациите на генератор с гранична положителна обратна връзка. При наличие на намотка на късо, нанизана на феритната пръчка, осцилациите се прекратяват и уредът дава индикация за проблема чрез звук или светодиод.

Един съвременен начин за мониторинг на изолационни дефекти в статорния магнитопровод е чрез електромагнитно откриване на изолационни пробиви. В сравнение с традиционните методи за тестване чрез загряване с мощни магнитни потоци, електромагнитното откриване много точно локализира повредата дори и под повърхността на статорния пакет без демонтаж. В практиката винаги са за предпочитане методи за диагностика, които дават точни резултати както за повърхностни, така и за повреди в дълбочина. Чувствителността на апаратурата за мониторинг трябва да бъде обезпечена от системи за калибриране.
Амперметърът със скоби измерва тока във веригата, като оценява силата на магнитното поле около проводник. Повечето амперметри със скоби измерват променлив ток, но има модели, предназначени за променлив и за постоянен. Скобите на измервателния уред позволяват на техниците да направят измерване, без системата да се изключва.

Мегоомметърът е вид омметър, използван за измерване на изолационното съпротивление и позволява не само точни измервания, но и гарантира целостта на изолационния материал. Измервателите за съпротивление на изолацията дават възможност за измерване на големи стойности в съпротивлението на вериги. С други думи, мегаомметрите се използват за определяне на състоянието на изолацията на проводниците и намотките на двигателя. Процесът се състои във въвеждане на постоянен ток с високо напрежение и ниска сила, за да се оцени съпротивлението и да се идентифицира дали има утечка или повреда на изолацията.

В различни точки в изолацията на намотките на статора на двигатели и генератори може да възникне частичен разряд и дори да доведе до повреда на изолацията. Източниците на частичен разряд могат да бъдат кухини, разслояване в основната изолация и различни видове разряди във външната намотка. Съществуват инструменти за тестване и мониторинг на частичния разряд при работещ двигател, с помощта на които може да се открие развитието на първични повреди и да се оцени състоянието на изолацията на намотките на статора.

Динамичното онлайн тестване, проведено докато двигателят работи, дава на техниците данни за качеството на мощността и работното състояние на двигателя. Оборудването за динамично изпитване трябва да може да събира и проследява всички данни, необходими за електрическите двигатели. Това включва състояние на мощността, ниво на напрежение, дисбаланс на напрежението и хармонични изкривявания, нива на тока и дисбаланси, нива на натоварване, въртящ момент и т.н. Анализът на събраните данни от такъв тип мониторинг може да разкрие проблеми чрез индикатори като състояние на двигателя и производителността му, оценка на натоварването и оперативна ефективност.

Оборудването за динамично онлайн тестване се превърна в инструмент, предпочитан от много екипи по поддръжката, тъй като използването му е безопасно и бързо и предоставя огромно количество информация в един отчет. Онлайн анализатори могат да открият проблеми с качеството на електроенергията, състоянието на двигателя, проблеми с натоварването, както и много механични проблеми, които иначе биха могли да останат недиагностицирани. Често двигателите се повреждат и се ремонтират или заменят и се връщат в експлоатация, без да се определи “основната причина” за повредата. Анализаторите за онлайн мониторинг може да идентифицират проблеми, неуловими при статичните изпитвания.

Новият брой 5/2022

брой 5-2022

  ЧЕТЕТЕ БРОЯ ОНЛАЙН

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

Top