Неисправности асинхронных электродвигателей | Электрик

Признаки неисправности	Причины	Ремонт
Двигатель не запускается	Отсутствует ток в статоре, что может наблюдаться вследствие перегорания предохранителей или выключения неисправного автоматического выключателя	Поставить новые предохранители; исправить автоматический выключатель
Двигатель не запускается, несмотря на то что напряжение на выводах статора номинальное, а ток во всех трех фазах статора одинаков. Все три напряжения на кольцах равны при неподвижном разомкнутом роторе	Обрыв в двух (или трех) фазах пускового реостата или в соединительных проводах между ротором и пусковым реостатом. Сильное одностороннее притяжение ротора к статору вследствие большого износа вкладышей подшипников, смещения подшипниковых щитов или подшипниковых стояков	Отыскать при помощи мегомметра или контрольной лампы место обрыва и устранить. Заменить вкладыши подшипников и отрегулировать подшипниковые щиты.
Обмотка статора перегревается	Двигатель перегружен или нарушена его нормальная вентиляция Напряжение на выводах двигателя ниже номинального, вследствие чего происходит перегрузка двигателя по току Обмотка статора соединена не в звезду, а в треугольник.	Снизить нагрузку или усилить вентиляцию (запросить завод- изготовитель о способах усиления вентиляции). Повысить напряжение до номинального или уменьшить ток нагрузки до номинального Соединить обмотку статора в звезду
Обмотка статора сильно нагревается. Ток в отдельных фазах неодинаковый. Двигатель сильно гудит и тормозится	Витковое замыкание. Короткое замыкание между двумя фазами	В основном определяется ощупыванием обмотки после ее отключения. Поврежденное место отремонтировать или же перемотать поврежденную часть обмотки
Ротор, а иногда и статор перегреваются. Двигатель гудит, ток в статоре сильно пульсирует. Двигатель с нагрузкой плохо запускается и не развивает номинальной частоты вращения; момент вращения меньше номинального	Неисправность вызвана плохим контактом в цепи ротора: плохой контакт в пайках лобовых частей обмотки или в нулевой точке, в переходных соединениях между стержнями или в соединениях между параллельными группами плохой контакт в соединениях обмотки с контактными кольцами плохой контакт в соединениях между контактными кольцами и пусковым реостатом или в пусковом реостате	Для устранения этой неисправности необходимо: проверить все пайки обмотки ротора; те из них, которые неисправны или внушают подозрение, перепаять. Если наружным осмотром не удается обнаружить место плохой пайки, проверить методом падения напряжения проверить контакты токопроводов в местах соединения их с обмоткой и контактными кольцами проверить исправность контактов в местах присоединения проводов к ротору и реостату, проверить и очистить контакты и щетки пускового реостата
Двигатель не достигает требуемой частоты вращения, сильно перегревается	Двигатель перегружен Подшипник вышел из строя	Устранить перегрузку Заменить подшипник
Двигатель не запускается: при поворачивании рукой работает толчками и ненормально гудит; в одной фазе статора нет тока	Обрыв в одной фазе цепи сети или внутренний обрыв в обмотке статора. Если обрыв фазы произойдет во время работы двигателя, то при отсутствии надлежащей максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора	Проверить вольтметром напряжение на выводах статора. Если имеется обрыв в одной фазе сети или напряжение во всех трех фазах несимметрично (в случае перегорания предохранителя или обрыва в одной фазе первичной обмотки трансформатора), то устранить неисправность сети. Если сеть исправна, то устранить обрыв в обмотке статора
Работа двигателя сопровождается сильным гудением, появился дым	Произошло замыкание витков некоторых катушек обмотки статора; короткое замыкание одной фазы	Двигатель отправить в ремонт
Электровигатель с короткозамкнутым ротором хорошо запускается без нагрузки; с нагрузкой не запускается	Нагрузка при пуске велика	Уменьшить нагрузку при пуске
Искрение сопровождается повышенным нагревом коллектора и щеток	Щетки в плохом состоянии и неправильно установлены в щеткодержателях. Размеры обойм щеткодержателей не соответствуют размерам щеток, плохой контакт между щетками и их арматурой	Угольные щетки имеют неровную обогревающую рабочую поверхность с царапинами; плохо пришлифованы; их края обломаны или обгорели. Следует правильно установить щеткодержатели и щетки
Стук в подшипниках качения	Разрушение дорожек или тел качения	Заменить подшипник
Ослабление крепления подшипника в подшипниковом щите	Слишком большая радиальная нагрузка на выходной конец вала, приведшая к износу места посадки подшипника в щите Очень большая вибрация машины	Уменьшить радиальную нагрузку и заменить двигатель; применить двигатель другого типоразмера, способный без разрушения выдержать существующую радиальную нагрузку Устранить причины сильной вибрации и заменить двигатель
Повышение вибрации при работе	Нарушение балансировки ротора шкивами или муфтами; неточная центровка валов агрегата; перекос соединительных полумуфт	Дополнительно отбалансировать ротор, шкивы или полумуфты; произвести центровку двигателя и машины; снять и вновь правильно установить полумуфту. Найти место обрыва или плохого контакта и устранить повреждение
Активная сталь статора равномерно перегрета, хотя нагрузка двигателя не превышает номинальной	Напряжение сети выше номинального Неисправен вентилятор	Снизить нагрузку или усилить вентиляцию двигателя Снять защитный кожух и отремонтировать вентилятор
Активная сталь статора при нормальном напряжении  сильно нагревается	Местные замыкания между отдельными листами активной стали, вызванные заусенцами или задеванием ротора о статор. Зубцы активной стали в отдельных местах выгорели и оплавлены вследствие коротких замыканий в обмотке статора или пробоя обмотки на корпус	Удалить заусенцы, разъединить соединенные листы стали и отлакировать их изоляционным лаком воздушной сушки. Вырубить или вырезать поврежденные места. Между отдельными листами проложить тонкий электрокартон или пластинки слюды и отлакировать их изоляционным лаком. В случае большого количества повреждений необходимо произвести полную перешихтовку стали с перемоткой статора
Мотор работает неустойчиво	Силовые контакты магнитного пускателя не создают устойчивого соединения	Заменить магнитный пускатель или почистить контактные пластины и подогнуть
Двигатель не отключается  при нажатии кнопки «Стоп»	«Залипли» контакты магнитного пускателя	Заменить магнитный пускатель или починить

Диагностика асинхронных электродвигателей на основе спектрального анализа тока статора

Диагностика асинхронных электродвигателей на основе спектрального анализа тока статора

 

ДИАГНОСТИКА АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ СПЕК­ТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ТОКА СТАТОРА

 

Асинхронные двигатели переменного тока являются в настоящее время крупнейшими потребителями электрической энергии. Они потребляют свыше 80% вырабатываемой электроэнергии. В процессе эксплуатации возможны повреждения элементов двигателя, что в свою очередь приводит к преждевременному выходу его из строя.

Основными причинами выхода из строя двигателей переменного тока являются: повреждения элементов статора и ротора, подшипников и другое.

В некоторых случаях внезапный выход из строя двигателя может привести к авариям и длительным простоям производства. Эксплуатация находящихся в аварийном техническом состоянии электродвигателей приводит к прямым финансовым потерям, связанным с непрогнозируемым выходом из строя оборудования и вызванным этим нарушением технологического процесса, и к значительным дополнительным затратам электроэнергии, обусловленным повышенным электропотреблением. В связи с этим вопрос диагностики асинхронных двигателей весьма актуален. Основным методом сегодня является вибродиагностика состояния элементов электродвигателей. Этот способ достаточно дорог и трудоемок. Для установки оборудования должен быть обеспечен доступ к обследуемому объекту, что в условиях производства сопряжено с определенными трудностями, необходима остановка электродвигателя.

В последнее время получили развитие методы диагностики состояния электрических машин, основанные на выполнении мониторинга потребляемого тока с последующим выполнением специального спектрального анализа полученного сигнала [1-3], что позволяет с высокой степенью достоверности определять состояние различных элементов двигателя.

Проведение мониторинга тока асинхронного электродвигателя может быть выполнено как непосредственно на нем, так и в электрощите питания (управления). То есть диагностика возможна без остановки привода.

В состав комплекса для анализа состояния и условий работы асинхронных электродвигателей входит разъемный токовый датчик (токовые клещи-преобразователь), аналого — цифровой преобразователь (АЦП, частота оцифровки 1,25 МГц), персональный компьютер (ПК) с установленной средой NI LabView [4] и разработанным программным обеспечением для сбора и обработки информации.

Физический принцип, положенный в основу работы диагностического комплекса, заключается в том, что любые возмущения в работе электрической или механической части электродвигателя и связанного с ним устройства приводят к изменениям магнитного потока в зазоре электрической машины и, следовательно, к слабой модуляции потребляемого электродвигателем тока.

Таким образом, наличие в спектре тока двигателя характерных (и не совпадающих) частот определенной величины свидетельствует о наличии повреждений электрической или механической части электродвигателя и связанного с ним механического устройства .

С помощью данного метода возможна диагностика следущих повреждений:

Повреждения ротора двигателя (обрыв стержней, ослабление крепления стержней к контактным кольцам, скрытые дефекты литья). Этот вид неисправности обнаруживается по наличию двух симметричных относительно частоты питающей сети пиков в спектре тока.

Несоосность валов двигателя и механической нагрузки. Этот вид неисправности определяется по частотам, кратным частоте вращения ротора.

Дефекты ременной передачи вентилятора. Этот вид неисправности определяется по частотам, кратным частоте биений ремня, определяемой длиной последнего и диаметрами

Аналогичным образом определяется и наличие других дефектов.

При проведении измерений формируется база данных, позво­ляю­щая отслеживать динамику развития износа электродвигателя во вре­мени, что дает возможность корректировать графики ремонта обо­рудования.

Асинхронные двигатели чувствительны к качеству электро­энергии, поэтому для полного анализа условий работы машины реко­мендуется проводить мониторинг приложенного к электродвигателю напряжения. Это позволяет определить его несимметрию, наличие высших гармони­ческих составляющих и импульсов перенапряжений – т.е. тех факто­ров, которые напрямую влияют на срок службы и эконо­мичность ра­боты двигателя.

9 типичных неисправностей электродвигателя и способы их устранения

В этом обзоре мы рассмотрим типичные неисправности трехфазных асинхронных электродвигателей и способы их предупреждения и устранения.

Электрические неисправности электродвигателя

Электрические неисправности двигателя всегда связаны с обмоткой.

1. Межвитковое замыкание может возникнуть при ухудшении изоляции в пределах одной обмотки. Возможные причины: перегрев обмотки, некачественная изоляция, износ изоляции вследствие вибрации. Определить межвитковое замыкание бывает сложно. Основной метод диагностики – сравнение сопротивления и рабочего тока всех трех обмоток. Первые симптомы межвиткового замыкания – повышенный нагрев двигателя и падение момента на валу. При этом по одной из фаз ток больше, чем по двум другим.
2. Замыкание между обмотками происходит из-за смещения обмоток, механической вибрации и ударов. При отсутствии должной электрической защиты может возникнуть короткое замыкание и пожар.
3. Замыкание обмотки на корпус. При данной неисправности электродвигатель может продолжать работать, если неправильно выполнены заземление и защита от короткого замыкания. Однако в работе он будет смертельно опасен, так как его потенциал будет находиться под фазным напряжением.
4. Обрыв обмотки. Эта неисправность равносильна пропаданию фазы. Если обрыв происходит в работе, то двигатель резко теряет мощность и начинает перегреваться. При правильно выполненной защите двигатель отключится, поскольку ток по другим фазам будет повышен.

Для устранения большинства из этих поломок требуется перемотка двигателя.

Механические неисправности электродвигателя

Механические неисправности электродвигателя связаны с его конструкцией.

1. Износ и трение в подшипниках. Проявляется в повышении механической вибрации и шума при работе. В этом случае требуется замена подшипников, иначе неисправность приведет к перегреву и падению производительности двигателя.
2. Проворачивание ротора на валу. Ротор может вращаться в магнитном поле статора, а вал будет неподвижен. Требуется механическая фиксация ротора на валу.
3. Зацепление ротора за статор. Эта проблема связана с механической поломкой подшипников, их посадочных мест или корпуса двигателя. Кроме того, подобная неисправность приводит к повреждению обмотки статора. Практически не подлежит ремонту.
4. Повреждение корпуса двигателя. Может происходить из-за ударов, повышенных нагрузок, неправильного крепления или низкого качества двигателя. Ремонт является трудоемким из-за трудностей соосной установки переднего и заднего подшипников.
5. Проворачивание или повреждение крыльчатки обдува. Несмотря на то, что двигатель продолжит работать, он будет перегреваться, что существенно сократит срок его службы. Крыльчатку необходимо закрепить (для этого используется шпонка или стопорное кольцо) или заменить.

Аварийные ситуации при работе электродвигателя

Существуют неисправности, не связанные непосредственно с двигателем, но влияющие на его работу, характеристики и срок службы. Большинство этих неисправностей вызваны механической перегрузкой, увеличением тока, и, как следствие, перегревом обмоток и корпуса.

1. Увеличение нагрузки на валу вследствие заклинивания привода либо приводимых механизмов.
2. Перекос напряжения питания, который может быть вызван проблемами питающей сети либо внутренними проблемами привода.
3. Пропадание фазы, которое может произойти на любом участке питания двигателя – от питающей трансформаторной подстанции до обмотки двигателя.
4. Проблема с обдувом (охлаждением). Может возникнуть из-за повреждения крыльчатки двигателя при собственном охлаждении, из-за останова вентилятора внешнего принудительного охлаждения или вследствие значительного повышения температуры окружающей среды.

Способы защиты электродвигателя

Для защиты электродвигателя от внутренних и внешних неисправностей, а также для минимизации дальнейших трудозатрат по его ремонту применяют различные устройства.

1. Мотор-автоматы и тепловые реле

Мотор-автоматы (автоматы защиты двигателя) и тепловые реле используют для обнаружения превышения тока по одной или всем фазам двигателя. В случае превышения через некоторое время происходит отключение привода.

В отличие от мотор-автомата, у теплового реле нет силовой коммутации. Оно имеет только управляющий контакт, который размыкает питание силовой цепи. Мотор-автомат является самостоятельным коммутационным устройством, способным выключать двигатель.

Минус теплового реле заключается в отсутствии защиты от короткого замыкания. Мотор-автомат имеет защиту от перегрузки и электромагнитную защиту от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает и выключает двигатель при превышении тока уставки в 10-20 раз.

Данные устройства используются наиболее широко и при правильной установке и настройке способны с большой долей вероятности защитить электродвигатель и оборудование от поломки и других негативных последствий.

2. Электронные реле защиты двигателей

Данный вид защиты обеспечивает большой выбор различных защит. Основным элементом таких реле является микропроцессор, который анализирует мгновенные значения напряжения и тока и принимает решения на основе заданных настроек. Это может быть выдача сигнала на индикацию либо на отключение двигателя.

3. Термисторы и термореле

Когда по какой-то причине не сработала тепловая защита по перегрузке, последний рубеж обороны — термозащита. Внутрь обмотки устанавливается термочувствительный элемент (как правило, термистор или позистор), который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. При пересечении порога срабатывает соответствующая защита, и двигатель отключается.

Возможно применение более простых дискретных термореле (термоконтактов), которые размыкают контрольную или тепловую цепь, что приводит к аварийной остановке электродвигателя.

4. Преобразователи частоты

Обычно преобразователи частоты располагают несколькими видами защиты – по превышению момента и тока, по превышению напряжения, обрыву фазы и проч. Кроме того, возможно ограничение момента и тока. В этом случае на двигатель будет подаваться напряжение с меньшим уровнем и частотой, если будет обнаружена перегрузка. При этом будет выдано соответствующее сообщение оператору, а двигатель может продолжать работать.

Также производители частотных преобразователей рекомендуют устанавливать защитный автомат на входе ПЧ, тепловое реле на выходе и термисторную защиту.

Другие полезные материалы:
Выбор электродвигателя для компрессора
Как определить параметры двигателя без шильдика?
Выбор мотор-редуктора для буровой установки

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ МЕЖВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ И ДЕФЕКТОВ ПОДШИПНИКОВ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Полная библиографическая ссылка: Соколова О. В. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ МЕЖВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ И ДЕФЕКТОВ ПОДШИПНИКОВ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ / Ольга Владимировна Соколова, Иван Сергеевич Соколов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2019. — №3(55). — C. 592-599. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-3-592-599

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ МЕЖВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ И ДЕФЕКТОВ ПОДШИПНИКОВ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Аннотация

В статье рассматривается проблема диагностики асинхронных электродвигателей. Отмечается, что в настоящее время разработан ряд методов диагностики асинхронных двигателей, основанных на анализе вибраций элементов электродвигателя, акустических колебаний работающего электродвигателя, магнитного потока в зазоре двигателя, вторичных электромагнитных полей машины, температуры отдельных элементов машины, работы и состояния механических узлов, состояния изоляции, электрических и других параметров машины, но при этом подчеркивается, что межвитковые замыкания в обмотке статора остаются одной из самых распространенных и трудно выявляемых на ранней стадии неисправностей.Исследователями доказано, что даже при небольшом дефекте межвитковые замыкания в обмотке статора нужно незамедлительно определять, так как двигатель может продолжать работать, но дефект будет увеличиваться и вызывать нагревание в этих витках. Разработанные методы диагностики межвитковых замыканий асинхронных двигателей, например, векторный подход Парка, исследование магнитного потока или спектральный анализ вращающегося двигателя, позволяют обнаружить дефект уже на поздней стадии развития.Предложено устройство диагностики асинхронных двигателей для определения межвитковых замыканий и дефектов подшипников асинхронных электродвигателей на ранней стадии неисправностей, которое позволяет определять межвитковые замыкания по количеству оборотов двигателя и дефекты подшипников по его времени выбега. Преимуществами устройства являются: расширение функциональных возможностей, включающее косвенное определение наличия межвитковых замыканий обмоток статора, дефектов межвитковых замыканий и повышение электробезопасности за счет развязки сигналов блока питания с сетью. Данное устройство позволяет своевременно определить наличие межвитковых замыканий статора и дефектов подшипников и в результате защитить электродвигатель от их негативного воздействия, а также продлить срок его безаварийной работы.

Ключевые слова

асинхронные электродвигатели, диагностика, межвитковые замыкания, обмотка статора, количество оборотов, время выбега, quantity of turns

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Об авторах

Соколова Ольга Владимировна — кандидат технических наук, доцент

[email protected]

Забайкальский институт железнодорожного транспорта — филиал ФГБОУ ВО «ИрГУПС»

Соколов Иван Сергеевич — ассистент

[email protected]

ФГБОУ ВО «Забайкальский государственный университет»

Методы диагностики неисправностей асинхронных электродвигателей

Движок при пуске не разворачивается либо скорость его вращения ненормальная. Причинами обозначенной неисправности могут быть механические и электронные проблемы.

 

К электронным неполадкам относятся: внутренние обрывы в обмотке статора либо ротора, обрыв в питающей сети, нарушения обычных соединений в пусковой аппаратуре. При обрыве обмотки статора в нем не будет создаваться крутящееся магнитное поле, а при обрыве в 2-ух фазах ротора в обмотке последнего не будет тока, взаимодействующего с вращающимся полем статора, и движок не сумеет работать. Если обрыв обмотки произошел во время
работы мотора, он может продолжать работать с номинальным крутящим моментом, но скорость вращения очень понизится, а сила

тока так возрастет, что при отсутствии наибольшей защиты может перегореть обмотка статора либо ротора.

В случае соединения обмоток мотора в треугольник и обрыва одной из его фаз движок начнет разворачиваться, потому что его обмотки окажутся соединенными в открытый треугольник, при котором появляется крутящееся магнитное поле, сила тока в фазах будет неравномерной, а скорость вращения — ниже номинальной. При этой неисправности ток в одной из фаз в случае номинальной нагрузки мотора будет в 1,73 раза больше, чем в 2-ух других. Когда у мотора выведены все 6 концов его обмоток, обрыв в фазах определяют мегаомметром. Обмотку разъединяют и определяют сопротивление каждой фазы.

Скорость вращения мотора при полной нагрузке ниже номинальной может быть из-за пониженного напряжения сети, нехороших контактов
в обмотке ротора, также из-за огромного сопротивления в цепи ротора у мотора
с фазным ротором. При большенном сопротивлении в цепи ротора растет скольжение
мотора и миниатюризируется скорость его вращения.

Сопротивление в цепи ротора наращивают нехорошие контакты в щеточном устройстве ротора, пусковом реостате, соединениях
обмотки с контактными кольцами, пайках лобовых частей обмотки, также
недостающее сечение кабелей и проводов меж контактными кольцами и пусковым
реостатом.

Нехорошие контакты в обмотке ротора можно выявить, если в статор мотора подать напряжение, равное 20—25% номинального. Заторможенный ротор медлительно поворачивают вручную и инспектируют силу тока во всех 3-х фазах статора. Если ротор исправен, то при всех его положениях сила тока в статоре схожа, а при обрыве либо нехорошем контакте будет изменяться зависимо от положения ротора.

Нехорошие контакты в пайках лобовых частей обмотки фазного ротора определяют способом падения напряжения. Способ основан на увеличении падения напряжения в местах недоброкачественной пайки. При всем этом замеряют величины падения напряжения во всех местах соединений, после этого результаты измерений ассоциируют. Пайки числятся удовлетворительными, если падение напряжения в их превосходит падение напряжения в пайках с наименьшими показателями менее чем на 10%.

У роторов с глубокими пазами может также происходить разрыв стержней из-за механических перенапряжений материала. Разрыв стержней в пазовой части короткозамкнутого ротора определяют последующим образом.
Ротор выдвигают из статора и в зазор меж ними забивают несколько древесных клиньев, чтоб ротор не мог оборотиться.
К статору подводят пониженное напряжение менее 0,25 Uном.
На каждый паз выступающей части ротора попеременно накладывают железную пластинку, которая должна перекрывать два зубца ротора. Если стержни целые, пластинка будет притягиваться к ротору и дребезжать. При наличии разрыва притяжение и дребезжание пластинки исчезают.

Движок разворачивается при разомкнутой цепи фазного ротора. Причина неисправности — куцее замыкание в обмотке ротора. При включении движок медлительно разворачивается, а его обмотки очень греются, потому что в замкнутых накоротко витках вращающимся полем статора наводится ток большой величины.
Недлинные замыкания появляются меж хомутиками лобовых частей, также меж стержнями при пробое либо ослаблении изоляции в обмотке ротора.

Это повреждение определяют кропотливым наружным осмотром и измерением
сопротивления изоляции обмотки ротора. Если при осмотре не удается найти
повреждение, то его определяют по неравномерному нагреву обмотки ротора на ощупь, зачем ротор затормаживают, а к статору подводят пониженное напряжение.

Равномерный нагрев всего мотора выше допустимой нормы может получиться в итоге долговременной перегрузки и ухудшения критерий остывания.
Завышенный нагрев вызывает ранний износ изоляции обмоток.

Местный нагрев обмотки статора, который обычно сопровождается сильным гудением, уменьшением скорости вращения мотора и неравномерными токами в его фазах, также запахом перегретой изоляции. Эта неисправность может появиться в итоге неверного соединения меж собой катушек в одной из фаз, замыкания обмотки на корпус в 2-ух местах, замыкания меж 2-мя фазами, недлинного замыкания меж витками в одной из фаз обмотки статора.

При замыканиях в обмотках мотора вращающимся магнитным полем в короткозамкнутом контуре будет наводиться э. д. с, которая создаст ток большой величины, зависящий от сопротивления замкнутого контура.
Покоробленная обмотка может быть найдена по величине измеренного сопротивления, при всем этом покоробленная фаза будет иметь наименьшее сопротивление, чем исправные. Сопротивление определяют мостом либо
способом амперметра — вольтметра. Покоробленную фазу можно также найти способом измерения тока в фазах, если к движку подвести пониженное напряжение.

При соединении обмоток в звезду ток в покоробленной фазе будет больше, чем в других. Если обмотки соединены в треугольник, линейный ток в 2-ух проводах, к которым присоединена покоробленная фаза, будет больше, чем в 3-ем проводе. При определении обозначенного повреждения у мотора с короткозамкнутым ротором последний может
быть заторможенным либо крутиться, а у движков с фазным ротором обмотка ротора может быть разомкнута.
Покоробленные катушки определяют по падению напряжения на их концах: на покоробленных катушках падение напряжения будет меньше, чем на исправных.

Местный нагрев активной стали статора происходит из-за выгорания и оплавления стали при маленьких замыканиях в обмотке статора, также при замыкании листов стали вследствие задевания
ротора о статор во время работы мотора либо вследствие разрушения изоляции меж отдельными листами стали.

Признаками задевания ротора о статор являются дым, искры и запах гари; активная сталь в местах задевания приобретает вид полированной поверхности; возникает гудение, сопровождающееся вибрацией мотора. Предпосылкой задевания служит нарушение обычного зазора меж ротором и статором в итоге износа подшипников, неверной их установки, огромного извив вала, деформации стали статора либо ротора, однобокого притяжения ротора к статору из-за витковых замыканий в обмотке статора, сильной вибрации ро-тора, который определяют щупом.

Ненормальный шум в движке. Нормально работающий движок издает равномерное гудение, которое типично для всех машин переменного тока.
Возрастание гудения и возникновение в движке ненормальных шумов могут явиться
следствием ослабления запрессовки активной стали, пакеты которой будут
временами сжиматься и ослабляться под воздействием магнитного потока. Для устранения недостатка нужно перепрессовать пакеты стали.
Сильное гудение и шумы в машине могут быть также результатом неравномерности зазора меж ротором и статором.

Повреждения изоляции обмоток могут произойти от долгого перегрева мотора, увлажнения и загрязнения обмоток, попадания на их железной пыли, стружек, также в итоге естественного старения изоляции. Повреждения изоляции могут вызвать замыкания меж фазами и витками отдельных катушек обмоток, также замыкание обмоток на корпус мотора.

Увлажнение обмоток происходит в случае долгих перерывов в работе мотора, при конкретном попадании в него воды либо пара в итоге хранения мотора в сыром неотапливаемом помещении и т. д.

Железная пыль, попавшая вовнутрь машины, делает токопроводящие мостики, которые равномерно могут вызвать замыкания меж фазами обмоток и на корпус. Нужно строго соблюдать сроки осмотров и планово-предупредительных ремонтов движков.

Сопротивление изоляции обмоток мотора напряжением до 1000 в не нормируется, изоляция считается удовлетворительной при сопротивлении 1000 ом на 1 в номинального напряжения, но более 0,5 Мом при рабочей температуре обмоток.

Замыкание обмотки на корпус мотора обнаруживают мегаомметром, а место замыкания — методом «прожигания» обмотки либо способом питания ее неизменным током.

Метод «прожигания» состоит в том, что один конец покоробленной фазы обмотки присоединяют к сети, а другой — к корпусу. При прохождении тока в месте замыкания обмотки на корпус
появляется «прожог», возникают дым и запах подгоревшей изоляции.

Движок не идет в ход в итоге перегорания предохранителей в обмотке якоря, обрыва обмотки сопротивления в пусковом реостате либо нарушения контакта в подводящих проводах. Обрыв обмотки сопротивления в пусковом реостате обнаруживают контрольной лампой либо мегомметром.

Диагностика асинхронных электрических машин по спектрам тока

 

Семёнов Дмитрий Николаевич (начальник акустической лаборатории)

ОАО «СПО «Арктика»

Баркова Наталья Александрова (к.т.н. директор) Северо-Западный учебный центр

 

Для электрических машин вибрационные методы диагностики не охватывают достаточно точно и полно всех дефектов составных частей электромагнитной системы (дефектов обмоток статора, ротора, активного железа, эксцентриситета, неравномерности зазора, асимметрии и искажения питающего напряжения), т.к. дефекты электромагнитной системы проявляются опосредованно, передаваясь через электромагнитное поле на корпус машины.

Метод определения неисправностей путём анализа спектра питающих токов основан на том, что неисправности в работе электрической и механической частей электродвигателя и связанного с ним устройства приводят к изменениям магнитного потока в зазоре электрической машины а, значит, к модуляции входного тока. Измерение сетевого напряжения позволяет определить его не симметрию и наличие несинусоидальности (которые возникают при работе с частотными регуляторами) — т.е. факторов, которые влияют на срок службы двигателя. Измерения могут быть выполнены при подключении датчиков тока и напряжения непосредственно в клеммной коробке электродвигателя или в щите питания, без изменения режима работы привода.

В настоящее время существует несколько стационарных и переносных измерительных комплексов различных фирм, реализующих данный метод диагностики. Среди них российские: СД-21 Ассоциации «Вибро Акустические Системы и Технологии» (СПб) (рис.1г.), A17-U8/ЗЭТ ЗАО «Электронные технологии и метрологические системы» (Москва) (рис.1д.), КДРМ, ШДРМ приборостроительный завод «Вибратор» (СПб) (рис.1в,е.), K-5101 ООО «Витэк» (СПб) (рис.1ё.), и иностранные EXP4000 SKF Baker (рис.1а.), MCEmax PdMA (рис.1б.), AnomAlert GE Bently Nevada (рис.1ж.), Fluke-435 (рис.1з.).

На предприятии судоремонта ОАО «СПО «Арктика» осуществляется внедрение технологии ремонта электрооборудования по техническому состоянию с применением диагностических методов неразрушающего контроля. Выполнение этих задачи направлено на дальнейший переход предприятия от концепции среднего и текущего ремонтов судового электрооборудования к сервисному техническому обслуживанию по результатам диагностики электрооборудования.

Лаборатория диагностики предприятия располагает приборами для анализа вибрационных параметров СД-21, АГАТ-М, SVAN-956, К-5101, и электрических- МСЕ мах, PXI, Fluke. Предприятие занимается средним ремонтом и восстановлением технической готовности судового электрооборудования. Данный пример приведён для одномашинного преобразователя 50-400 Гц, мощностью 250 кВт.

 

Описание задачи. После регламентных работ по восстановлению посадочных мест и замены подшипников, была выполнена балансировка преобразователя и доводка преобразователей по виброшумовым характеристикам.

Существенного снижения вибрации на оборотной частоте балансировкой добиться не удалось, т.к. наблюдались значительные изменения значений амплитуды и фазы во времени (рис.2а).

Дополнительные проверки показали, что высокие уровни значений амплитуды и фазы регистрируются только на работающем преобразователе и при снятии напряжения уровни амплитуды и фазы резко уменьшаются (рис.2б).

 

a) EXP4000	б) MCEmax	b) КДРМ
г) СД-21	д) A17-U8/ЗЭТ	е) ШДРМ-132
ё) K-5101	ж) AnomAlert	з) Fluke-435

Рисунок 1. Измерительные комплексы различных производителей для диагностики электрических машин по спектрам тока.

 

а)

б)

                                                                                          

Рисунок 2. а — размах виброперемещения (мкм), замеренный на щитах преобразователя в установившемся режиме,

б — размах виброперемещения (мкм), замеренного в момент снятия питающего напряжения.

 

На узкополосном спектре вибрации (рис.3), снятом при большом разрешении (с дискретностью 0,05 Гц), видны две гармонические составляющие одна с оборотной частотой 49,95 Гц (2998 об/мин), вторая с частотой питающей сети 50 Гц. Спектральная составляющая с частотой 50 Гц изменялась с амплитудой более 10 дБ.

 

Рисунок 3. Узкополосный спектр вибрации с разрешением 0.05 Гц. 49,95 Гц- составляющая спектра на частоте вращения, 50,00 Гц- электромагнитная составляющая.

Замеры 1/3- октавного спектра проводились на подшипниковых щитах преобразователя в трех плоскостях.

 

Рисунок 4. Максимальные 1/3- октавные спектры вибрации

для преобразователя без дефектов (1) и преобразователя с дефектами (2).

 

Проведенные измерения указывают на электромагнитный характер неисправности. Предполагаемая причина — дефект электромагнитной системы преобразователя и повышенный эксцентриситет ротора. Для увеличения достоверности диагноза был применён многофункциональный тестер электродвигателей MCEmax PdMA.

 

Определение неисправности преобразователя по спектру питающего тока

Тест «демодуляция» в программе МСEGold, измерительного комплекса МСЕмах, позволяет выявить наличие различных электромагнитных колебаний в системе, отфильтровывая основную частоту питающего тока преобразователя 50Гц. В бездефектной машине (таблица 1), на спектре «видна» равномерная работа преобразователя. Дисбаланса электромагнитного поля не наблюдается.

Тест «демодуляция» в машине с дефектом. На спектре хорошо «видна» повышенная составляющая на частоте 12,5 Гц, что соответствует ¼ частоты вращения преобразователя. Причиной данного дефекта, согласно описанию на программное обеспечение, могут послужить механические повреждения магнитной системы или подшипников преобразователя. Значительный эксцентриситет ротора так же может послужить причиной неисправности.

Анализ потребляемой мощности (таблица 2) показывает, что двигатель, имеющий эксцентриситет зазора, потребляет повышенную активную мощность по сравнению с бездефектным преобразователем (при одинаковом режиме работы- холостой ход).

 

Таблица №1

 

Графики спектров теста «демодуляция»

 

Данные бездефектного преобразователя

 

Данные преобразователя с дефектом

 

 

 

Таблица №2

Анализ качества электрических параметров

 

Данные бездефектного преобразователя.	Данные преобразователя с дефектом.

 

Тест «Эксцентриситет» предназначен для определения признаков неравномерности воздушного зазора между ротором и статором из-за их несоосности в статическом и динамическом состоянии на асинхронных двигателях.

Номинальные данные, необходимые для обработки данных:

• скорость вращения машины — 3000 (2998) об/мин;
• частота питающей сети — 50Гц;
• число стержней ротора — 38;
• характерная частота признаков эксцентриситета 38×50=1900Гц;
• первая гармоника боковой полосы частоты сети Fecc±50Гц;
• третья гармоника боковой полосы частоты сети Fecc±150Гц.

Для бездефектного преобразователя (таблица 3). Пики боковых полос частоты сети в диапазоне -79÷(-75) dB, находящиеся в «белой» зоне графика превышают средний уровень шума не более чем на 10 dB.

Данные, полученные для преобразователя с дефектом. Пики боковых полос частоты сети в диапазоне -69÷(-54) dB, находящиеся в «красной» зоне графика превышают средний уровень шума более чем на
30 dB.

 

 

Графики спектров тока

Спектры исправного преобразователя

 

Спектры преобразователя с дефектом

 

По итогам замеров электрических параметров можно сделать следующие выводы. Для бездефектного преобразователя. В целом работа преобразователя — удовлетворительная. Электрические и виброакустические параметры преобразователя в норме. Рекомендовано: осуществление контроля за работой преобразователя и регистрация температуры обмоток статора преобразователя.

Для преобразователя с дефектом. В целом работа преобразователя — неудовлетворительная. Рекомендовано:

• выполнить разборку и дефектацию электромагнитной системы генератора преобразователя согласно техническим условиям на ремонт;
• произвести замеры воздушных зазоров и дефектацию ротора преобразователя для устранения высокого эксцентриситета;
• выполнить  дефектацию  подшипниковых  узлов,  подшипниковых  щитов  согласно техническим условиям на ремонт.

По итогам замеров была произведена дефектация подшипниковых узлов и подшипниковых щитов преобразователя. После регламентных работ по восстановлению посадочных мест, были выполнены балансировка преобразователя и выставление воздушных зазоров ротора.

Из двух преобразователей, имеющих повышенные уровни вибрации, на одном удалось добиться существенного уменьшения вибрации, после регулировки осевого поджатия подшипника. Второй был отбалансирован до минимально возможного уровня. В дальнейшем балансировку преобразователей, имеющих подобные дефекты, планируется проводить с помощью специализированной балансировочной программы БЭД-4 разработчик — ООО «Вибротехника», позволяющей производить балансировку на выбеге агрегата.

 

Заключение

Использование измерительных комплексов систем неразрушающего контроля, для регистрации виброакустических параметров и измерительные комплексы типа MCEmax для регистрации электрических параметров на этапе освидетельствования, для сбора всех необходимых данных, могут дать ясную картину о состоянии электрооборудования, на основе которой можно проработать более точный перечень мероприятий по дальнейшему ремонту электрооборудования. Это позволит сократить временные затраты на диагностику электродвигателей, и затраты при устранении неисправностей, выявленных в более поздний период во время ремонта или послеремонтного испытания оборудования.

Встроенные приводные электродвигатели таких механизмов как погружные насосы, кондиционеры, винторулевые колонки не могут быть продиагностированы методами, отличными от анализа спектра токов, без длительной разборки всего механизма и сопутствующих  элементов.  Так  диагностика  электродвигателей, встроенных  в кондиционеры, с помощью тестера МСЕмах, позволяет сократить время на диагностику c 60 до 4,5 нормо- часов за счёт отказа от разборки.

 

Список использованной литературы

1. Барков А.В., Баркова Н.А. Борисов А.А., Федорищев В.В., Грищенко Д.В. Методика диагностирования механизмов с электроприводом по потребляемому току. — СПб.: Петроцентр, 2012.

2. Клюев В.В. Неразрушающий контроль. Справочник 7 т.- М.: Машиностроение, 2005.

3. Петухов В. Диагностика состояния электродвигателей. Новости электротехники. 1(31) 2005.

4. Петухов В. Диагностика электродвигателей. Спектральный анализ модулей векторов Парка тока и напряжения. Новости электротехники. №1(49) 2008.

5. Хруцкий О.В. Техническая диагностика: учебник/СПбГМТУ.-СПб.-2005.

6. Технология МСЕ МАХ интерпретация данных. Корпорация PdMA. 2009.

7. Cruz S.M.A. Marques Cardoso A.J. Stator Winding Fault Diagnosis in Three-Phase Synchronous and Asynchronous Motors, by the Extended Park’s Vector Approach.

8.  Adreano M.da Sila Induction motor fault diagnostic and monitoring methods. Thesis master of science. Milwaukee, Wisconsin 2006.

9.  Arvind M.Venugopal Comparative analysis of electrical and mechanical fault signatures in induction motors. Thesis master of science. Taxas A&M University 2003

10. IEEE Std 1415-2006 «IEEE Guide for Induction Machinery Maintenance Testing and Failure Analysis» has been officially released as of May 1, 2007

11.  www.skf.com/ru/products/condition-monitoring

12.  www.pdma.com/PdMA-MCEMAX.php

13.  www.kipinfo.ru/info/stati/?id=261

14.  www.vbrsdrm.ru/siteapps/Drupal-5327/htdocs/products

15.  www.vitec.ru/ru/index.php

16.  www.vibrotek.ru/russian

 

 

Диагностика и предупреждение аварийных состояний приводных систем

Опыт показывает, что применение и внедрение средств диагностики является одним из ключевых факторов роста экономической эффективности использования оборудования в промышленности.

Задача диагностики – определение, выявление и предупреждение отказов и неисправностей, поддержание эксплуатационных показателей в установленных пределах, прогнозирование состояния в целях максимального использования ресурса оборудования.

Асинхронные электродвигатели — самые распространенные машины в приводах современного производственного оборудования. Наиболее полному использованию таких электродвигателей препятствует их высокая повреждаемость. По статистике каждый год выходят из строя 20-25 % от общего числа работающих асинхронных электродвигателей .

Таким образом, наиболее актуальными задачами на сегодняшний день в любой отрасли производства являются:

·       снижение затрат в процессе эксплуатации асинхронных двигателей

·       повышение их надежности

·       повышение качества их диагностики.

По скорости проявления эксплуатационные дефекты электрооборудования делят на две категории:

·       быстро развивающиеся, которые вызывают внезапные отказы

·       медленно развивающиеся.

К категории быстроразвивающихся относят труднопрогнозируемые поломки, которые являются следствием эксплуатационных технологических дефектов или разрушения под действием мгновенно возникающей нагрузки, превышающей предел прочности элементов.

К категории медленноразвивающихся относят поломки и неисправности, возникновение и развитие которых может быть определено, зарегистрировано и спрогнозировано до наступления их критического уровня.

При правильной организации работ и эксплуатации асинхронных двигателей причину неисправности и объем ремонта можно установить заранее, до наступления критического состояния оборудования.

У двигателей после ремонта с разборкой и заменой внутренних компонентов надежность работы заметно снижается. В процессе ремонта проблематично выявить скрытые дефекты, такие, как дефекты стержней короткозамкнутого ротора или нарушение изоляции обмотки статора

Сегодня все сильнее возникает потребность диагностики состояния асинхронных электродвигателей в процессе их работы.

Установление и обнаружение дефектов в работающем электродвигателе на ранней стадии развития позволит предупредить внезапную остановку и простой производства в результате аварии, снизить расходы на ремонт электродвигателя и увеличить срок его службы.

Технологии искусственного интеллекта предоставляют огромные возможности не только для анализа текущего состояния промышленного оборудования, но и для прогнозирования его дальнейшей работы. Алгоритмы и методы предиктивной аналитики прежде всего помогают предсказать и предотвратить технологическую аварию, а также являются серьёзным подспорьем в цифровой трансформации предприятия и повышении конкурентоспособности во множестве аспектов.

Приводная техника — один из основных элементов машиностроения. Omron предлагает решение, позволяющее анализировать внутренние параметры приводов, например, состояние конденсатора на шине постоянного тока, реле, и других элементов, так или иначе ограничивающих срок службы оборудования.

Гораздо дешевле и проще вовремя заменить конденсатор, у которого ёмкость снизилась до нижнего предела, нежели дожидаться, пока привод выйдет из строя. Пока ни один мировой производитель не смог уйти от ограниченности срока службы конденсатора на шине постоянного тока. Однако наше решение поможет отследить эту проблему и предотвратить дальнейшую аварию оборудования. Именно с этого решения и можно начать делать первые шаги по внедрению цифровых систем мониторинга и предиктивной аналитики в цехе.

Система контроля состояний электродвигателей K6CM

Тем, кто намеревается внедрять цифровые технологии постепенно, мы рады представить универсальное устройство контроля мощности электродвигателей KM и устройство по контролю состояния асинхронных двигателей К6СМ, которые с успехом закрывают все вышеперечисленные задачи.

Качественная оценка состояния трехфазного асинхронного электродвигателя. Система проводит комплексную диагностику параметров двигателя, может отслеживать токовые броски, повышение температуры, снижение сопротивления изоляции и повышение допустимого уровня вибрации — обнаруживая регрессию со стороны нагрузки.

Сопротивление изоляции трехфазного асинхронного двигателя измеряется путем проверки тока (ток утечки на вторичной стороне инвертора также фиксируется устройством K6CM).

Состояние двигателя отображается в числовых значений на ЖК-экране

После интеграции системы мониторинга состояний в рабочее оборудование необходимо задать пороговые уровни для:

·        Температуры двигателя

·        Сопротивления изоляции

·        Уровня вибрации

·        Тока протекающего в обмотках двигателя.

При превышении любого из этих параметров система регистрирует изменения и выдает предупреждающий сигнал, информируя ремонтный персонал о нестабильной работе оборудования, которая может привести к поломке.

• В зависимости от настройки порогового значения для вывода предупреждающего сигнала состояние двигателя может отображаться в строке тремя цветами: зеленый (все нормально), оранжевый (предупреждение) и красный (критический уровень).
• Система K6CM оборудована транзисторным выходом, который обеспечивает вывод данных о состоянии двигателя и кодах ошибок базового модуля на внешние устройства.
• Данными легко передаются на ПК через EtherNet/IP
• Числовые значения вибрации, температуры, сопротивления изоляции и тока можно контролировать при помощи специального программного обеспечения для K6CM.
• Тенденции изменения состояния двигателя могут контролироваться при помощи того же программного обеспечения, и, таким образом, признаки деградации можно легко отслеживать.

Если Вы хотите опробовать устройство мониторинга и контроля состояний асинхронных электродвигателей K6CM – напишите нам. Мы готовы предоставить для Вас тестовые образцы и помочь с интеграцией и настройкой данной системы, чтобы Вы могли убедиться, насколько просто и легко можно контролировать основные состояния приводных систем, заранее планировать ППР и решать проблемные ситуации до возникновения поломки и остановки оборудования.

(PDF) Проблемы диагностики асинхронного двигателя с автономным преобразователем напряжения

Международная научная электроэнергетическая конференция — 2019

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 643 (2019) 012022

IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1757-899X / 643/1/012022

2

2. Методы диагностики

В настоящее время известны методы диагностики электроприводы [8-11]:

1. Методы, основанные на анализе колебаний отдельных элементов агрегата.

2. Методы, основанные на измерении и анализе магнитного потока в зазоре двигателя и вторичных электромагнитных полей

машины.

3. Методы, основанные на измерении и анализе температуры отдельных элементов машины

.

4. Методы диагностики механических узлов (в частности подшипников) на основе анализа

содержания железа в масле.

5. Методы диагностики состояния изоляции

6.Методы, основанные на анализе электрических координат и параметров машин.

Существуют и другие экспертные методы, основанные на контроле одного или нескольких параметров, позволяющие

судить об одном или нескольких узлах машины.

Наибольшее распространение получили методы вибродиагностики. Суть методов заключается в анализе параметров вибрации

в различных точках электродвигателя. Параметры вибрации включают в себя вибрацию

смещения, виброускорение и скорость вибрации, а их эффективные (среднеквадратичные) значения

и их пиковые коэффициенты подлежат регистрации.Также широко используются методы спектрального анализа, в которых

значения амплитуд отдельных гармонических составляющих вибросигнала используются в качестве диагностических параметров

. Пределы допустимых колебаний приведены в ГОСТ 12379-93. Параметры вибрации

контролируются в нескольких точках, в основном в подшипниковых узлах и в точках крепления

фундамента агрегата, а параметры вибрации в вертикальном, горизонтальном и

осевом направлениях должны регистрироваться.В качестве первичных преобразователей могут использоваться как контактные датчики, а

, так и бесконтактные

— оптические датчики перемещения.

К недостаткам методов вибродиагностики можно отнести:

1. Необходимость прямого доступа к диагностируемому объекту, что не всегда возможно в условиях горного производства

. В случае установки датчиков при производстве на станке

увеличивается стоимость.

2. Методы хорошо адаптированы для диагностики в первую очередь механических повреждений как двигателя

, так и связанного с ним механизма.Однако электрическое повреждение (на которое приходится не менее

85% повреждений приводных двигателей) не всегда может быть обнаружено из-за изменения параметров вибрации,

, что приводит либо к отсутствию обнаружения повреждений, либо к ложному срабатыванию, в зависимости от пороговых значений.

принята в диагностической модели.

Методы, основанные на анализе электрических параметров работающего оборудования, а именно

токов, напряжений и потребляемой мощности имеют более высокий приоритет.Их использование возможно без прямого доступа

к диагностируемой машине, особенно при использовании датчиков разделения тока, таких как токовые клещи

. В настоящее время в качестве датчиков тока и напряжения используются датчики Холла, работающие в широком диапазоне частот с постоянной чувствительностью

, что позволяет регистрировать колебания с частотами

от нуля до нескольких десятков килогерц. В этом случае в качестве диагностических параметров

используются следующие параметры: гармонические составляющие спектра тока статора, гармонические составляющие спектра потребления мощности

.

3. Анализ задачи

Рассматривая асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором при питании от синусоидального напряжения

, описываемого уравнениями в операторной форме [2, 12, 13], можно оценить состояние

по нескольким критериям:

1. механические характеристики;

2. Потребляемая мощность;

3. частотный состав текущего спектра.

Оценка механических характеристик позволяет визуально увидеть начальный момент, время запуска, номинальную скорость

и коэффициент пульсаций момента в зависимости от типа и степени дефекта, определяемых уравнением

(1).

50 видов отказов электродвигателей — UE Systems

50 видов отказов электродвигателей

Электродвигатели необходимы для работы многих заводов, независимо от отрасли, поэтому понимание их 50 видов отказов может помочь вам разработать лучшая программа техобслуживания на вашем предприятии.

Электродвигатели необходимы для обеспечения бесперебойной и эффективной работы предприятий. Если один из них выйдет из строя, это может привести к дорогостоящему простою завода и создать множество угроз безопасности.Существует ряд различных режимов отказа, поэтому, если вы их поймете, срок службы двигателя может увеличиться от двух до 15 лет.

Ключевым моментом является переход от реактивной категории кривой коэффициента мощности к фазе прогнозирования. Используя ультразвуковую технологию, такую ​​как Ultraprobe 15000, вы можете обнаружить проблемы до того, как они начнут приводить к серьезным повреждениям двигателя. Поскольку в двигателе очень много различных компонентов, режим отказа может возникать в самых разных местах. В двигателе имеется от 8 до 10 компонентов, каждый из которых имеет свои собственные режимы отказа, в результате чего общее количество составляет около 50, поэтому, правильно их устраняя, вы можете значительно продлить срок службы вашего двигателя.

Корпус двигателя

Неисправности в корпусе двигателя могут возникнуть из-за неправильной установки, физического повреждения, коррозии и отложений материала. Хотя кожух двигателя может показаться не очень эффективным, эти недостатки могут в конечном итоге повлиять на работу других.

Например, мягкая опора может привести к выходу из строя подшипников, изгибу вала и поломке или трещине опоры. Это возникает, если двигатель, когда он помещен на плоскую поверхность, не имеет всех опор на этой поверхности.Накопление материала может привести к нагреву двигателя до рабочей температуры, что в конечном итоге приведет к повреждению других частей двигателя, таких как подшипники.

Статор двигателя

Виды отказа статора двигателя возникают из-за физического повреждения, загрязнения, коррозии, высокой температуры, дисбаланса напряжений, сломанных опор и процедур выгорания перемотки. Часто они могут появиться в автомастерских.

Отказы статора происходят из-за перемотки обмоток. Это часто происходит до того, как двигатель можно будет перемотать, что потребует экстренного ремонта.Но поскольку заводу потребуется вернуть двигатель как можно скорее, поспешный ремонт может привести к повреждению статоров из-за неправильного нагрева корпуса и статора. Это также может привести к неэффективности мотора.

Роторы двигателей

Роторы состоят из множества слоев многослойной стали, а обмотки ротора состоят из стержней из меди или алюминиевого сплава, закороченных с обеих сторон закорачивающими кольцами. Эти компоненты могут выйти из строя из-за термического напряжения, физического повреждения, дисбаланса, поломки стержня ротора, загрязнения и неправильной установки.

Физические повреждения роторов могут развиться после выполнения определенных работ по аварийному техническому обслуживанию, включая замену подшипников, восстановление двигателя, а также во время процесса разборки и повторной сборки. Вообще говоря, подшипники двигателя не следует менять на заводе, особенно на критически важном оборудовании.

Несбалансированные роторы двигателей — обычное дело, но это может вызвать значительную нагрузку на подшипники. В конечном итоге это приведет к контакту ротора со статором и возникновению еще одной точки отказа.Опять же, неправильная тактика восстановления, такая как перегрев, также может повредить компоненты ротора.

Установив стандарты точной балансировки, вы можете быть уверены, что предотвращаете подобные нарушения дисбаланса.

Подшипники двигателя

Подшипники двигателя в электродвигателе могут выйти из строя из-за неправильного обращения и хранения, неправильной установки, несоосности, неправильной смазки, процессов запуска / остановки, загрязнения, консольных нагрузок и дисбаланса вентилятора двигателя.

Загрязнение — одна из основных причин отказов подшипников.Это происходит, когда в подшипники попадают посторонние загрязнения или влага, обычно во время процесса смазки. Вы можете принять меры для предотвращения загрязнения во время процесса повторной смазки, чтобы гарантировать, что они не попадут.

Также важно, чтобы ваш двигатель был правильно оборудован для той задачи, для которой он был выбран. Это означает использование подходящих подшипников для данной области применения. Для двигателей, в которых используются шкивы или звездочки, установленные на валу, требуются роликовые подшипники в двигателе, которые распространены среди большинства стандартных двигателей.

Смазка всегда может быть основной причиной поломки, потому что существует очень много разных мест, где можно неправильно нанести смазку. Слишком много или слишком мало смазки, а также неправильная форма смазки могут привести к преждевременному износу. Все моторные смазки должны быть на основе полимочевины, а не универсальные. Всегда следует вынимать пробку из нижней части, чтобы старую смазку можно было слить должным образом. Кроме того, выпускные клапаны могут помочь предотвратить чрезмерное смазывание.

UE Grease Caddy может стать отличным инструментом для прослушивания при смазке двигателя.

Неисправности уплотнений подшипников двигателя обычно возникают из-за неправильной смазки или неправильной установки.

Вентиляторы двигателя

Вентиляторы двигателя выходят из строя из-за физических повреждений, образования льда, посторонних материалов и коррозии. Вентиляторы помогают снизить температуру двигателя, что необходимо для обеспечения нормальной работы остальных компонентов.

Отказ защитного кожуха вентилятора двигателя также может привести к отказу более крупного двигателя. Обычно это происходит из-за физического повреждения и закупорки.Потратив время на их поддержание в чистоте, вы сможете значительно предотвратить поломку защитного кожуха вентилятора.

Изоляция двигателя и обмотки

Когда дело доходит до изоляции двигателя и обмоток, существует ряд потенциальных проблем. Загрязнение и влажность могут привести к выходу из строя обмотки. Часто это происходит потому, что они не хранятся в окружающих помещениях. Еще одна проблема, которая может вызвать отказ двигателя — это перегрев. Нарушение изоляции, цикличность и изгиб, наряду с нагрузкой на привод переменного тока, завершают возможные виды отказов для этой категории.

Срок службы изоляции стандартного электродвигателя зависит от температуры, при которой электродвигатель работает. Это означает, что для электродвигателя, который работает при особенно высокой температуре, вы можете сократить срок его службы. Фактически, на каждые 18–20 градусов по Фаренгейту срок службы изоляции сокращается вдвое. Хотя лучшая изоляция может продлить срок службы, температура в этом случае является одним из важнейших факторов. Это означает подачу более прохладного наружного воздуха.

Пробой изоляции может стать большой проблемой, так как это приведет к короткому замыканию обмоток.Эти проблемы можно обнаружить с помощью тестирования MCE и термографии. Короткое замыкание обмотки от витка к витку может возникнуть из-за истирания загрязняющих веществ, вибрации или скачков напряжения.

Цикличность и изгиб — еще одна проблема, которая обычно возникает при частом запуске и останове двигателя. Такой рабочий цикл может привести к частому нагреву и охлаждению обмоток и изоляции, что может привести к износу, например образованию отверстий, что в конечном итоге приведет к короткому замыканию и отказу двигателя.

Вал двигателя

Виды отказа вала двигателя возникают из-за физических повреждений, неправильного изготовления, неправильной установки и коррозии. Например, неправильная установка двигателя может привести к коррозии некоторых компонентов, таких как корпус двигателя, и нарушению баланса.

Как продлить срок службы вашего двигателя

Теперь, когда мы знаем о различных типах режимов отказа двигателя, мы можем предпринять более эффективные шаги для создания плана профилактического обслуживания.

Многие задачи по техническому обслуживанию могут быть решены еженедельным осмотром. Обязательно смажьте двигатели по мере необходимости соответствующей смазкой для двигателей. Добавляйте смазку или масло только при необходимости. Включение программы смазки с помощью ультразвука может иметь большое значение для предотвращения выхода подшипников из строя.

Существует ряд текущих задач, которые вы можете выполнить, чтобы обеспечить максимальную производительность двигателей. Держите моторы в чистоте и при соответствующей температуре с постоянным потоком воздуха, а также храните моторы должным образом, чтобы влага не загрязнила их.Кроме того, держите двигатель подальше от влаги и химикатов, чтобы предотвратить загрязнение.

Существует также ряд точных шагов по техническому обслуживанию, которые вы можете предпринять, чтобы повысить производительность ваших двигателей и снизить износ. Всегда выравнивайте двигатели до уровня ниже 0,003 во всех трех плоскостях, а также старайтесь не допускать «мягких» ног. Укажите точную балансировку ротора до 0,05 дюйма в секунду. Наконец, используйте только сертифицированные мастерские по ремонту двигателей, потому что, как мы обсуждали ранее, неправильный ремонт может привести к большему повреждению линии.

Что касается профилактических мероприятий по техническому обслуживанию, используйте оценку цепи двигателя для обнаружения всех отказов двигателя. Анализ вибрации можно использовать для ряда других отказов двигателя, в то время как механический ультразвук можно использовать для выявления неисправностей подшипников, стержней ротора и электрических неисправностей — также используйте анализ масла на подшипниках скольжения с масляными резервуарами.

Есть также ряд других ультразвуковых приложений. Отказы, как правило, сначала проявляются в подшипниках, а это означает, что Ultraprobe 15000 может быть отличным способом обнаружения отказов на этапе 1.Устройство также отлично подходит для обнаружения избыточной или недостаточной смазки. По мере того, как ультразвук становится все более неотъемлемой частью операций по техническому обслуживанию, его приложения тоже становятся неотъемлемой частью. Его можно использовать для обнаружения электрических сбоев, таких как искрение, проблемы с стержнем ротора и дисбаланс ротора, а также проблемы со центровкой и мягкой опорой.

Вообще говоря, когда двигатель выходит из строя, вам нужно решить, стоит ли его восстанавливать или покупать новый. Использование блок-схемы двигательного решения может помочь принять это решение. Поговорите с CMRP, чтобы найти схему принятия решений для ваших операций.

Наконец, вы можете получить гораздо больше от своих двигателей, приняв меры по профилактическому техническому обслуживанию. Приобретайте прецизионные двигатели для всех ваших критически важных приложений и всегда используйте прецизионное обслуживание для установки, центровки, балансировки и смазки.

Придерживаясь этих шагов, вы можете продлить срок службы ваших двигателей и ограничить время простоя на вашем предприятии, эффективно ускоряя операции, ограничивая затраты и улучшая производительность.

Диагностика технического состояния подшипников качения асинхронных тяговых двигателей локомотивов на основе интеллектуального анализа данных

1

Грищенко А.В., Козаченко Е.В., Новые электрические машины локомотивов, , М .: Уч.-метод. Центр Образ. Железнодорожн. Трансп., 2008.

2

Грищенко А.В., Грачев В.В., Бабков Ю.В., Клименко Ю.И., Ким С.И., Перфильев К.С., Федотов М.В. Искусственная нейронная сеть. прибор для диагностики современного тепловоза, Локомотив , 2012, №1. 7.

3

Хамидов О.Р. и Касымов, О., Разработка методики комплексного диагностирования асинхронного тягового электродвигателя подвижного состава железнодорожного транспорта (Методика комплексной диагностики асинхронного тягового электродвигателя комплексного транспорта, 902, Гражцевит, 902, Санкт-Петербург, 9210003, Грэзевит, 902, 2017, г. В.В., Грищенко А.В., Базилевский Ф.Ю. Надежность прямых методов оперативного контроля энергоэффективности эксплуатируемых тепловозов // Вестн.Inst. Пробл. Естеств. Монополии: Тех. Железн. Дорог .2018. 2 (42).

5

Шрайбер М.А., Грищенко А.В., Грачев В.В., Кручек В.А. Повышение эффективности технического обслуживания тепловозов // Изв. Peterb. Гос. Univ. Путеи Сообщение ., 2012, № 4, с. 4.

6

Прието Д., Чирринчионе Г., Эспиноза Г., Ортега А. и Энао Х. Обнаружение неисправностей подшипников с помощью новой схемы мониторинга состояния на основе статистических временных характеристик и нейронные сети, IEEE Trans.Инд. Электрон ., 2013, т. 60, нет. 8.

7

Гате, В.Н. и Дудул В. Обнаружение неисправностей индукционной машины с использованием обобщенной нейронной сети с прямой связью, J. Electr. Англ. Технол ., 2009, т. 4, вып. 3.

8

Бриз, Ф., Дегнер, М., Гарсия, П., и Брагадо, Д., Обнаружение поломки стержня ротора в индукционных машинах с питанием от сети с использованием комплексного вейвлет-анализа переходных процессов при запуске, IEEE Trans. Ind. Appl ., 2008, vol. 44.

9

Гате, В.Н., Дудул С.В. Оптимальный нейросетевой классификатор MLP для обнаружения неисправностей трехфазного асинхронного двигателя, Expert Syst. Заявление ., 2010, т. 37.

13 Распространенные причины отказа двигателя

Двигатели используются повсюду в промышленных условиях, и они становятся все более сложными и техническими, что иногда затрудняет их работу с максимальной производительностью. Важно помнить, что причины проблем с двигателями и приводами не ограничиваются одной областью знаний — как механические, так и электрические проблемы могут привести к отказу двигателя, — и наличие правильных знаний может означать разницу между дорогостоящим простоем и улучшенным ресурсом. время безотказной работы.

Пробой изоляции обмотки и износ подшипников — две наиболее частые причины выхода из строя двигателя, но эти условия возникают по разным причинам. В этой статье показано, как заранее выявить 13 наиболее распространенных причин выхода из строя изоляции обмоток и подшипников.

Качество электроэнергии

1 — Переходное напряжение

Переходное напряжение может поступать от нескольких источников внутри или за пределами предприятия. Включение и выключение соседних нагрузок, конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности или даже отдаленная погода могут создавать переходные напряжения в распределительных сетях.Эти переходные процессы, которые различаются по амплитуде и частоте, могут разрушить или вызвать пробой изоляции в обмотках двигателя. Поиск источника этих переходных процессов может быть трудным из-за нечастости случаев и того факта, что симптомы могут проявляться по-разному. Например, на кабелях управления может появиться переходный процесс, который не обязательно напрямую вызывает повреждение оборудования, но может нарушить работу.

Воздействие: пробой изоляции обмотки двигателя приводит к преждевременному отказу двигателя и незапланированным простоям

Инструмент для измерения и диагностики: анализатор качества электроэнергии и двигателя Fluke 438-II

Критичность: высокая

2 — Несимметрия напряжений

Трехфазное распределение системы часто обслуживают однофазные нагрузки.Несбалансированность импеданса или распределения нагрузки может способствовать дисбалансу по всем трем фазам. Возможные неисправности могут быть связаны с кабелями, ведущими к двигателю, выводами на двигателе и, возможно, с самими обмотками. Этот дисбаланс может привести к возникновению напряжений в каждой из фазных цепей в трехфазной энергосистеме. На самом простом уровне все три фазы напряжения всегда должны иметь одинаковую величину.

Воздействие: дисбаланс создает чрезмерный ток в одной или нескольких фазах, который затем увеличивает рабочие температуры, что приводит к пробою изоляции

Инструмент для измерения и диагностики: анализатор качества электроэнергии и двигателя Fluke 438-II

Критичность: средняя

3 — Гармонические искажения

Проще говоря, гармоники — это любой нежелательный дополнительный источник высокочастотных напряжений переменного тока или токов, подводящих энергию к обмоткам двигателя.Эта дополнительная энергия не используется для вращения вала двигателя, а циркулирует по обмоткам и в конечном итоге способствует внутренним потерям энергии. Эти потери рассеиваются в виде тепла, что со временем ухудшает изоляционные свойства обмоток. Некоторое гармоническое искажение тока является нормальным явлением для любой части системы, обслуживающей электронные нагрузки. Чтобы начать исследование гармонических искажений, используйте анализатор качества электроэнергии для контроля уровней электрического тока и температуры в трансформаторах, чтобы убедиться, что они не перенапрягаются.Каждая гармоника имеет свой допустимый уровень искажения, который определяется такими стандартами, как IEEE 519-1992.

Воздействие: снижение КПД двигателя приводит к увеличению затрат и повышению рабочих температур

Инструмент для измерения и диагностики: анализатор качества электроэнергии и электродвигателя Fluke 438-II

Критичность: средняя

Частотно-регулируемые приводы

4 — Размышления на выходе привода ШИМ-сигналы

В частотно-регулируемых приводах используется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления выходным напряжением и частотой двигателя.Отражения возникают при несоответствии импеданса между источником и нагрузкой. Несоответствие импеданса может возникнуть в результате неправильной установки, неправильного выбора компонентов или ухудшения характеристик оборудования с течением времени. В схеме привода двигателя пик отражения может достигать уровня напряжения шины постоянного тока.

Воздействие: пробой изоляции обмотки двигателя приводит к незапланированному простою

Инструмент для измерения и диагностики: измерительный прибор Fluke 190-204 ScopeMeter®, мультиметр Fluke 1587 FC

Критичность: высокая

5 — Сигма-ток

Сигма-токи составляют по существу, блуждающие токи, циркулирующие в системе.Сигма-токи создаются в результате частоты сигнала, уровня напряжения, емкости и индуктивности в проводниках. Эти циркулирующие токи могут проходить через системы защитного заземления, вызывая ложное срабатывание или, в некоторых случаях, избыточное тепло в обмотках. Сигма-ток может быть найден в кабелях двигателя и представляет собой сумму тока трех фаз в любой момент времени. В идеальной ситуации сумма трех токов равнялась бы нулю. Другими словами, обратный ток привода будет равен току привода.Сигма-ток также можно понимать как асимметричные сигналы в нескольких проводниках, которые могут емкостным образом вводить токи в заземляющий провод.

Воздействие: таинственное отключение цепи из-за протекания тока защитного заземления

Инструмент для измерения и диагностики: Fluke 190-204 ScopeMeter® Test Tool

Критичность: низкая

6 — Эксплуатационные перегрузки

Перегрузка двигателя происходит, когда двигатель находится под нагрузкой. чрезмерная нагрузка. Первичные симптомы, сопровождающие перегрузку двигателя, — это чрезмерное потребление тока, недостаточный крутящий момент и перегрев.Чрезмерный нагрев двигателя — основная причина отказа двигателя. В случае перегрузки двигателя отдельные компоненты двигателя, включая подшипники, обмотки двигателя и другие компоненты, могут работать нормально, но двигатель будет продолжать работать горячим. По этой причине имеет смысл начать поиск и устранение неисправностей с проверки двигателя на перегрузку. Поскольку 30% отказов двигателя вызваны перегрузкой, важно понимать, как измерить и идентифицировать перегрузку двигателя.

Воздействие: преждевременный износ электрических и механических компонентов двигателя, ведущий к необратимой поломке

Инструмент для измерения и диагностики: инфракрасная камера Fluke Ti480 PRO, промышленный каротажный мультиметр Fluke 289 True-RMS

Критичность: высокая

Механическая

7 — Несоосность

Несоосность возникает, когда приводной вал двигателя не совмещен с нагрузкой или компонент, соединяющий двигатель с нагрузкой, смещен.Многие профессионалы считают, что гибкая муфта устраняет и компенсирует перекос, а гибкая муфта только защищает муфту от перекоса. Даже с гибкой муфтой смещенный вал будет передавать разрушительные циклические силы вдоль вала в двигатель, что приводит к чрезмерному износу двигателя и увеличению кажущейся механической нагрузки. Кроме того, перекос может вызвать вибрацию как в нагрузку, так и в приводной вал двигателя. Существует несколько типов смещения:

• Угловое смещение: осевые линии вала пересекаются, но не параллельны
• Параллельное смещение: осевые линии вала параллельны, но не концентричны
• Сложное смещение: сочетание параллельного и углового смещения.(Примечание: почти все смещения являются сложными смещениями, но практики говорят о смещениях как о двух разных типах, потому что их легче исправить, рассматривая угловые и параллельные компоненты по отдельности.)

Воздействие: преждевременный износ компонентов механического привода, которые приводит к преждевременным выходам из строя

Инструмент для измерения и диагностики: тестер вибрации Fluke 810, лазерный инструмент для центровки валов Fluke 830

Критичность: высокая

8 — Дисбаланс вала

Дисбаланс — это состояние вращающейся части, в которой находится центр масс. не лежать на оси вращения.Другими словами, где-то на роторе есть «тяжелое пятно». Хотя вы никогда не сможете устранить двигательный дисбаланс, вы можете определить, когда он выходит за пределы нормального диапазона, и принять меры для устранения проблемы. Дисбаланс может быть вызван множеством факторов, включая:

• Скопление грязи
• Отсутствие балансировочных грузов
• Варианты изготовления
• Неравномерная масса обмоток двигателя и другие факторы, связанные с износом.

Тестер или анализатор вибрации может помочь вам определить, находится ли вращающаяся машина в балансе.

Удар: преждевременный износ компонентов механического привода, ведущий к преждевременным выходам из строя

Инструмент для измерения и диагностики: тестер вибрации Fluke 810

Критичность: высокая

9 — Ослабление вала

Несоосность, когда вал привода двигателя не установлен правильное выравнивание с нагрузкой, или компонент, соединяющий двигатель с нагрузкой, смещен. Многие профессионалы считают, что гибкая муфта устраняет и компенсирует перекос, а гибкая муфта только защищает муфту от перекоса.Даже с гибкой муфтой смещенный вал будет передавать разрушительные циклические силы вдоль вала в двигатель, что приводит к чрезмерному износу двигателя и увеличению кажущейся механической нагрузки. Кроме того, перекос может вызвать вибрацию как в нагрузку, так и в приводной вал двигателя. Существует несколько типов несоосности:

• Слабость вращения вызвана чрезмерным зазором между вращающимися и неподвижными элементами машины, например, в подшипнике.
• Ослабление без вращения возникает между двумя обычно неподвижными частями, например, опорой и фундаментом или корпусом подшипника и машиной.

Тестер или анализатор вибрации может помочь вам определить, находится ли вращающаяся машина в балансе.

Удар: преждевременный износ компонентов механического привода, ведущий к преждевременным отказам

Инструмент для измерения и диагностики: прибор для измерения и диагностики вибрации Fluke 810, инструмент для лазерной центровки вала Fluke 830

Критичность: высокая

10 — Износ подшипников

Подшипник неисправен имеет повышенное сопротивление, выделяет больше тепла и имеет более низкий КПД из-за механических проблем, проблем со смазкой или износом.Неисправность подшипника может быть вызвана несколькими причинами:

• Более тяжелая нагрузка, чем рассчитана для
• Недостаточная или неправильная смазка
• Неэффективное уплотнение подшипника
• Несоосность вала
• Неправильная посадка
• Нормальный износ
• Индуцированное напряжение вала

начинается выход подшипников из строя, а также возникает каскадный эффект, ускоряющий выход двигателя из строя. 13% отказов двигателя вызваны отказом подшипников, а более 60% механических отказов на предприятии вызваны износом подшипников, поэтому важно научиться устранять эту потенциальную проблему.

Удар: ускоренный износ вращающихся компонентов, приводящий к отказу подшипника

Инструмент для измерения и диагностики: тестер вибрации Fluke 810

Критичность: высокая

Неправильные факторы установки двигатель или ведомый компонент неровные, или монтажная поверхность, на которой установлены монтажные ножки, неровная. Это состояние может создать неприятную ситуацию, когда затягивание крепежных болтов на ножках приведет к появлению новых деформаций и несоосности.Мягкая опора часто проявляется между двумя диагонально расположенными крепежными болтами, как будто неровный стул или стол имеет тенденцию раскачиваться в диагональном направлении. Существует два типа мягкой лапы:

• Параллельная мягкая лапа — параллельная мягкая ступня возникает, когда одна из монтажных ножек находится выше трех других
• Угловая мягкая ножка — угловая мягкая ножка возникает, когда одна из монтажных ножек не параллельна или «нормально» к монтажной поверхности.

В обоих случаях мягкая опора может быть вызвана либо неровностью опорных лап машины, либо монтажного основания, на которое опоры опираются.В любом случае любое состояние мягкой опоры должно быть обнаружено и устранено до того, как будет достигнута надлежащая центровка вала. Качественный лазерный инструмент для центровки обычно может определить, есть ли проблема с мягкой опорой вращающегося станка.

Удар: несоосность компонентов механического привода

Инструмент для измерения и диагностики: инструмент для лазерной центровки вала Fluke 830

Критичность: средняя

12 — Деформация трубы

Деформация трубы — это состояние, в котором возникают новые напряжения, деформации и Силы, действующие на остальное оборудование и инфраструктуру, передаются обратно на двигатель и приводят в движение, вызывая состояние смещения.Наиболее распространенный пример этого — простые комбинации двигатель / насос, когда что-то прикладывает силу к трубопроводу, например:

• Сдвиг фундамента
• Недавно установленный клапан или другой компонент
• Удар объекта, изгиб или просто надавливание на трубу
• Сломанные или отсутствующие подвески для труб или крепежные детали для настенного монтажа

Эти силы могут оказывать угловое или смещающее усилие на насос, что, в свою очередь, приводит к смещению вала двигателя / насоса.По этой причине важно проверять центровку машины не только во время установки — точная центровка — это временное состояние, которое со временем может измениться.

Удар: несоосность вала и последующие нагрузки на вращающиеся компоненты, ведущие к преждевременным выходам из строя

Инструмент для измерения и диагностики: Лазерный инструмент для центровки вала Fluke 830

Критичность: низкая

13 — Напряжение на валу

Когда напряжение на валу двигателя превышает изолирующая способность консистентной смазки подшипника, токи пробоя к внешнему подшипнику будут возникать, вызывая точечную коррозию и канавки на дорожках подшипника.Первыми признаками этой проблемы будут шум и перегрев, поскольку подшипники начинают терять свою первоначальную форму, а металлические фрагменты смешиваются с консистентной смазкой и увеличивают трение подшипника. Это может привести к разрушению подшипника в течение нескольких месяцев эксплуатации двигателя. Отказ подшипника — дорогостоящая проблема как с точки зрения ремонта двигателя, так и с точки зрения простоя, поэтому помощь в предотвращении этого путем измерения напряжения на валу и тока подшипника является важным этапом диагностики. Напряжение на валу присутствует только тогда, когда двигатель находится под напряжением и вращается.Насадка для зонда с угольной щеткой позволяет измерять напряжение на валу во время вращения двигателя.

Удар: дуга на поверхностях подшипников вызывает точечную коррозию и канавку, что приводит к чрезмерной вибрации и возможному выходу из строя подшипника

Инструмент для измерения и диагностики: Fluke 190-204 ScopeMeter® Test Tool

Критичность: высокая

Четыре стратегии успеха

Двигатель системы управления используются в критических процессах на производственных предприятиях.Отказ оборудования может привести к большим денежным потерям как из-за возможной замены двигателя или его частей, так и из-за простоя оборудования для системы, в которой двигатель работает. Вооружение инженеров по техническому обслуживанию и технических специалистов с необходимыми знаниями, определение приоритетов рабочей нагрузки и управление профилактическим обслуживанием для мониторинга оборудования и устранения периодически возникающих, неуловимых проблем может в некоторых случаях избежать отказов из-за нормальных рабочих нагрузок в системе и снизить общие затраты на время простоя. Существует четыре ключевых стратегии, которые вы можете предпринять для восстановления или предотвращения преждевременных отказов в моторном приводе и вращающемся компоненте:

1. Документируйте рабочее состояние, технические характеристики машины и диапазоны допусков производительности.
2. Регистрируйте и документируйте важные измерения при установке, до и после технического обслуживания и на регулярной основе.
3. Создайте архивную ссылку измерений, чтобы упростить анализ тенденций и определить изменение условий состояния.
4. Постройте отдельные измерения, чтобы установить базовый тренд. Любое изменение линии тренда более чем на +/- 10% до 20% (или любой другой процент, определенный в зависимости от производительности или критичности вашей системы), следует исследовать до первопричины, чтобы понять, почему возникает проблема.

Связанные ресурсы

Типичные причины отказов обмоток электродвигателей и способы их предотвращения — Accelix

Электродвигатели служат важнейшим компонентом любого объекта. Однако электродвигатели могут быть подвержены любому количеству проблем, которые приводят к неисправностям и сбоям электродвигателей, что может нарушить бизнес-операции, снизить производительность и отрицательно повлиять на чистую прибыль компании.

Тем не менее, мониторинг состояния электродвигателей обычно не является приоритетом для большинства организаций.Важность реализации программ профилактического обслуживания может дать огромные преимущества при обнаружении, выявлении и оценке неисправностей электродвигателя. Без надлежащей видимости увеличивается вероятность поломки двигателя, что приведет к неожиданным простоям.

Для обеспечения бесперебойной работы критически важно внедрение программ профилактического обслуживания для обнаружения, выявления и оценки участков электродвигателей, которые подвержены отказам. Для этого важно понимать основные причины отказа двигателя, чтобы определить наилучший курс действий в случае отказа.В рамках программы регулярного технического обслуживания инструменты диагностики и обслуживания нового поколения, включающие в себя подключенные инструменты, датчики и программное обеспечение, предлагают лучший способ контролировать состояние электродвигателя.

Причины выхода из строя обмоток электродвигателя

Что вызывает отказ электродвигателей? Неблагоприятные условия эксплуатации — электрические, механические или экологические — могут значительно сократить срок службы электродвигателя. Управление электромеханики (EASA) приводит множество причин отказов обмоток электродвигателей, в том числе:

• Электрические отказы, включая отказы однофазной обмотки (соединенные звездой или треугольником), вызванные размыканием из-за перегоревшего предохранителя, открытого контактора, обрыва линии питания или плохого соединения, которое нарушает подачу питания на двигатель.
• Нарушения изоляции, в том числе обмотки, закороченные между фазами или между витками, закороченная катушка, заземленная на краю разъема или в разъеме или закороченное соединение — все это обычно вызывается загрязнениями, истиранием, вибрацией или скачком напряжения.
• Термическое ухудшение изоляции в одной фазе обмотки статора, которое может быть результатом неравномерного напряжения между фазами из-за несбалансированной нагрузки на источнике питания, плохого соединения на клеммах двигателя или контакта с высоким сопротивлением; или термическое повреждение всех фаз обмотки статора, как правило, из-за требований к нагрузке, превышающих номинальные параметры двигателя, или из-за очень высоких токов в обмотке статора из-за блокировки ротора.Это также может произойти в результате частых запусков или реверсирования.
• Люфт и выход из строя подшипников. Другая распространенная неисправность возникает из-за механического трения, которое может быть результатом ослабления вала двигателя и / или подшипников двигателя. Наиболее частыми механическими неисправностями являются дисбаланс вала, неплотность, несоосность и подшипники. Часто эти механические неисправности связаны: дисбаланс, неплотность или несоосность вала, если не исправить, вызовут повышенные нагрузки на подшипники, что приводит к быстрому износу подшипников.

Профилактическое обслуживание и диагностика Ключ к предотвращению выхода из строя обмотки электродвигателя

Процентная ставка (ROI) и преимущества надежности и технического обслуживания на основе состояния были известны на протяжении десятилетий, но только недавно объединились, чтобы создать методы прогнозного контроля, портативный мониторинг состояния, удаленное управление и мониторинг и программное обеспечение для компьютеризированного управления техническим обслуживанием SaaS (CMMS). ) доступны и экономичны. Эти инструменты обслуживания и обеспечения надежности нового поколения поддерживают создание, сбор и консолидацию данных от датчиков, инструментов и существующих систем с возможностью удаленного мониторинга через подключенные устройства, включая настольный компьютер, планшет или смартфон.

Преимущества этих инструментов:

• Облачная CMMS обеспечивает гибкий и простой в использовании метод управления активами, управления рабочими процессами и отчетности.
• Подключенные инструменты и датчики предлагают всем ключевым заинтересованным сторонам доступ к нужным им данным, включая руководителей предприятий, стремящихся поддерживать безотказную работу двигателей, инженеров, которые полагаются на точные данные для мониторинга состояния активов, и менеджеров по техническому обслуживанию, пытающихся опережать отказы двигателей .
• Инструменты интеграции данных и мобильности объединяют сторонние системы для подключения отделов технического обслуживания объектов к операционным показателям.Сочетание интеграции данных, управления данными и мобильного интерфейса дает обслуживающему и операционному персоналу возможность перекрестно ссылаться на информацию об автоматизации процессов с данными технического обслуживания и инвентаризационными записями.

Использование этих инструментов и технологий может дать важную информацию о состоянии электродвигателей. После выявления и понимания основных причин внедрение процедур профилактического обслуживания посредством диагностических испытаний — лучший способ помочь устранить отказы обмоток электродвигателя.

Для диагностики проблемы в каждой категории есть три шага, которые помогут быстро и эффективно управлять рабочим процессом ремонта:

• Шаг 1: Проверьте свои машины, чтобы определить, какие из них исправны, а какие могут иметь проблемы. Используйте простые инструменты для проверки, такие как измерители вибрации и тепловизоры, которые дают быстрые ответы.
• Шаг 2: Выполните поиск и устранение неисправностей, чтобы выявить основную причину проблемы и проверить машину на наличие неисправностей с указанием степени серьезности неисправности и рекомендаций по ремонту.Тестеры вибрации должны использоваться для механических неисправностей, а анализаторы двигателей — для электрических неисправностей.
• Шаг 3: Устраните основную причину проблемы. Замените подшипники, сбалансируйте вал и / или выровняйте валы.

Перед возвратом машины в эксплуатацию произведите быструю проверку, чтобы убедиться, что ремонт завершен.

Если вы подозреваете, что проблема связана с обмоткой электродвигателя, существует три категории измерений, помогающих определить вероятный источник неисправностей — электрические, механические и тепловые.

Чтобы получить полную картину, оцените вероятные режимы отказа и сопоставьте правильные технологии обслуживания с наиболее вероятным режимом отказа. Программное обеспечение для обслуживания и устройства для сбора данных, которые интегрируются со сторонними поставщиками решений, идеально подходят для этого.

Проблемы с электрикой

ScopeMeter и датчик качества электроэнергии могут помочь в поиске неисправностей в приводе и выходе привода, распределении мощности, выявлении потерь энергии и повышении эффективности.Эти инструменты могут оценивать электронные гармоники, исследования искажений и нагрузки.

Тестер двигателя и изоляции обеспечивает безопасную работу, продлевает срок службы электрических систем и двигателей. Это устройство проверяет скорость, крутящий момент, мощность и КПД двигателя, а также проверяет отсутствие повреждений изоляции двигателя.

Проблемы с перегревом

Инфракрасные тепловизоры — лучшая технология для обнаружения горячих точек в распределительных устройствах и контроллерах двигателей, для проверки процессов и механических активов.Тепловизоры проверяют неисправные соединения, перегретые подшипники и уровни в баке.

Механические проблемы

Инструменты для вибрации и центровки — лучшая технология для диагностики механических неисправностей вращающихся машин. Они могут проверить правильность центровки валов, дисбалансы, люфт, перекос и подшипники.

Владельцы, операторы и менеджеры заводов могут получить выгоду как от интегрированных данных, так и от управления техническим обслуживанием в единой системе. Группы технического обслуживания могут рентабельно внедрить эту технологическую платформу для легкого удовлетворения своих потребностей, используя свой существующий персонал и масштабируясь по мере необходимости, без дорогостоящей модернизации и крупных инвестиций в ИТ-инфраструктуру.Использование этих инструментов предлагает предприятиям максимальную гибкость и мощность для управления исправностью обмоток электродвигателей, чтобы все активы организации работали без простоев.

Подход с глубоким обучением к диагностике неисправностей асинхронных двигателей на производстве | Китайский журнал машиностроения

1.

Х Гао, Л Лян, Х Чен и др. Выделение и распознавание дефектов подшипников качения с использованием кратковременного преобразования Фурье и неотрицательной матричной факторизации. Китайский журнал машиностроения , 2015, 28 (1): 96–105.

2.

G Chen, L Qie, A Zhang, et al. Улучшенный алгоритм CICA, используемый для одноканальной диагностики сложных неисправностей подшипников качения. Китайский журнал машиностроения , 2016, 29 (1): 204–211.

3.

М. Риера-Гуасп, Дж. А. Антонино-Давиу, Г. А. Каполино. Достижения в области мониторинга состояния электрических машин, силовой электроники и приводов и обнаружения неисправностей: современное состояние. Транзакции IEEE по промышленной электронике , 2015, 62 (3): 1746–1759.

4.

M H Drif, A J Cardoso. Диагностика неисправности статора в трехфазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором с использованием сигнатурного анализа мгновенной активной и реактивной мощности. Транзакции IEEE по промышленной информатике , 2014, 10 (2): 1348–1360.

5.

Y Wang, F Zhang, T Cui, et al. Диагностика неисправностей датчика абсолютного давления в коллекторе дизельного двигателя на основе наблюдателя нейронной сети Элмана. Китайский журнал машиностроения , 2016, 29 (2): 386–395.

6.

J Antonino-Daviu, S. Aviyente, E. G. Strangas, et al. Масштабно-инвариантный алгоритм извлечения признаков для автоматической диагностики асимметрии ротора в асинхронных двигателях. Транзакции IEEE по промышленной информатике , 2013, 9 (1): 100–108.

7.

Дж. Файз, В. Горбанян, Б.М. Эбрахими. Анализ промышленных асинхронных двигателей с поврежденными стержнями ротора на основе EMD для определения рабочей точки при различных режимах питания. Транзакции IEEE по промышленной информатике , 2014, 10 (2): 957–966.

8.

П. Карвелис, Г. Георгулас, И. П. Цумас и др. Подход к символическому изображению для диагностики сломанных стержней ротора в асинхронных двигателях. Транзакции IEEE по промышленной информатике , 2015, 11 (5): 1028–1037.

9.

M Zhang, J Tang, X Zhang, et al. Интеллектуальная диагностика короткого гидравлического сигнала на основе улучшенных EEMD и SVM с несколькими низкоразмерными обучающими выборками. Китайский журнал машиностроения , 2016, 29 (2): 396–405.

10.

Д. Матич, Ф. Кулич, М. Пинеда-санчес и др. Опорный векторный машинный классификатор для диагностики электрических машин: приложение к сломанной шине. Экспертные системы с приложениями , 2012, 39 (10): 8681–8689.

11.

Y Lei, F Jia, J Lin, et al. Интеллектуальный метод диагностики неисправностей, использующий неконтролируемое изучение функций для больших механических данных. IEEE Transactions on Industrial Electronics , 2016, 63 (5): 3137–3147.

12.

T Boukra, A Lebaroud, G Clerc. Статистический и нейросетевой подходы к классификации отказов индукционных машин с использованием представления плоскости неоднозначности. Транзакции IEEE по промышленной электронике , 2013, 60 (9): 4034–4042.

13.

Х. Кескес, А. Брахам. Рекурсивное недецимационное преобразование вейвлет-пакетов и DAG SVM для диагностики асинхронных двигателей. Транзакции IEEE по промышленной информатике , 2015, 11 (5): 1059–1066.

14.

C Chen, B Zhang, G Vachtsevanos. Прогнозирование состояния машинного оборудования с использованием нейронечетких и байесовских алгоритмов. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement , 2012, 61 (2): 297–306.

15.

Y L. Murphey, M. A. Masru, Z Chen, et al. Модельная диагностика неисправностей в электроприводах с использованием машинного обучения. Транзакции IEEE / ASME по мехатронике , 2006, 11 (3): 290–303.

16.

Дж. Ван, Р. Х Гао, Р. Ян.Многомасштабная спектрограмма огибающей порядка для диагностики состояния вращающейся машины. Механические системы и обработка сигналов , 2014, 46 (1): 28–44.

17.

Б Боашаш. Частотно-временной анализ и обработка сигналов: исчерпывающий справочник . Academic Press, 2015.

18.

R Yan, R X Gao, X Chen. Вейвлеты для диагностики неисправностей роторных машин: обзор с приложениями. Обработка сигналов , 2014, 96: 1–15.

19.

G E Hinton. Изучение нескольких уровней представления. Тенденции в когнитивных науках , 2007, 11 (11): 428–34.

20.

Г. Э. Хинтон, Р. Р. Салахутдинов. Уменьшение размерности данных с помощью нейронных сетей. Science , 2006, 313 (5786): 504–507.

21.

Я Арел, Д. К. Роуз, Т. П. Карновски. Границы исследований: глубокое машинное обучение — новый рубеж в исследованиях искусственного интеллекта. IEEE Computational Intelligence Magazine , 2010, 5 (4): 13–18.

22.

Y Bengio. Изучение глубоких архитектур для искусственного интеллекта. Foundations & Trends® в машинном обучении , 2009, 2 (1): 1–55.

23.

Y Jia, E Shelhamer, J Donahue, et al. Caffe: сверточная архитектура для быстрого встраивания функций. Материалы 22-й международной конференции ACM по мультимедиа , Орландо, Флорида, США, 3-7 ноября 2014 г.: 675–678.

24.

К. He, X Zhang, S. Ren, et al. Глубокое остаточное обучение для распознавания изображений. Труды конференции IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов , Сиэтл, Вашингтон, США, 27-30 июня 2016 г .: 770–778.

25.

C Szegedy, W. Liu, Y Jia, et al. Углубляем извилины. Материалы конференции IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов , Бостон, Массачусетс, США, 7–12 июня 2015 г.: 1–9.

26.

Y Cai, H Wang, X Chen, et al. Обнаружение транспортных средств на основе визуальной заметности и иерархической модели с глубокой разреженной сверткой. Китайский журнал машиностроения , 2016, 29 (4): 765–772.

27.

Г. Э. Хинтон. Чтобы распознавать формы, сначала научитесь создавать изображения. Прогресс в исследованиях мозга , 2007, 165 (6): 535–47.

28.

Q V Le. Создание высокоуровневых функций с использованием крупномасштабного обучения без учителя. Труды Международной конференции IEEE по акустике, речи и обработке сигналов ( ICASSP ), Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, 26–31 мая 2013 г .: 8595–8598.

29.

Л. Денг, Г. Хинтон, Б. Кингсбери. Новые типы глубокого обучения нейронной сети для распознавания речи и связанных приложений: обзор. Труды Международной конференции IEEE по Акустика, обработка речи и сигналов ( ICASSP ), Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, 26-31 мая 2013 г .: 8599–8603.

30.

Y LeCun, Y Bengio, G Hinton. Глубокое обучение. Nature , 2015, 521 (7553): 436–444.

31.

Л Дэн, Д Ю. Глубокое обучение: методы и приложения. Основы и тенденции® в обработке сигналов , 2014, 7 (3–4): 197–387.

32.

C Xiong, S. Merity, R. Socher. Сети динамической памяти для визуальных и текстовых ответов на вопросы // Труды Международной конференции по машинному обучению , Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 19-24 июня 2016 г .: 2397–2406.

33.

К. С. Тай, Р. Сошер, С. Д. Мэннинг. Улучшенные семантические представления из древовидных сетей с долговременной краткосрочной памятью. arXiv препринт arXiv: 1503.00075 , 2015.

34.

[34] F Jia, Y Lei, J Lin, et al. Глубокие нейронные сети: многообещающий инструмент для анализа характеристик неисправностей и интеллектуальной диагностики вращающегося оборудования с большим объемом данных. Механические системы и обработка сигналов , 2016, 72: 303–15.

35.

П. Тамилсельван, П. Ван. Диагностика отказов с использованием классификации состояния здоровья на основе глубокого обучения. Надежность и безопасность систем , 2013, 115 (7): 124–135.

36.

В. Т. Тран, Ф. Альтобиани, А. Болл. Подход к диагностике неисправностей клапанов поршневого компрессора с использованием оператора энергии Тигера – Кайзера и сетей глубокого доверия. Экспертные системы с приложениями , 2014, 41 (9): 4113–4122.

37.

J Guo, X Xie, R Bie, et al. Структурный мониторинг работоспособности с использованием алгоритма глубокого обучения на основе разреженного кодирования с беспроводными сенсорными сетями. Персональные и повсеместные вычисления , 2014, 18 (8): 1977–1987.

38.

Штейнекер. Автоматическое обнаружение неисправностей с использованием глубоких сетей проверки качества электродвигателей. tm — Technisches Messen. tm — Technisches Messen , 2014, 81 (5): 255–263.

39.

Дж. Сан, А. Стейнекер, П. Глокер. Применение сетей глубокого доверия для проверки качества точных механизмов. Технологии и системы точной сборки , 2014: 87–93.

40.

W. Sun, S. Shao, R Zhao, et al.Подход глубокой нейронной сети на основе разреженного автокодировщика для классификации неисправностей асинхронных двигателей. Измерение , 2016, 89: 171–178.

41.

X W Chen, X Lin. Глубокое обучение больших данных: проблемы и перспективы. IEEE Access , 2014, 2: 514–525.

42.

A R Mohamed, D Yu, L Deng. Исследование полной последовательности обучения сетей глубоких убеждений распознаванию речи. Материалы ежегодной конференции Международной ассоциации речевой коммуникации , Макухари, Тиба, Япония, 26–30 сентября 2010 г.: 2846–2849.

43.

Салахутдинов Р., Хинтон Г. Глубинные машины Больцмана. Журнал исследований в области машинного обучения , 2009, 5 (2): 1967–2006.

44.

Г. Э. Хинтон. Практическое руководство по обучению ограниченных станков Больцмана. Momentum , 2010, 9 (1): 599–619.

45.

B Schölkopf, J Platt, T. Hofmann. Жадное послойное обучение глубоких сетей. Достижения в системах обработки нейронной информации , 2007, 19: 153–160.

46.

G E Hinton, S Osindero, Y W Teh. Алгоритм быстрого обучения для сетей глубоких убеждений. Нейронные вычисления , 2006, 18 (7): 1527–1554.

47.

X Ян, Р Ян, Р Х Гао. Диагностика неисправности асинхронного двигателя с использованием выбора функций нескольких классов. Труды Международной конференции по измерительным приборам и измерительным технологиям IEEE 2015 г. (I2MTC) , Пиза, Италия, 11-15 мая 2015 г .: 256–260.

Технические советы | Моторные испытания

Анализ цепи двигателя (MCA ™) использует три уникальных теста IND, Dynamic (DYN) и Z-Fi для проверки как изоляции обмотки, так и сопротивления изоляции относительно земли.Коэффициент рассеяния (DF), емкость (C) относительно земли и сопротивление изоляции относительно земли (INS) используются для проверки изоляции заземленной стены. Емкость — это способность тела, системы, цепи или устройства накапливать электрический заряд. DF — это отношение между потерями резистивной мощности и потерями реактивной мощности изоляционного материала. Это используется для обнаружения загрязненных или перегретых обмоток. Основная причина теста INS — безопасность. INS выполняется путем подачи высокого постоянного напряжения между обесточенными токоведущими проводниками (обмотками) и корпусом машины или землей.

Режим проверки IND используется для проверки трехфазных асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором с номинальным напряжением менее 1000 В. В этом режиме тестирования выполняются статические и опциональные тесты DYN изоляции обмотки и сопротивления изоляции относительно земли. Используйте тест IND во время планового технического обслуживания по состоянию (CBM) на оборудовании, которое имеет ранее сохраненное эталонное значение Test Value Static ™ (TVS ™). Контрольные значения TVS ™ — это быстрый и простой способ определить, меняется ли состояние двигателя.Тест DYN может определить состояние как ротора, так и статора, если двигатель отключен от ведомой нагрузки.

Z-Fi Test Mode используется на всех типах двигателей переменного тока (любого напряжения), генераторах и трансформаторах. При низковольтных испытаниях автоматически выполняются все статические испытания: DF / C, INS, импеданс, индукция, фазовый угол, частотная характеристика тока (I / F) и вычисляется TVS. Тестовый режим Z-Fi
должен использоваться на всем оборудовании среднего или высокого напряжения (более 1000 В) и должен использоваться на установленном оборудовании без TVS ™ Reference.Причина, по которой тест Z-Fi используется на двигателях без предварительного TVS, заключается в том, что вы хотите определить текущее состояние двигателя. Как только вы сгенерируете значение TVS ™, вы можете приступить к тренду данных. В тестовом режиме Z-Fi вы не выполняете DYN (динамический тест статора и ротора), потому что к двигателю подключена нагрузка или привод, и проверка нецелесообразна.