Техническое обслуживание асинхронных электродвигателей

Добрый день, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

ТО асинхронных двигателей

ТО асинхронных двигателей

В рубрике «Общее» рассмотрим техническое обслуживание асинхронных электродвигателей. Чтобы увеличить срок службы и предотвратить возникновение неполадок в асинхронных электрических двигателях переменного тока, необходимо проводить их регулярную оценку технического состояния. Технический осмотр и проверку технического состояния электродвигателей и принадлежностей нужно проводить не реже, чем один раз в полгода. К основным причинам выхода из строя электродвигателей следует отнести неправильное хранение, некачественное или несвоевременное проведение технического обслуживание и нарушение условий эксплуатации. Для предотвращения выше перечисленных причин и необходимо проведение технического обслуживания (ТО). Основной целью ТО и является обеспечить эксплуатацию и функционирование оборудования в соответствии с требованиями заводов производителей и нормативных документов. Эти работы необходимы для поддержания КПД электрического двигателя на достаточно высоком уровне в течение всего его срока эксплуатации. Мы рассмотрим, что собой представляет профилактический осмотр, что такое профилактическое обслуживание и техническое обслуживание с проведением ремонта. ТО проводится на месте монтажа и эксплуатации оборудование без проведения разборки или демонтажа. Объем ТО предполагает собой проведение очистки оборудования от грязи и пыли, проверку сопротивления изоляции и исправности заземления, надежность крепления электродвигателя и его элементов к основанию, степень нагрева, уровень шума и вибрации, надежность контактных соединений. Все выявленные замечания, неполадки и неисправности необходимо устранить.

Профилактический осмотр электродвигателей

Данный вид технического обслуживания асинхронных электродвигателей необходим для предупреждения неисправностей и обеспечения надежной и бесперебойной работы оборудования в процессе его эксплуатации. Профилактический осмотр включен обычно в план программы направленной для поддержания всей производственной или технологической системы в рабочем состоянии. Обычно внеплановые простои сопровождаются значительными убытками, так как они связаны чаще всего с полной остановкой производственного или технологического процесса. При регулярном проведении профилактических осмотров можно предупредить в электродвигателях возникновение неисправностей и, следовательно, исключить незапланированные остановки производства. На (Рис. 1) приведены основные факторы, влияющие на срок эксплуатации двигателя при отсутствии регулярного профилактического осмотра.

Факторы, влияющие на срок службы зл. дв.

Факторы, влияющие на срок службы двигателя

Основными элементами профилактического осмотра асинхронных электрических двигателей являются:

  • Вентиляция электродвигателя. Когда насосное оборудование установлено и эксплуатируется в условии с плохой вентиляцией, то температура электрического двигателя может подняться до величины, опасной для изоляции обмоток статора и консистентной смазки в подшипниках, что может привести к заклиниванию или разрушению подшипников и выходу из строя двигателя. Часто бывает, что вентиляционные решетки и каналы забиваются пылью или грязью. Для того чтобы не допускать перегрева электрического двигателя, необходимо регулярно с поверхностей насоса и двигателя удалять грязь и пыль при помощи сжатого воздуха. Хотя двигатель и защищен от попадания пыли в его внутреннюю часть, очень важно обеспечить для него хорошую вентиляцию на месте эксплуатации, чтобы высокая температура не способствовала повреждению изоляции и перегреву подшипников. Чем ниже температура при эксплуатации электродвигателя, тем его ресурс больше. Для этого нужно крышку вентилятора и охлаждающие ребра двигателя держать в чистоте.
  • Влажность и конденсат. В электродвигателях с классом защиты IP55 водяной пар находящийся внутри статора, может конденсироваться и попадать в обмотки и подшипники. Для исключения образования конденсата при отключениях или остановках двигателя температура в таком типе двигателя должна быть выше, чем температура окружающей среды. Второй способ для решения данной проблемы это удаление пробок из сливных отверстий двигателя, чтобы образовывающийся конденсат вытекал. После удаления пробок степень защиты электродвигателя поменяется с IP55 на IP44.
  • Неплотные соединения. Все электрические подключения и соединения должны быть зажаты и плотно затянуты в соответствии с рекомендациями. Во время эксплуатации кабельные соединения, плавкие предохранители, контакты в пускателях и автоматах защиты двигателя отходят и ослабевают, поэтому их нужно регулярно проверять и подтягивать.
    • Асимметрия напряжений и токов. В наших сетях асимметрия напряжения на фазах довольно распространенное явление. Поэтому необходимо постоянно проверять и контролировать значения напряжения и тока, и тем самым не допустить выходу из стоя асинхронного электрического двигателя. Асимметрия напряжения возникает тогда, когда напряжения на фазах отличаются друг от друга. Асимметрия напряжений на фазах вызывает в свою очередь и асимметрию линейных токов. Как следствие появляются проблемы связанные с вибрацией, перегревом одной или нескольких обмоток статора и пульсацией вращающего момента. Асимметрия напряжения приводит к сокращению ресурса двигателя и понижению его КПД. Например: напряжение на фазах составляет U1=410, U2=402, и U3=388 вольт. Среднее напряжение можно посчитать по формуле: Uсред.=(U1+U2+U3)/3=400В. Асимметрия определяется как разница между самым большим и самым маленьким значениям напряжения на фазах. В нашем случае разница между U1=410 и U3=388 составляет ΔU=22В. В процентном отношении асимметрию можно посчитать по формуле ΔU/Uсред.*100%=5,5%. Для защиты асинхронных электрических двигателей от асимметрии используется реле контроля фаз (РКФ). Данное реле способно защитить двигатель от перекоса (асимметрии) и пропадания фаз, а также нарушения чередования фаз.
  • Повышенное и пониженное напряжение. Колебания напряжения сокращает срок службы изоляции статора асинхронного электрического двигателя. Пониженное напряжение способствует резкому увеличению температуры в обмотках статора и изоляции. Если электродвигатель однофазный, то происходит «тяжелый» пуск двигателя и увеличивается нагрузка на пусковой конденсатор. В такой ситуации очень часто конденсатор или пусковая обмотка однофазного асинхронного двигателя выходят из строя. При пониженном напряжении электродвигатель работает с пониженным КПД, имеет меньший вращающий момент, увеличенное скольжение, повышенную рабочую температуру и, следовательно, меньший срок службы Обычно индуктивные электрические двигатели справляются с перенапряжением. Хотя большое электрическое перенапряжение может привести к межвитковым и междуфазным коротким замыканиям или коротким замыканием между фазой и корпусом двигателя. Проще говоря, происходит пробой обмоток между собой или на корпус.
  • Подшипники и смазка. Подшипники в настоящее время являются наиболее изнашиваемыми элементом электрического двигателя. Благодаря высокому КПД, у современных двигателей тепловые потери небольшие, изоляция обмоток не подвергается воздействию высоких температур, и короткое замыкание в обмотках больше не является самой частой проблемой при эксплуатации двигателей. На передний план вышли такие проблемы как повышенный шум от подшипников, а также повреждение подшипников. Теперь при проведении осмотра двигателя одной из основных является задача по замене и техническом обслуживании подшипников. В современных двигателях применяются необслуживаемые подшипники или подшипники с постоянной консистентной смазкой. Понятие «необслуживаемые» не означают, что этим подшипникам не требуется абсолютно никакого технического обслуживания. Со временем необслуживаемые подшипники следует менять. Когда именно, это зависит от срока службы подшипника и консистентной смазки применяемой в подшипниках и условий эксплуатации оборудования. Обычно срок службы необслуживаемых подшипников составляет 16000 – 40000 часов. Срок службы консистентной смазки составляет не меньше 40000 часов при нормальных условиях эксплуатации.

Профилактическое техническое обслуживание

Основной целью профилактического технического обслуживания асинхронных электродвигателей является проведение необходимых процедур по техническому обслуживанию в нужное время. Для этого необходимо регулярно контролировать работу электрического двигателя, что позволяет своевременно определить неисправности до того пока они возникнут. Профилактическое техническое обслуживание направлено на сокращение эксплуатационных расходов путем обнаружения и решения возникших проблем на ранних стадиях. Данные про температуру электродвигателя, вибрация и др. – это только некоторые параметры, помогающие определить, когда двигатель необходимо будет ремонтировать или менять

Состоянии подшипников

Спрогнозировать срок службы подшипника невозможно. При соблюдении нормальных условий эксплуатации, срок службы подшипников находится в пределах 16000 – 40000 часов. Известно, что имеются три периода процесса изнашивания деталей оборудования при эксплуатации. Первый период – это процесс приработки, в котором темп изнашивания очень высокий в результате приработки и истирания начальных неровностей или при наличии перекосов поверхностей сопряженных деталей. Второй – это установившийся износ, где происходят естественные изменения форм и размеров деталей в процессе эксплуатации оборудования. Третий – износ это катастрофический, при котором интенсивность износа резко возрастает из-за недопустимых изменений в сопряженных деталях. В этом периоде и происходит выход из строя узла. Чтобы увеличить ресурс и надежность оборудования и сократить затраты, связанные с ремонтами и простоями, необходима очень точная и надежная система диагностики текущего технического состояния подшипников. Одним из таких способов контроля и диагностики подшипников широко распространенным во всём мире является метод, базирующийся на измерении параметров вибрации. Обусловлено это тем, что вибрация несет в себе информацию о состоянии подшипников в частности и механизма в целом. Теория и практика анализов вибрационных сигналов в настоящее времени отработана так, что с ее помощью можно получить достоверную информацию о текущем состоянии не только подшипников, но и его элементов.

Состоянии изоляции

Испытание изоляции электродвигателя на прочность позволяет прогнозировать неисправности электрических двигателей. Существует несколько распространённых способов проверки изоляции, при помощи которых можно заранее определить возможную неисправность электродвигателя. Это измерение сопротивления изоляции на корпус, проверка импульсами высокой частоты, проверка показателя поляризации и проверка высоким напряжением.

Измерение сопротивления изоляции на корпус. Этот метод является самым простым способом проверки, и предупреждения большей части неисправностей электродвигателя. Измеряется сопротивление изоляции при помощи мегомметра. В процессе измерения напряжение 500 или 1000 В подаётся на обмотки статора и корпуса. Мегомметр – это омметр предназначен для измерения сопротивления в высоких диапазонах. В процессе проведения измерений и сразу после них на клеммах мегомметра присутствует опасное напряжение, и прикасаться к ним нельзя.

  • Минимальное сопротивление изоляции у новых и обмоток после проведения чистки или ремонта на корпус составляет 10 МОм или больше.
  • Минимальное сопротивление изоляции, можно вычислить путем умножения номинального напряжения Un, на постоянный множитель 0,5 МОм/кВ. Например: Un=690 В=0,69 кВ, то минимальное сопротивление изоляции составляет 0,69 кВ*0,5 МОм/кВ=0,35 МОм

Процесс измерения:

  • Минимальное сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса измеряется напряжением 500 вольт. Температура обмоток при проведении измерений должна быть 25°C +/– 15°C.
  • Максимальное сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса измеряется напряжением 500 вольт при рабочей температуре обмоток 80–120°C в зависимости от типа электродвигателя и КПД.

Проверка показателя поляризации:

  • Если сопротивление изоляции электродвигателя меньше 10 МОм, то высока вероятность того, что в обмотки статора могла попасть влага и их необходимо сушить.
  • Если электрический двигатель работает в течение длительного периода времени, то его минимальное сопротивление может снизиться до критического уровня. Электродвигатель можно эксплуатировать до тех пор, пока величина измеренного значения сопротивления изоляции не упадёт ниже расчётного минимального значения. Если значение сопротивления будет ниже предельного, то чтобы не допустить обслуживающий персонал поражению блуждающими токами, электродвигатель необходимо немедленно вывести из эксплуатации.

Измерение сопротивления изоляции позволяет определить срок, когда необходимо проводить ремонт или замену электродвигателя. Проводить его необходимо регулярно, чтобы прослеживать тенденцию, позволяющую предотвратить неисправность. На (Рис. 2) показан график изменения сопротивления изоляции от времени эксплуатации.

Сопротивление изоляции со временем

Сопротивление изоляции со временем

На графике видно, что сопротивление изоляции достигло своего критического значения через 60 месяцев после начала эксплуатации двигателя. Электродвигатель необходимо вывести из эксплуатации и провести сушку его обмоток, это лучший случай. В худшем статор электродвигателя необходимо поменять или перемотать.

Чистка и сушка обмоток статора

Если величина сопротивления изоляции не достигла значения минимального сопротивления изоляции, значит, в обмотках находится влага и им требуется сушка. Сушить обмотки необходимо с большой осторожностью. Высокая температура и резкое её увеличение приводит к образованию пара, и высока вероятность того, что можно повредить обмотки. Для предотвращения этого, скорость увеличения температуры при сушке не должна превышать 5°C/ч, а сами обмотки не должны нагреваться на температуру выше, чем 150°C для электродвигателей класса F. Во время сушки надо внимательно контролировать  температуру и проводить замеры сопротивления изоляции. В начале сушки сопротивление изоляции уменьшается из-за увеличения температуры, но в процессе сушки оно возрастает. Время продолжительности сушки, может быть разным и каких либо указаний по ее продолжительности нет. Сушка производится до тех пор, пока замеряемые величины сопротивления изоляции будут постоянными и выше чем минимальное значение. Если после проведения сушки значение сопротивления изоляции не достигло минимального, то это означает, что изоляция нарушена, и электродвигатель необходимо менять или перематывать статор. Электрический двигатель, в который попала влага, масло или токопроводящая пыль, необходимо очень тщательно очистить и высушить. Для удаления загрязнений, масла и пыли из ротора, статора или клеммной коробки применяется горячая вода и специальные моющие растворы. После проведения процесса очистки статор нужно высушить. Для достижения необходимого значения сопротивления изоляции, необходимо от нескольких часов до нескольких дней.

Проверка импульсами высокой частоты

Если с помощью проверки сопротивления изоляции можно определить износ статора на последней стадии, то импульсами высокой частоты проверяется износ изоляции обмоток на ранней стадии. При проверке импульсами высокой частоты проверяется состояние межвитковой и межфазной изоляции обмоток. Межфазная изоляция защищает обмотки от пробоя между фазами и на корпус. Межвитковая изоляция это изоляция, нанесенная на поверхность медного провода. Во время проверки импульсами высокой частоты в изоляции межвитковой и межфазной создаётся напряжение. Для создания этого напряжения применяется конденсатор, который разряжается на обмотку и образует колебательный контур. С помощью осциллографа, можно посмотреть результаты испытаний по каждой из фаз статора. Три фазы электродвигателя одинаковые, и, следовательно, полученные формы импульсов должны быть одинаковы. Если импульсы разные то это означает, что в электродвигателе изоляция повреждена. На (Рис. 3) так примерно выглядят форма сигнала на дефектной и рабочей обмотках.

Формы сигнала на осциллографе

Формы сигнала на осциллографе

Температура электродвигателя

Как было сказано выше, температура электрического двигателя очень сильно влияет на срок эксплуатации и является точной индикацией его состояния. Если температура электродвигателя превышает предельно допустимое значение на 10°C для определённого класса изоляции, например, класса F, то срок службы его изоляции может сократиться на 50%. На фирменной табличке всегда указывается класс нагревостойкости изоляции. Изоляция любого класса нагревостойкости двигателя должна выдерживать температуру, равную температуре окружающей среды плюс повышение температуры при условии эксплуатации с максимальной нагрузкой. Поэтому контроль температуры подшипников также является частью процесса технического обслуживания. Температура в подшипниках с консистентной смазкой не должна превышать ∆Т=60. Если взять максимальную температуру окружающей среды 40°C, то абсолютная температура подшипника вычисляется как сумма ∆Т и максимальной температуры окружающей среды В нашем случае абсолютная температура подшипников НЕ ДОЛЖНА превышать 100°C. Максимальную температуру подшипников электродвигателя нужно постоянно контролировать с помощью внешних термометров. В таблице приведены данные для двух наиболее распространённых классов нагревостойкости изоляции: B и F.

Таблица

Таблица

Термографическое исследование

При помощи инфракрасного сканирования можно определить скрытую неисправность в электродвигателе и этот способ очень хорошо для этого подходит. С помощью инфракрасного сканирования, определяются места с повышенной температурой. Например, какая степень износа подшипников. Инфракрасное исследование позволяет распознавать и при необходимости сделать снимки мест локального перегрева в двигателе. Таким образом, сканирование обеспечивает своевременный ремонт в случаях, когда было найдено место локального перегрева, и не допустить выхода из строя электродвигателя. В обычных условиях инфракрасное сканирование выполняются при нормальной работе и при полной  нагрузке. Полученные данные затем анализируются для определения возникших проблем в электродвигателе, и решение которых возможно при помощи ТО. Термографическое изображение насоса, перекачивающего горячую воду, изображено на (Рис. 4)

termograficheskoe-izobrazhenie

Термографическое изображение насоса

Техническое обслуживание с проведением ремонта

Основной целью этого типа технического обслуживания является выполнение ремонта или замены двигателя в случае возникновении неисправностей. Техническое обслуживание с проведением ремонта или аварийный ремонт не являются регулярными работами.

Анализ неисправностей

Чтобы определить место и причину поломки, при возникших неисправностях в электродвигателе, его следует осмотреть. Обычно профилактический осмотр помогает предотвратить неисправность. Если неисправность могла возникнуть из-за какого-либо ненадёжного компонента, узла или плохого технического обслуживания, то необходимо проверить всё оборудование этого типа, чтобы подобная неисправность не появилась где-либо в другом электродвигателе или в системе. Из-за больших затрат на электроэнергию основной задачей для пользователей является обеспечение требуемого КПД электродвигателя. При возникновении в электродвигателе неисправности, по какой-либо причине, стоит вопрос, необходимо ли ремонтировать старый двигатель или купить новый. Из-за роста цен на электроэнергию потребители очень часто стараются купить новый электродвигатель, особенно тогда, когда стоимость ремонта старого соизмерима со стоимостью нового. Если перемотка или ремонт электродвигателя стоит дешевле, чем новый двигатель, тогда ремонтируется старый. Здесь следует отметить, что КПД перемотанного двигателя не может быть лучшим, чем КПД у нового двигателя.

Замена подшипников

Подшипники в электродвигателях являются самими часто изнашиваемыми узлами, и за один срок службы электродвигателя менять их приходится по нескольку раз. Вот общие рекомендации по разборке двигателя снятию старых подшипников и установке новых, а также мерам по обеспечении правильного монтажа подшипников в электродвигателе.

Разборка

Для выполнения технического обслуживания и текущего ремонта узлов электродвигателя приходится необходимо разобрать двигатель и снять подшипники. При этом ротор и крышки не меняются. Во время проведения разборки необходимо соблюдать чистоту и аккуратность. Для демонтажа подшипников применяются различные съемники подшипников.

Установка новых подшипников

Перед тем как устанавливать новый подшипник необходимо тщательно очистить элементы электродвигателя, корпус и вал. Если не удалять оставшуюся консистентную смазку и грязь, новые подшипники могут шуметь, и срок службы их будет меньше. При выполнении монтажа подшипников усилие запрессовки необходимо передаваться только на напрессовываемое кольцо. На внутреннее кольцо, если монтаж производится на вал, и на наружное кольцо, если в корпус. Проводить монтаж так, чтобы усилие с одного кольца передавалось на другое кольцо через тела качения запрещено. В случае, когда подшипник одновременно насаживается и в корпус и  на вал, тогда усилия должны передаваться на торцы обоих колец. При монтаже запрещено прикладывать усилие к сепаратору. Нельзя прикладывать усилие напрямую на кольцо, допускается наносить легкие удары, по кольцу только применяя втулку из мягкого металла. В случае монтажа подшипников открытого типа, подшипник необходимо предварительно прогреть в масляной ванне. Подшипник погружается в ванну с чистым минеральным маслом, нагретым до температуры 80-90°С, и выдерживается 15-20 мин в зависимости от типоразмеров подшипника. При монтаже закрытых подшипников с постоянной консистентной смазки их нагрев до такой же температуры необходимо производить в термостате. Нагретый в масле подшипник устанавливают на вал и с небольшим усилием насаживают на место. Сторона подшипника, где находится заводское клеймо, должна быть снаружи.

Меры предосторожности при монтаже подшипников

Подшипники всегда должны быть чистыми. В случае попадание в подшипник грязи или загрязняющих веществ может привести преждевременному его разрушению. Основные рекомендации по обращению с подшипниками и поддержанию их в чистоте.

  • Монтаж подшипников всегда необходимо производить на чистом рабочем месте и при помощи чистых инструментов.
  • Не нужно удалять с поверхностей подшипника консервационное масло. Практически все подшипники монтируются без удаления с их поверхностей масла.
  • Не следует ронять и деформировать подшипники. При изменении геометрической формы работа подшипника будет нарушена.
  • Для монтажа подшипника используются только инструменты из дерева или мягкого металла. Запрещается применять инструменты, которые могут повредить поверхность подшипника.
  • Упаковку подшипника необходимо открывать непосредственно перед его монтажом

Эксплуатационные испытания

Для того чтобы определить, правильно ли смонтирован подшипник в двигателе, надо провести его испытания. Сначала необходимо провернуть вал ротора вручную. Если никаких проблем при этом не возникло, испытать подшипник можно на малой скорости вращения без нагрузки. Если все нормально, то необходимо постепенно увеличивать нагрузку и скорость вращения до номинальной скорости. Если в процессе проведения испытаний обнаружены вибрация и необычный шум, или повышение температуры, испытания необходимо незамедлительно прекратить и проверить, правильно ли собран электродвигатель.

Заключение

Целью технического обслуживания асинхронных электродвигателей является предупреждение и сокращение внеплановых простоев, которые могут отрицательно сказаться на производственном или технологическом процессе. Профилактический осмотр, способствует повышению КПД электродвигателя, а, следовательно, и КПД всей насосной установки. Техническое обслуживание позволяет определить сроки замены электродвигателя на более новый и высокотехнологичный. И последнее, но тоже очень важное: необходимость в ТО с проведением ремонта возникает тогда, когда осмотр и профилактическое ТО выполнялись формально, или если электрический двигатель неправильно сконструирован, или неправильно подобраны его материалы. ТО с проведением ремонта является крайней мерой, так как это связано с устранением повреждений возникших в электродвигателе и, следовательно, приводит к простою производства. Здесь уместно также напомнить, что заменяемые узлы и запчасти для электродвигателей должны быть оригинальными.

Спасибо за внимание.

P. S. Понравился пост? Порекомендуйте его своим друзьям и знакомым в социальных сетях.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Plus
[Google]

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *