Діагностика електродвигунів
Вітчизняний та зарубіжний досвід показує, що впровадження засобів діагностування є одним із найважливіших факторів підвищення економічної ефективності використання обладнання у промисловості. Призначення діагностики – виявлення та попередження відмов та несправностей, підтримка експлуатаційних показників у встановлених межах, прогнозування стану з метою повного використання ресурсу.
Короткозамкнуті асинхронні електродвигуни – найпоширеніші машини у приводах сучасних технологій. Оптимальному використанню таких електродвигунів перешкоджає їхня висока ушкоджуваність. Щорічно виходять з ладу 20-25% від загальної кількості встановлених електродвигунів. Збитки, що виникають у зв'язку з цим, пов'язані з простоєм технологічного обладнання внаслідок аварії двигуна. Додатково до прямих збитків додаються зниження електро- та пожежної безпеки, що пов'язано з короткими замиканнями, які можуть бути присутніми в обмотці статора або ротора пошкодженого електродвигуна.
Таким чином, завдання зниження рівня прямих і непрямих витрат у процесі експлуатації асинхронних двигунів, підвищення якості їхньої діагностики, а також підвищення їх надійності актуальні на сьогоднішній день у будь-якій галузі виробництва. Як об'єкти дослідження у статті розглянуті найбільш широко застосовувані загальнопромислові асинхронні двигуни середньої потужності (від 1 до 4000 кВт).
Діагностика асинхронних двигунів на етапах виробництва, експлуатації та ремонту
Вибір стратегії та методів діагностування асинхронних двигунів визначається низкою факторів. Першорядне значення має кінцева мета діагностування, яка залежить від того, на якому етапі життєвого циклу визначається технічний стандвигуна: на етапі виробництва, експлуатації чи ремонту.
На етапі виробництва важливо забезпечити оптимальне проектування та доведення конструкції, орієнтуючись на забезпечення надійності та довговічності, а також контроль якості виготовлення деталей та їх монтажу. Основні види несправностей в умовах серійного виробництва: кінематичні помилки виготовлення деталей, вихід параметрів за допустимі межі за точністю та дефектами складання, до яких належать неврівноваженість, наявність ексцентриситету, різного роду перекоси, зазори, відносні усунення взаємодіючих деталей, недотримання технології мастила і т.п. . На етапі експлуатації, внаслідок природного процесу старіння елементів з часом напрацювання, відбуваються зміни параметрів двигунів, що призводять до несправностей та поломок.
При правильній організації експлуатації асинхронних двигунів вид несправності та обсяг ремонту можна визначити заздалегідь до настання критичного стану механізму. Діагностика на етапі ремонтних робіт зводиться до післяремонтного контролю технічного стану. До обсягу діагностування необхідно включати і передремонтну оцінку технічного стану машин.
У електродвигунів після ремонту з розбиранням та заміною деталей надійність роботи часто знижується. Під час ремонту проблематично виявити приховані дефекти, такі, як дефекти стрижнів короткозамкнутого ротора або порушення ізоляції обмотки статора.
Нині виникає потреба діагностики стану асинхронних електродвигунів у його роботи. Виявлення дефектів у працюючому електродвигуні на ранній стадії розвитку дозволить попередити раптову зупинку виробництва внаслідок аварії, знизити витрати на ремонт електродвигуна та збільшити термінйого служби.
Аналіз тестової та функціональної діагностики асинхронних двигунів
Сучасні системи та методи діагностики асинхронних двигунів можна розділити на дві групи. До першої групи належать методи тестової діагностики. Це вимір опору ізоляції, струмів витоку, внутрішнього опору обмоток, тангенсу кута діелектричних втрат обмоток, метод високовольтного імпульсу та ін. Тестове діагностування – основний вид виявлення дефектів електродвигунів у вітчизняній енергетиці. Воно визначило сформовану структуру технічного обслуговування та ремонту за регламентом. Така діагностика сприяє як попередження розвитку різних дефектів, а й їх появі. Наприклад, при проведенні планових ремонтів електричних машин, після повного складання двигун піддається випробуванням підвищеною напругою, які надають на ізоляцію машини згубний вплив. Це спричиняє появу в обмотці мікродефектів, що розвиваються в процесі роботи електродвигуна під впливом неякісної електроенергії, перевантажень, частих пусків та зупинок. З кожним високовольтним випробуванням при планово-попереджувальних ремонтах кількість дефектів зростає. Це зрештою призводить до аварійного виходу з експлуатації електричного двигуна. Кожне розбирання та збирання електродвигуна збільшує ці мікродефекти.
В даний час розроблено багатофункціональну систему діагностики ізоляції асинхронних двигунів за допомогою високовольтного імпульсного випробування. Автори даних систем стверджують, що виконується неруйнівний тест ізоляції, пояснюючи це своєчасною зупинкою тесту. Проте тест припиняється лише після перевищення меж міцності ізоляції. До недоліків тестової діагностики можна віднести також тимчасове припиненняроботи електродвигуна; відсутність можливості захисного відключення обладнання під час його роботи для запобігання повному виходу його з ладу; відсутність контролю ненормальних режимів роботи даного обладнання тощо.
Порівняльний аналіз методів обслуговування обладнання роторного типу показав, що при планово-попереджувальних ремонтах та випробуваннях не менше 50 % обслуговування виконується без фактичної їх необхідності. Більшість машин у своїй не знижується частота виходу з ладу. Надійність роботи після обслуговування з розбиранням та заміною деталей часто знижується. Близько 70% дефектів спричинено виконанням робіт з обслуговування. Під час обслуговування за фактичним станом підприємство має об'єктивні дані про поточний технічний стан устаткування. Не порушується нормальна робота механізму через необґрунтоване втручання людини.