Eksploatacja silników w trudnych warunkach

 

Napędy elektryczne niejednokrotnie pracują w trudnych warunkach eksploatacyjnych. W ich prawidłowej pracy kluczową rolę odgrywa właściwa konserwacja i diagnostyka.

Napędy elektryczne pracujące w trudnych warunkach eksploatacyjnych są nieodzownym elementem systemów wentylacyjnych oraz maszyn i urządzeń (np. pompy) narażonych na działanie wilgoci i środków chemicznych. Odpowiednie silniki należy dobrać do przenośników taśmowych. Istotne są napędy pracujące w innych systemach transportowych (transportery, podajniki, wózki). Nie brakuje silników elektrycznych w instalacjach odpylania, a także windach i podnośnikach, maszynach pracujących w procesach walcowania i wiercenia oraz napędach sprężarek.

Szereg wymagań należy uwzględnić już na etapie montażu silnika. Ważne jest, aby sprzęgło lub koło pasowe było zamontowane przy użyciu narzędzi wykluczających uszkodzenie łożysk. Montaż tych elementów należy rozpocząć po podparciu wału od strony przewietrznika. Niejednokrotnie producenci zalecają, by otwór w kole pasowym lub sprzęgle miał tolerancję H7, a wymiar szerokości rowka wpustowego N9. Szczególną staranność należy zachować podczas ustawiania silnika w celu uniknięcia uszkodzenia łożysk. W czasie ustawiania trzeba eliminować drgania i przypadki zmęczeniowego złamania roboczej końcówki wału. Jeżeli zostanie przekroczony naciąg niezbędny do przeniesienia mocy, może dojść do nadmiernego uszkodzenia lub zużycia łożysk, a także do złamania końcówki roboczej wału.

Należy zadbać o odpowiedni fundament do mocowania silników. Musi on zapewniać przenoszenie chwilowego przeciążenia w momencie rozruchu i tłumienie drgań powstałych w efekcie działania stanów rezonansowych. Z kolei śruby odpowiedzialne za mocowanie silnika należy zabezpieczyć przez poluzowaniem podczas pracy.

 

Uruchomienie silnika

Przed uruchomieniem silnika należy sprawdzić, czy nie zostanie stworzone zagrożenie bezpieczeństwa obsługi i osób trzecich lub uszkodzenia urządzeń napędowych. Trzeba się upewnić, czy działanie zastosowanego środka ochrony przeciwporażeniowej i przeciwprzeciążeniowej jest skuteczne oraz czy napęd prawidłowo podłączono do sieci zasilającej.

W pierwszej kolejności przeprowadza się próbne uruchomienie. Jeżeli jest to możliwe, silnik należy uruchomić na biegu jałowym, sprawdzając kierunek ruchu wymagany przez napędzaną maszynę i testując również prawidłowość działania silnika. Następne testy obejmują uruchomienie silnika pod obciążeniem w miarę możliwości w rzeczywistych warunkach pracy z jednoczesnym kontrolowaniem poprawności pracy napędu i zastosowanych zabezpieczeń. Silniki bazujące na trzech zaciskach mogą być uruchamiane wyłącznie poprzez wyłącznik bezpośredni przy zasilaniu napięciem zgodnym z tabliczką znamionową.

Nieco inaczej uruchamia się silniki z 6 zaciskami. Należy sprawdzić, czy napięcie silnika podane na tabliczce znamionowej jest właściwe oraz czy przełącznik znajduje się w położeniu zerowym. Jeżeli przewidziano wyłącznik sieciowy, należy go załączyć, przestawić w pierwsze położenie (gwiazda) i odczekać do ustalenia prędkości obrotowej, co powinno nastąpić po kilku sekundach. Ostatnią czynnością wykonywaną przy uruchomieniu silnika jest ustawienie przełącznika w trzecim położeniu (trójkąt).

Typowy silnik ma wyważenie dynamiczne wraz z półwpustem w końcówce roboczej wału. Dla zapewnienia prawidłowej pracy urządzenia na wał silnika zakładany jest element sprzęgający (sprzęgło, koło pasowe) lub roboczy (np. wentylator), który powinien być starannie wyważony, najlepiej dynamicznie z połówką wpustu.

W trudnych warunkach eksploatacyjnych zastosowanie znajdują silniki o podwyższonym stopniu ochrony IP obudowy. Niejednokrotnie uwzględnia się napędy w miejscach kompletnie zamkniętych, które nie mają wentylatorów, a radiatory wyprowadzone są na zewnątrz. W takich aplikacjach należy zwrócić uwagę na przeglądy serwisowe łącznie ze sprawdzeniem kondensatorów.

 

Silniki w strefach zagrożonych wybuchem

W przypadku silników pracujących w strefach zagrożonych wybuchem należy ściśle uwzględniać wymagania producenta. Szczegóły eksploatacji zależą od rodzaju zastosowanego zabezpieczenia. Odpowiednia obudowa silników chroni maszynę przed przedostaniem się do wnętrza ciał stałych i wody. Skrzynka zaciskowa odpowiada rodzajowi budowy przeciwwybuchowej. Dla zapewnienia wymaganego stopnia ochrony należy przewidzieć specjalne przepusty kablowe. Połączenie elektryczne przewodów przymocowanych na stałe musi być wykonane w certyfikowanych obudowach – ognioszczelnej lub wzmocnionej. W przypadku obszarów z łatwopalnym pyłem przepusty kablowe mogą być użyte wyłącznie do otworów gwintowanych.

Silniki przeznaczone do pracy w wybuchowej atmosferze gazowej powinny mieć trójfazowe, zwłoczne zabezpieczenie przeciążeniowe odpowiedzialne za monitorowanie prądu silnika oraz odłączanie silnika spod napięcia w czasie krótszym od określonego dla niego czasu t E w przypadku mechanicznego zatrzymania wirnika (zwarcie).

Silniki pracujące w obecności łatwopalnego pyłu mają wbudowany w uzwojenie termistor, który w połączeniu z urządzeniem zabezpieczającym musi być włączony w obwód silnika tak, aby zadziałanie termistora PTC powodowało wyłączenie silnika. Każdy silnik należy zabezpieczyć przed przeciążeniem i zwarciem.

 

Czyszczenie

Do czyszczenia silników można użyć specjalnych preparatów. Mogą być nimi środki do czyszczenia wstępnego bardzo silnie zabrudzonych maszyn. Działanie substancji tego typu bazuje na rozpuszczaniu i zmiękczaniu twardych zanieczyszczeń. Odpowiednie preparaty, dzięki specjalnej konsystencji, nie spływają z obudowy maszyny, zatem sprawdzają się przy czyszczeniu trudno dostępnych miejsc. Istotny jest przy tym brak reakcji z tworzywem sztucznym. Środki czyszczące nanosi się za pomocą aparatu natryskowego w technice bezpowietrznej (ang. airless), pędzlem lub używając metody zanurzeniowej.

Oprócz tego zastosowanie znajdują środki do bieżącego usuwania zanieczyszczeń, takich jak kurz, brud, olej, tłuszcze, smary, a także pył węglowy ze styków elektromechanicznych, przekaźników, przewodów, rozdzielaczy, zwojów itp. Substancji bazujących na mieszaninie węglowodorów i wspomagaczy czyszczących używa się również przy wstępnym czyszczeniu pod lakierowanie.

 

Smarowanie łożysk

Łożyska silników pracujących w ekstremalnych temperaturach smaruje się częściej, uwzględniając bardziej zaawansowane oleje syntetyczne. Specjalne zagęszczacze zawarte w oleju syntetycznym zabezpieczają olej przed wyciekiem z urządzenia. Najczęściej stosowanymi zagęszczaczami są mydła z wapniem, litem, sodem, glinem lub barem. Używa się również mydeł złożonych, takich jak np. złożone mydło litowe.

 

Silniki w przemyśle spożywczym

W przemyśle spożywczym i w zakładach chemicznych bardzo często zastosowanie znajdują silniki aseptyczne. Nie mają one wentylatora, a obudowa bazuje na gładkiej powierzchni. W takich aplikacjach chłodzenie jest oparte na konwekcji bez zawirowań powietrza. Zwraca się uwagę na wysoki poziom ochrony przeciwkorozyjnej, zatem maszyna może być myta za pomocą agresywnych środków czyszczących i dezynfekcyjnych.

 

Eksploatacja i diagnostyka serwonapędów

Nowoczesne serwonapędy dzięki specjalnym kodom informują o błędach w pracy. Jeżeli zostanie zgłoszony błąd, trzeba sprawdzić sygnały ABZ i UVW oraz przewody zasilająco-sygnałowe enkodera. W przypadku wystąpienia błędu zliczania enkodera należy sprawdzić, czy sygnał nie zakłóca się.

Warto poddać kontroli poprawność pracy rezystora hamującego oraz napięcie logiki sterującej. Serwonapęd zgłosi przekroczenie dopuszczalnego obciążenia silnika. Ważna jest częstotliwość impulsów wejściowych przy sterowaniu impulsowym pod kątem dopuszczalnej wartości. Zgłaszane przez napęd błędy komutacji mogą wskazywać na uszkodzenie enkodera. Niejednokrotnie zdarzają się błędy pamięci EPROM. Oprócz tego serwonapęd może zgłosić zbyt wysoką temperaturę, która w zależności od urządzenia nie powinna przekraczać 75°C.

Przekroczenie napięcia części mocy powinno zainicjować sprawdzenie napięcia magistrali DC oraz pomiar napięcia części mocy. W przypadku zgłoszenia przekroczenia wartości prądu trzeba sprawdzić część mocy w sterowniku oraz czy nie występują zwarcia pomiędzy fazami silnika.

 

Diagnostyka

Czynności związane z diagnostyką silników elektrycznych obejmują przede wszystkim poprawność połączeń elektrycznych. Pod kątem jakości analizie poddaje się zasilanie, zwłaszcza w zakresie parametrów napięcia i zawartości harmonicznych. Ważna jest analiza słupkowych wykresów prądów oraz diagramów wskazowych. Istotne są testy wydajności, które pozwalają na ocenę stanu działania silnika, przy czym wykrywane są przeciążenia i źródła ich powstania.

Ważna jest analiza warunków operacyjnych i współczynnika pracy. Przeprowadza się testy oraz pomiary chwilowego napięcia, częstotliwości i części symetrycznych. Śledzone są prędkości w czasie dynamicznej diagnostyki napędów VFD. Chodzi głównie o analizowanie asymetrii i przeciążeń. Testy spektrum wykonuje się w odniesieniu do prętów wirnika, spektrum V/I, zdemodulowanego spektrum oraz wartości harmonicznych. Tym sposobem możliwe jest wykrycie zależności pomiędzy prądem i napięciem z częstotliwością. Wykrywane są problemy z nasyceniem oraz pękniętymi prętami wirnika. Warto sprawdzić silnik w zakresie przeciążeń termicznych i strat energii.

Diagnostyka silników powinna objąć testy dynamiczne obejmujące przede wszystkim analizę jakości zasilania. Jeżeli energia elektryczna zasilająca silnik nie spełnia określonych wymagań, może dojść do dodatkowego obciążenia. Nie można zapomnieć o testach poziomu napięcia, równowagi oraz zniekształceń harmonicznych ze zniekształceniem całkowitym. Testowany jest moment obrotowy. Analizowanie falowania momentu obrotowego i spektrum momentu obrotowego zapewnia możliwość szybkiej, a co najważniejsze – dokładnej identyfikacji wielu problemów. Wykrywane są problemy w zakresie mechanicznym łącznie z usterkami w pracy łożysk i kawitacją.

Podczas diagnostyki silników elektrycznych używa się termowizji m.in. po to, aby korpus silnika obejrzeć w świetle podczerwonym. Wykrywana jest wysoka temperatura oraz przegrzanie stojana napędu. Analizuje się również wirnik, pracę szczotek i stan połączeń prętów z pierścieniami.

Monitoring pracy silnika

 

Warto zadbać o urządzenia odpowiedzialne za ciągłe monitorowanie stanu pracy napędu elektrycznego. Zyskuje się możliwość kontrolowania napięcia w każdej fazie i ochronę przed częstym rozruchem. Urządzenia nadzorują i pamiętają stan nagrzania silnika. Jak wiadomo, w przypadku częstych rozruchów wzrasta temperatura silnika, co powoduje przegrzanie. Jeżeli wzrasta temperatura napędu o określoną wartość, blokowane są kolejne rozruchy.

Odpowiednie urządzenia monitorujące pracę silnika zapewniają ochronę przed zwarciem doziemnym, które może powstać w efekcie starzenia się izolacji przewodów elektrycznych. Użytkownik zadaje odpowiednią wartość i wykrywane są selektywnie zwarcia doziemne. Oprócz tego zapewniona jest ochrona silnika przed asymetrią obciążenia i pracą niepełnofazową. Jeżeli pomiar wartości prądu przeprowadzony w każdej fazie wykaże zanik fazy lub pracę w układzie asymetrycznym, to silnik będzie wyłączony. Sygnalizowane są przy tym stany obciążenia silnika.

 

Podsumowanie

Producenci silników podkreślają, aby możliwie jak najwcześniej rozpoznać oraz usunąć usterki i awarie. Trzeba pamiętać także o odpowiedniej konserwacji, inspekcji oraz rewizji napędów elektrycznych, uwzględniając wymagania producenta. Na przykład pierwszą inspekcję silnika elektrycznego wykonuje się po przepracowaniu 500 roboczogodzin, jednak nie później niż po pół roku eksploatacji. Sprawdzana jest wtedy kontrola kanałów powietrza i powierzchni silnika w zależności od miejscowego stopnia zanieczyszczania. Nie można zapomnieć również o odpowiednim smarowaniu.

Kluczową rolę odgrywa inspekcja główna, którą wykonuje się po przepracowaniu ok. 10 tys. Roboczogodzin, ale nie rzadziej niż raz w roku. Plany konserwacji muszą uwzględniać wymagania producenta.

 

Damian Żabicki

Oferta: automatyka magazynowa, case study, centrum logistyczne, dystrybucja, logistyka, magazyn, magazynier, operator logistyczny, palety, regały, studia przypadków, system wms, wózek widłowy, wózki widłowe

Background Image

Header Color

:

Content Color

:

Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług zgodnie z Polityką prywatności. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce lub w konfiguracji usługi. Polityka prywatności.