Техническое обслуживание электродвигателей

Для того чтобы не допустить возникновения неполадок и увеличить срок службы электродвигателей, техническое обслуживание двигателей должно быть регулярным. Электродвигатели и их детали требуют технического осмотра и проверки не реже, чем раз в 6 месяцев. Только тогда можно поддержать КПД электродвигателя на заданном уровне в течение расчётного срока службы. В данном разделе мы рассмотрим три вида технического обслуживания: профилактический осмотр, профилактическое техническое обслуживание и техническое обслуживание для устранения неисправностей.

Целью технического обслуживания электродвигателя является сокращение внеплановых и дорогостоящих простоев (например, остановка на период выполнения технического обслуживания для устранения неисправностей), которые отрицательно сказываются на технологическом процессе. Профилактический осмотр, несомненно, способствует повышению КПД электродвигателя, а, следовательно, КПД всей установки. Профилактическое техническое обслуживание помогает определить срок замены электродвигателя на более новый, в энергоэффективном исполнении.

И последнее, но не менее важное: необходимость в техническом обслуживании для устранения неисправностей возникает, когда профилактический осмотр и профилактическое техническое обслуживание не выполнялись надлежащим образом, или если электродвигатель неправильно сконструирован, или неправильно выбраны его материалы. Техническое обслуживание для устранения неисправностей является крайней мерой, так как оно связано с повреждением электродвигателя и, следовательно, приводит к простою производства.

Профилактический осмотр

Целью данного вида технического обслуживания является предупреждение неисправностей, которые могут возникнуть в ходе эксплуатации двигателя, для обеспечения его надёжной и бесперебойной работы. Как правило, профилактический осмотр включается в план программы поддержания рабочего состояния всей системы в целом.

Профилактическое техническое обслуживание

Целью данного вида технического обслуживания является проведение требующихся процедур по техническому обслуживанию в нужное время. Чтобы определить эти два параметра, необходимо регулярно контролировать работу электродвигателя, что позволяет своевременно определять неисправности прежде, чем они возникнут. Постоянная регистрация данных в специальном журнале позволяет сравнивать статистические данные по различным параметрам и, таким образом, делать предположения о возможных проблемах.

Техническое обслуживание для устранения неисправностей

Основной целью данного вида технического обслуживания является выполнение ремонта и замены электродвигателя при возникновении каких-либо неисправностей. Техническое обслуживание для устранения неисправностей или аварийный ремонт не являются регулярными работами.

Факторы, влияющие на срок службы электродвигателя в отсутствие надлежащего технического обслуживания

Что следует знать о профилактическом осмотре

Незапланированные простои приносят значительные убытки, так как чаще всего они связаны с остановкой всего производственного процесса или определённых технологических операций. Профилактический осмотр на регулярной основе помогает предупредить возникновение неисправностей в электродвигателях и, следовательно, не допустить незапланированных остановок производства. На следующих страницах мы рассмотрим самые основные элементы профилактического осмотра.

Вентиляция электродвигателя

Если электродвигатель установлен и работает в условиях с ограниченной вентиляцией, температура электродвигателя может подняться до значений, опасных для изоляции электродвигателя и консистентной смазки подшипников, которые в результате могут привести к разрушению подшипников и неисправности двигателя. Часто вентиляционные каналы забиваются пылью и грязью. В связи с этим, чтобы не допустить перегрева электродвигателя, важно регулярно удалять пыль и грязь с поверхности насоса и двигателя потоком воздуха.

Даже при том, что электродвигатели защищены, очень важно обеспечить для них постоянную вентиляцию на месте установки, чтобы высокая температура не привела к повреждению изоляции и подшипников. Чем ниже температура работающего электродвигателя, тем больше его ресурс. Поэтому кожух вентилятора и охлаждающие ребра должны быть всегда чистыми.

Влажность и конденсация

В закрытых электродвигателях IP 55 водяной пар может конденсироваться и попасть в обмотки электродвигателя и в подшипники. Поэтому во время остановок температура в электродвигателях такого типа должна быть выше, чем температура вокруг двигателя. Для использования этого эффекта применяют статор с нагревательным элементом.

Есть ещё один способ решить данную проблему: удалить резьбовые пробки из сливных отверстий, чтобы конденсат вытекал. После удаления пробок уровень пылевлагозащищённости электродвигателя изменится с IP 55 на IP 44.

Неплотные соединения

Все электрические соединения должны быть плотно затянуты в соответствии с рекомендациями. Деформация во время холодных циклов часто вызывают разрушения соединений. Плавкие предохранители, кабельные соединения, контакты и защита пускателя часто отходят, поэтому их необходимо регулярно проверять.

Асимметрия напряжений и токов

Асимметрия напряжений и токов является важным аспектом профилактического осмотра. Необходимо постоянно проверять значения напряжения и тока, чтобы не допустить повреждений электродвигателя. Асимметрия напряжений образуется, когда напряжения трёх фаз отличаются друг от друга. Асимметрия напряжений вызывает также асимметрию линейных токов. В результате возникают различные проблемы: вибрации, пульсации вращающего момента и перегрев одной или нескольких фазовых обмоток. Асимметрия напряжений приводит к понижению КПД электродвигателя и сокращает его ресурс.

Пониженное и повышенное напряжение

Пониженное и повышенное напряжение ускоряют изнашиваемость изоляции статора электродвигателя. Пониженное напряжение резко увеличивает температуру в изоляции. При пониженных напряжениях электродвигатели работают с пониженным КПД полной нагрузки, имеют повышенную рабочую температуру, увеличенное скольжение, меньший вращающий момент, срок службы таких двигателей может уменьшиться. Обычно индуктивные электродвигатели справляются с ситуациями электрического перенапряжения. Однако сильное электрическое перенапряжение может вызвать межвитковое, междуфазное короткое замыкание или короткое замыкание между фазой и «землёй»; то есть короткое замыкание между фазами или между фазами и корпусом.

Подшипники и смазка

В настоящее время подшипники являются наиболее изнашиваемыми компонентами электродвигателя. Дело в том, что изоляционная система больше не подвергается воздействию высоких температур, так как КПД современных электродвигателей выше КПД электродвигателей недавнего прошлого. Короткое замыкание больше не является самой распространённой проблемой двигателей, теперь это шум от подшипников и повреждение подшипников. Поэтому при проведении профилактического осмотра электродвигателя основной задачей является замена и техническое обслуживание подшипников.

Некоторые подшипники называют подшипниками с постоянной консистентной смазкой или необслуживаемыми. Однако данные термины могут быть неверно истолкованы; они не означают, что подшипники не требуют абсолютно никакого технического обслуживания.

Необслуживаемые подшипники со временем должны заменяться. Когда именно, зависит от срока службы подшипников (L_10h) или от срока службы консистентной смазки подшипников (F_10h). Срок службы подшипника обычно составляет 16 000-ДО 000 часов, может быть и больше. Что касается срока службы смазки, он обычно составляет не меньше 40 000 часов эксплуатации в нормальных условиях.

Ресурс подшипников

Срок службы подшипников можно рассчитать, основываясь на данных по усталости материала, если известна рабочая нагрузка и частота вращения электродвигателя. Выполнение данных вычислений требует, чтобы подшипники были установлены и смазаны надлежащим образом. В расчётах не учитывается влияние неблагоприятных условий эксплуатации.

Смазка подшипников

В стандартных электродвигателях подшипники всегда имеют консистентную смазку: либо это смазка на весь срок службы (постоянная консистентная смазка), либо смазка, заменяемая через пресс-масленки. Фактически, лишь небольшое количество подшипников отрабатывает свой полный срок службы. Это связано с техническим обслуживанием. Основные причины преждевременного разрушения подшипников:

• Неправильная установка
• Загрязнение
• Неправильное обращение
• Неправильное техническое обслуживание
• Несоответствующая смазка или её отсутствие (просроченная и непригодная смазка, недостаточное количество смазки, примеси в смазке и т.п.)

Типы смазки

Выделяют два типа смазки: жидкая и консистентная смазка. По существу, жидкая смазка является идеальным смазочным материалом для подшипников. Однако, консистентная смазка становится всё более популярной. Консистентная смазка изготавливается из мыльных или немыльных загустителей, которые обеспечивают намного более эффективное использование жидкой смазки.

В настоящее время для смазывания большинства подшипников используется консистентная смазка. Причина в том, что конструкция корпуса подшипника стала проще и, следовательно, требует менее сложного технического обслуживания, чем раньше, имеет лучшую защиту от утечки и от грязи.

Применение консистентной смазки является очень эффективным методом смазывания подшипников. Далее представлен перечень самых основных преимуществ, которые даёт консистентная смазка:

• С консистентной смазкой легче обращаться, чем с жидкой.
• Консистентная смазка действует как уплотнение и препятствует проникновению загрязняющих веществ в подшипник.
• Удобство — некоторые подшипники имеют заводскую герметизацию и смазку, и не требуют технического обслуживания.
• Рентабельность — с герметизированными и смазанными подшипниками многие детали электродвигателя становятся ненужными. Не требуются крышки для подшипников, пресс-масленки и др.

Существуют различные виды консистентной смазки в зависимости от их состава. Консистентная смазка включает в себя три компонента: базовое масло, загуститель и присадку. Тип базового масла, вязкость масла, загуститель и содержание загустителя определяют свойства консистентной смазки. Физические свойства, такие как плотность консистентной смазки, текучесть, сопротивление вращающему моменту, температура каплепадения, потери на испарение и вымывание водой,— определяются в ходе стандартных испытаний.

Такие испытания позволяют определить, какая из консистентных смазок больше подходит для заданной области применения. На рынке предлагаются тысячи видов консистентной смазки с различным составом и рабочими характеристиками.

В среднем подшипники электродвигателя нагреваются больше, чем другие подшипники. Они получают двойную тепловую нагрузку: теплота от трения вращения и тепловые потери от обмоток электродвигателя и сердечника ротора. Это значит, что для подшипников электродвигателя требуется консистентная смазка с хорошей теплостойкостью или их необходимо регулярно смазывать. Все поставщики подшипников предлагают большой выбор консистентной смазки, которая подходит именно для подшипников электродвигателя.

Смазочные материалы для электродвигателей

При замене смазки подшипника следует всегда использовать такой же смазочный материал, какой был первоначально. Однако если необходимо использовать другой смазочный материал, следует удалить все остатки прежнего смазочного материала в подшипнике и корпусе, прежде чем использовать новую смазку.

Всегда консультируйтесь с поставщиком, прежде чем смешивать консистентные смазки с другими сгустителями. Некоторые смазочные материалы совместимы, но определить это очень сложно.

Периодичность смазки

Периодичность и тип смазки подшипников указываются на фирменной табличке электродвигателя или на специальной бирке электродвигателя. Если Вы не нашли таких данных ни на табличке, ни на бирке, изучите рекомендации поставщика. Обычно смазывающая способность консистентной смазки со временем понижается. Поэтому в подшипники должна регулярно добавляться свежая консистентная смазка. Периодичность смазки зависит от следующих факторов: типоразмера электродвигателя, эксплуатационного режима, типа используемой консистентной смазки и, самое важное, от числа полюсов, рабочей скорости вращения и рабочей температуры.

Кроме того, на периодичность смазки влияют и другие факторы:

• При вертикальном монтаже время между заменой смазки сокращается на 50 %.
• В загрязнённой/запылённой среде время между заменой смазки сокращается на 25 %.
• В условиях высокой влажности время между заменой смазки сокращается на 10 %.

Тип подшипника, определяет базовую периодичность смазки. В иллюстрации справа показана упрощённая кривая для теплостойкой консистентной смазки электродвигателей.

Базовая периодичность смазки t_f выражает ресурс консистентной смазки — F_10h с частотой повреждений около 10 %.

При наличии каких-либо отклонений от базовой периодичности смазки t_f время между подачами доз смазки t_fg следует сократить на некоторые коэффициенты уменьшения.

В некоторых случаях, в меняющихся рабочих условиях, сокращённая периодичность замены смазки намного меньше базовой периодичности смазки. Если сокращённый период между заменой смазки не соблюдается, это может привести к значительному увеличению частоты повреждений.

Подшипники заполненные смазкой на весь срок службы

Замена подшипников, заполненных смазкой на весь срок службы выполняется так же, как замена подшипников с заменяемой смазкой. Интервал замены подшипников, заполненных смазкой на весь срок службы, обычно в два раза больше периода между заменой смазки подшипников с заменяемой смазкой и составляет, максимум, 40 000 часов.

ПРИМЕЧАНИЕ: Очень важно, чтобы подшипники, заполненные смазкой на весь срок службы, заменялись подшипниками с таким же смазочным материалом. Электродвигатели Grundfos поставляются с завода с консистентной смазкой (Kluberquiet BQH 72-102), устойчивой к высоким температурам.

Сколько нужно смазочного материала?

Трудно сказать точно, сколько нужно консистентной смазки, чтобы смазать подшипники электродвигателя. Практически, количество смазки зависит от множества факторов, связанных с размером и формой корпуса подшипника, имеющемуся пространством для смазки, скоростью вращения подшипника и типом используемой консистентной смазки. В общем, подшипники должны заполняться смазкой на 30 % — 60 % своего объёма.

Обычно количество свежей смазки определено в инструкции по смазке (на фирменной табличке насоса или электродвигателя). Однако, если такой информации там нет, можно приблизительно рассчитать необходимое количество консистентной смазки по следующей формуле:

Помните о том, что данная формула является лишь начальной точкой для расчета необходимого количества консистентной смазки для замены смазки в подшипниках. Всегда лучше использовать небольшое количество смазки и выполнять замену смазки часто, чем изредка использовать большое количество смазочного материала.

Как правило, информация о периодичности смазки приведена на специальной бирке на крышке вентилятора или непосредственно на фирменной табличке электродвигателя.

В некоторых руководствах по замене смазки количество смазки указывается как объём (CC, CCM или см³), а не как масса (г). Соотношение массы и объёма для смазки подшипников:

Электродвигатели имеют пресс-масленки для смазки подшипников на обеих сторонах: с приводом и без привода.

Пресс-масленки обычно легкодоступны. Как правило, в современных электродвигателях, смазка сама поступает от пресс-масленки к подшипникам.

На иллюстрации справа показано, как старая консистентная смазка автоматически удаляется из подшипника. Электродвигатели со смазочной системой поставляются с инструкцией по смазке, изображенной на крышке вентилятора. Кроме того, указания по смазке включены в руководство по монтажу и эксплуатации.

В качестве смазочного материала применяется теплостойкая консистентная смазка на литиевой основе, например, EXXON UNIREX N3 или консистентная смазка Shell Alvania G3. Вязкость базового материала должна быть:

• Выше 50 сСт (мм²/сек) при 40 °С и 8 сСт (мм²/сек) при 100°С

Ручная замена смазки

Выполняя замену смазки вручную, следует соблюдать следующие правила и очерёдность:

Этап 1: удалить из отверстия для слива консистентной смазки пробку, если таковая предусмотрена.

Этап 2: заправить пресс-масленку свежей консистентной смазкой до тех пор, пока старая консистентная смазка не начнёт выходить через отверстие слива смазки или между валом и фланцем.

Этап 3: после этого электродвигатель должен проработать ещё 1 — 2 часа, чтобы смазка равномерно распределилась по смазочной камере, а ее излишки вышли. Закрыть отверстие слива консистентной смазки пробкой (если таковая предусмотрена).

Желательно, чтобы замена смазки производилась при работающем электродвигателе. Иногда это невозможно, и замена смазки выполняется, когда электродвигатель остановлен. В таких случаях используйте только половину предполагаемого количества консистентной смазки. Затем включите двигатель на несколько минут с полной скоростью вращения. Когда электродвигатель будет остановлен, заправьте оставшуюся консистентную смазку, чтобы старая смазка была полностью заменена. После 1 — 2 часов работы закройте отверстие слива консистентной смазки пробкой (если таковая предусмотрена).

Автоматическая смазка

Существует несколько видов картриджей автоматической смазки. Смазочный картридж устанавливается на пресс-масленках электродвигателя, и смазочный материал подаётся в подшипник автоматически по смазочным ниппелям. Обычно для заправки необходим источник электроэнергии или сжатого газа. Управление системой смазки может осуществляться и централизованной системой управления.

В ходе автоматической смазки из электродвигателя должна удаляться старая консистентная смазка. Если этого не происходит, старая консистентная смазка спрессовывается, что может привести к перегреву подшипника.

Что следует знать о профилактическом техническом обслуживании

Целью профилактического технического обслуживания является сокращение эксплуатационных расходов посредством обнаружения и решения проблем на ранних этапах. Данные о температуре электродвигателя, вибрациях и др.— это лишь некоторые параметры, которые помогают определить, когда электродвигатель надо будет ремонтировать или заменять. На следующих страницах мы рассмотрим некоторые испытания, которые обеспечивают необходимые данные о состоянии электродвигателя.

Данные о состоянии подшипников

Прогнозировать срок службы подшипника в принципе невозможно. L_10h, или номинальный ресурс, — это тот срок службы, который обычно используется для расчётов с нагрузкой. L_10h — ресурс, выраженный в часах, который с превышением отрабатывают 90 % группы практически одинаковых шарикоподшипников. Ещё одна принятая форма — L_50h, которую также называют медианным ресурсом, или MTBF,— средняя наработка на отказ (т.е. средний период времени между отказами). L_50h является ресурсом, который отрабатывают 50 % от группы подшипников.

За основу берется эмпирическое правило: Величина L_50h не должна превышать L_10h больше, чем в пять раз.

В нормальных условиях L_10h (срок службы подшипников) находится в интервале 16 000—40 000 часов для подшипников электродвигателей. Как L_10hx, так и F_10h могут показывать, когда следует заменять подшипники с постоянной консистентной смазкой. Показатель наименьшей величины показывает, когда приходит срок заменить подшипник с постоянной консистентной смазкой.

Данные о состоянии изоляции

Испытание прочности изоляции электродвигателя позволяет прогнозировать неисправность электродвигателя. Далее представлены самые распространённые способы проверки изоляции, которые помогают заранее определить возможную неисправность электродвигателя: измерения изоляции на землю, проверка показателя поляризации, проверка импульсами высокой частоты и проверка высоким напряжением.

Измерение изоляции на землю

Измерение изоляции на «землю» является самым простым способом проверки и прогнозирования большей части неисправностей электродвигателя.

При измерении: постоянное напряжение 500 или 1000 В подаётся между обмотками и «землёй». Измерение сопротивления изоляции выполняется при помощи мегомметра — омметра для измерения в диапазоне высоких сопротивлений.

В ходе измерения и сразу после него на клеммах присутствует опасное напряжение, и к ним НЕЛЬЗЯ ПРИКАСАТЬСЯ.

Необходимо обратить внимание на три аспекта: сопротивление изоляции, его измерение и проверку.

Сопротивление изоляции

• Минимальное сопротивление изоляции новых обмоток или обмоток после чистки или ремонта относительно «земли» составляет 10 МОм или больше.
• Минимальное сопротивление изоляции, R, вычисляется умножением номинального напряжения, U_n, на постоянный множитель 0,5 МОм/кВ. Например: если номинальное напряжение составляет 690 В = 0,69 кВ, минимальное сопротивление изоляции:
  0,69 кВ • 0,5 МОм/кВ = 0,35 МОм.

Измерение

• Минимальное сопротивление изоляции обмоток относительно «земли» измеряется при 500 В постоянного тока. Температура обмоток должна быть 25 °С ± 15 °C.
• Максимальное сопротивление изоляции должно измеряться с 500 В постоянного тока при рабочей температуре обмоток 80 — 120 °С в зависимости от типа электродвигателя и КПД.

Проверка показателя поляризации

• Если сопротивление изоляции электродвигателя меньше 10 МОм, то возможно что в обмотки попала влага и их необходимо просушить.
• Если электродвигатель эксплуатируется в течение долгого промежутка времени, минимальное сопротивление изоляции может упасть до критического уровня. До тех пор, пока измеренное значение не упадёт ниже расчётной величины минимального сопротивления изоляции, электродвигатель может работать.

Однако если оно будет ниже предельного значения, электродвигатель необходимо немедленно остановить, чтобы не допустить поражения обслуживающего персонала блуждающими токами.

Измерение сопротивления изоляции — полезная процедура, она помогает определить срок ремонта и замены электродвигателя. Измерение сопротивления изоляции должно выполняться регулярно для сбора достаточного количества данных, которые помогут предотвратить неисправность. На диаграмме можно видеть предел, когда сопротивление изоляции ослабевает. В данном примере сопротивление изоляции ослабевает через 60 месяцев. Поэтому электродвигатель необходимо снять с эксплуатации, чтобы очистить и просушить обмотки статора. В худшем случае электродвигатель придётся заменить или заменить его обмотки (перемотать).

Чистка и сушка обмоток статора

Если сопротивление изоляции не достигло минимального значения сопротивления изоляции, значит обмотки слишком влажные и требуют сушки. Сушку обмоток следует выполнять с большой осторожностью. Повышенная температура и её резкое увеличение способствуют образованию пара, который повреждает обмотки. В связи с этим скорость повышения температуры не должна превышать 5 °С/ч, а обмотки не должны нагреваться больше, чем на 150 °С для электродвигателей класса F.

В процессе сушки необходимо внимательно контролировать температуру и регулярно измерять сопротивление изоляции. Как обмотки реагируют на повышение температуры? Сначала сопротивление изоляции падает из-за повышения температуры, но в ходе сушки оно увеличивается. Каких-либо указаний относительно продолжительности сушки нет; она выполняется до тех пор, пока измеряемые величины сопротивления изоляции не будут постоянными и выше минимального значения. Однако если после сушки сопротивление всё ещё низкое, это означает, что изоляционная система неисправна, и электродвигатель следует демонтировать.

Электродвигатели, в которые попала влага, масло или проводящая пыль, должны быть тщательно очищены и высушены. Обычно для удаления загрязнений, масла, пыли или соли из роторов, статоров и клеммных коробок используется горячая вода и специальные моющие растворы. После процесса очистки обмотки необходимо просушить. Чтобы достичь приемлемого уровня сопротивления изоляции, требуется от двух часов до нескольких дней.

Проверка импульсами высокой частоты

Если проверка сопротивления изоляции определяет износ только на последней стадии, то проверка импульсами высокой частоты позволяет распознать износ изоляции на начальной стадии.

Проверка импульсами высокой частоты определяет состояние межвитковой и межфазной изоляций. Межфазная изоляция обеспечивает защиту между обмоткой и «землёй» и между каждой фазой. Межвитковая изоляция представляет собой тонкую плёнку, накладываемую на поверхность медного провода.

При проверке импульсами высокой частоты в межвитковой и межфазной изоляциях создаётся напряжение. Для создания напряжения конденсатор разряжается на обмотку и, таким образом, скачкообразно повышает напряжение. Импульсы регистрируется осциллографом, который показывает результаты испытаний для каждой фазы электродвигателя. Три фазы электродвигателя идентичны, и, следовательно, полученные импульсы должны быть одинаковы. Неравные импульсы означают, что в электродвигателе повреждена изоляция.

Испытание высоким напряжением — HIPOT

Испытание высоким напряжением (HIPOT) — это испытание высоким напряжением, которое позволяет определить, обладает ли обмотка определённым уровнем прочности изоляции.

В целом, можно сказать, что качественная изоляция выдерживает напряжение такого уровня, который намного выше напряжений, используемых при HIPOT. Таким образом, повреждения изоляции, обнаруженные в ходе очередного испытания при выполнении технического обслуживания электродвигателя, означают, что изоляция электродвигателя непригодна для дальнейшего использования и электродвигатель необходимо ремонтировать. Существует два типа испытаний высоким напряжением: полевые испытания высоким напряжением постоянного тока и полевые испытания высоким напряжением переменного тока.

Полевые испытания высоким напряжением постоянного тока

Полевые испытания высоким напряжением постоянного тока DC (U_{испытательн.}) являются стандартными неразрушающими испытаниями. Это значит, что испытание обеспечивает достаточную прочность изоляции. Для определения уровня напряжения, подаваемого на одну минуту для выполнения полевых испытаний высоким напряжением DC электродвигателей, работающих при 600 В или меньше используется следующая формула.

После выполнения полевых испытаний высоким напряжением постоянного тока необходимо разрядить обмотки, чтобы исключить возможность травматизма персонала.

Полевые испытания высоким напряжением переменного тока (AC) и проверка межфазной изоляции

Испытания высоким напряжением AC фазы на землю и межфазной изоляции — это проверка, необходимая для обеспечения запаса надёжности по рабочему напряжению. Высокое напряжение AC подаётся между обмотками и корпусом и на межфазную изоляцию. Испытания высоким напряжением AC часто используются для определения слабых мест в изоляционной системе.

Испытание является разрушающим. Это значит, что токи, участвующие в испытании, разрушают изоляцию и вызывают её неустранимое повреждение. Полевые испытания высоким напряжением AC ни в коем случае не должны применяться для электродвигателя с низким сопротивлением изоляции.

Испытательные напряжения, используемые для полевых испытаний высоким напряжением AC, соответствуют международному стандарту IEC 60034-1. В соответствии с данным стандартом испытательное напряжение для электродвигателей с мощностью Р2 < 10 000 кВт должно быть:

Испытательное напряжение должно быть минимум 1 500 В в течение 1 минуты. В массовом производстве электродвигателей мощностью до 5 кВт IEC 60034-1 1-минутное испытание можно заменить 1-секундным испытанием, но испытательное напряжение должно увеличиваться на 20 %.

Все более распространёнными становятся испытания высоким напряжением DC, а не AC, так как они требуют испытательного оборудования меньших размеров, а низкий испытательный ток менее опасен для персонала и не повреждает изоляционную систему.

Температура электродвигателя

Температура электродвигателя влияет на срок его службы и является точной индикацией состояния двигателя во время эксплуатации. Если температура электродвигателя на 10 °С превышает предельно допустимые значения для определённого класса нагревостойкости изоляции, напр., 155 °С для электродвигателей класса F, то срок службы изоляции может сократиться на 50 %. Класс нагревостойкости изоляции всегда указывается в фирменной табличке.

В таблице ниже представлены два наиболее распространённых класса нагревостойкости изоляции: B и F. Изоляция каждого класса нагревостойкости должна выдерживать температуру, равную максимальной температуре окружающей среды плюс некоторое повышение температуры в условиях эксплуатации с максимальной нагрузкой.

Контроль температуры подшипников также может быть частью процесса профилактического технического обслуживания. Повышение температуры подшипников с консистентной смазкой не должно превышать 60 °С (на внешней крышке подшипника).

Абсолютная температура подшипника НЕ ДОЛЖНА превышать 100 °C.

Температуру подшипников электродвигателя можно постоянно контролировать с помощью внешних термометров или встроенных термодатчиков. Предельную температуру и температуру отключения для шарикоподшипников можно задать на 90—100 °C.

Термографическое исследование

Инфракрасное сканирование — это способ устранения неисправностей, который хорошо подходит для электродвигателей. С помощью инфракрасного сканирования можно определить зарождающуюся неисправность в электродвигателе, которые проявляются через повышение температуры. Например, степень износа подшипников или недостаток смазки.

Инфракрасное сканирование позволяет распознавать и фотографировать места локального перегрева в электродвигателе. Таким образом, сканирование помогает обеспечить своевременное реагирование в случае, если было определено место локального перегрева, чтобы не допустить повреждения электродвигателя.

В обычных условиях термографические наблюдения выполняются в ходе нормальной работы и работы при полной нагрузке. Данные наблюдений используются для определения проблем в электродвигателях, решение которых требует техобслуживания, и повышают эффективность программы технического обслуживания в целом.

Что нужно знать о техническом обслуживании для устранения неисправностей

Анализ неисправностей

При возникновении неисправности электродвигателя его следует осмотреть, определить место и причину поломки. Обычно соответствующий требованиям профилактический осмотр помогает предотвратить неисправность.

Если неисправность возникла из-за какого-либо ненадёжного компонента или ненадлежащего технического обслуживания, необходимо проверить всё оборудование такого же типа, чтобы не допустить подобной неисправности где-либо ещё в электродвигателе или в системе.

Когда следует ремонтировать, а не заменять

Из-за больших расходов на электроэнергию обеспечение требуемого КПД электродвигателя является одной из основных задач для пользователей. Поэтому при неисправности в электродвигателе, вызванной какой-либо причиной, возникает вопрос, ремонтировать ли старый электродвигатель или просто заменить его новым. Вследствие постоянного роста цен на электроэнергию пользователи зачастую предпочитают покупать новые электродвигатели. Однако перемотка или иной ремонт электродвигателя может быть в этом случае более дешёвым решением. Для того чтобы определить, что выгоднее: отремонтировать или заменить электродвигатель — следует учесть несколько факторов:

• Стоимость покупки < Стоимость ремонта.
• КПД имеющегося электродвигателя < КПД нового электродвигателя (Электродвигатели с новой обмоткой никогда не обеспечат КПД того же уровня, что электродвигатели в первоначальном состоянии).
• Доступность нового электродвигателя (возможность получить его за короткий срок).
• Расчет энергопотребления на весь период эксплуатации — имеющийся электродвигатель < новый электродвигатель.
• Остаточная стоимость — имеющийся электродвигатель.
• Необходимо ли модифицировать двигатель.
• Стоимость простоя и ремонта — имеющийся электродвигатель или новый электродвигатель.

Ключевым фактором для принятия решения о том, ремонтировать или заменять электродвигатель, является годовая экономия электроэнергии, которая рассчитывается по следующей формуле:

В зависимости от страны, где выполняется перемотка электродвигателя, эта процедура будет стоить не меньше 33 % от стоимости нового электродвигателя или даже больше.

К сожалению, КПД электродвигателя после перемотки редко бывает таким же высоким, как у нового электродвигателя. В связи с этим пользователям всегда приходится рассматривать возможность покупки нового электродвигателя. При неисправности электродвигателя или при отделении обмотки от сердечника статора перед перемоткой велика вероятность повышения температуры. Повышенные температуры могут отрицательно влиять на электрические характеристики сердечника статора и увеличить потери в сердечнике с понижением уровня КПД электродвигателя. Чтобы поддержать исходные рабочие характеристики электродвигателя после перемотки, очень важно соблюдать указания производителя. Для поддержания и повышения КПД электродвигателя после процедуры перемотки мастерские по ремонту электродвигателей совместно разрабатывают стандарты качества, проверяют качество перемотки электродвигателей и обучают выполнению данной процедуры.

Как обеспечить высокое качество ремонтных работ

В обеспечении высокого качества ремонтных работ вам помогут следующие руководящие принципы:

• Оцените потенциальных поставщиков услуг по ремонту электродвигателя.
• Определите реальные сроки выполнения ремонтных работ.
• Подробно опишите поставщикам услуг по ремонту электродвигателя возникшие проблемы.

Для того, чтобы оценить потенциальных поставщиков услуг по ремонту электродвигателя, вам необходимо собрать о них соответствующую информацию. В принципе, всё, что вам нужно сделать, это договориться о встрече и провести в центре технического обслуживания достаточно времени, чтобы оценить возможных поставщиков данных услуг. Далее приведен перечень показателей, которые вам следует отметить, чтобы выполнить всестороннюю оценку поставщика услуг.

Замена подшипников

Так как подшипники в электродвигателях подвержены истиранию, за один срок службы электродвигателя их приходится менять не один раз. Для того, чтобы не приходилось слишком часто заменять подшипники, необходимо всегда строго следовать рекомендациям производителя.

Далее приведены общие рекомендации по разборке подшипников, установке новых подшипников, мерам обеспечения правильной установки подшипника в электродвигателе.

Разборка

Для выполнения процедур технического обслуживания и текущего ремонта деталей электродвигателя приходится снимать подшипники. При этом вал и крышки не заменяются. Поэтому важно соблюдать чистоту и аккуратность.

Установка новых подшипников

Перед установкой новых подшипников необходимо очистить остальные детали электродвигателя, корпус и вал. Если не удалить старую консистентную смазку и грязь, подшипники будут шуметь, при этом срок службы новых подшипников будет меньше.

Поместите уплотнительную манжету между кольцом подшипника и молотом и лёгким постукиванием прижмите уплотнительную манжету по всей окружности.

Иногда, для того чтобы было легче установить подшипники больших размеров, их приходится нагревать. Нагреть подшипник можно посредством введения определённого теплового источника в расточенное отверстие подшипника.

Меры предосторожности при установке подшипников

Подшипники должны быть чистыми. Попадание грязи или загрязняющих веществ в подшипник может вызвать его преждевременное разрушение. Далее даны некоторые рекомендации по обращению с подшипниками и поддержанию чистоты подшипников.

• Руки слесаря должны быть чистыми. Сборка подшипников должна всегда осуществляться только на чистом рабочем месте с помощью чистых инструментов.
• Не удалять с поверхности подшипника консервационное масло. Практически все подшипники можно установить без удаления с них масла.
• Не ронять и не ударять подшипники. При повреждении геометрической формы подшипника его работа будет нарушена.
• Для установки подшипника используйте только инструменты из дерева или лёгкого металла. Нельзя использовать инструменты, которые могут повредить поверхность.
• Открывать упаковку подшипника следует непосредственно перед его установкой
• Внимательно читайте указания производителя и следуйте им.

Эксплуатационные испытания

Чтобы определить, правильно ли установлен подшипник в электродвигателе, необходимо провести испытания. Во-первых, провернуть вал или корпус вручную. Если при этом не возникло никаких проблем, подшипник можно испытать при низкой скорости вращения без нагрузки. Если это тоже не вызвало никаких признаков отклонения от нормы, можно постепенно увеличивать нагрузку и скорость вращения до номинальной. При обнаружении во время испытаний необычных шумов, повышения температуры или вибрации, испытания следует незамедлительно остановить и проверить, правильно ли собран электродвигатель.

Контроль присоединительных размеров электродвигателей после ремонта

Если электродвигатель был разобран, потому что возникла необходимость заменить подшипники, следует проверить эксцентричность фланца и удлинения вала в соответствии с международным стандартом IEC 60072-1.

Приставьте индикатор к валу, приблизительно в центре. Зафиксируйте максимальные и минимальные показания индикатора за один медленный оборот вала. Разница в показаниях не должна превышать величину, приведённую в таблице выше.

Это исследование можно выполнить как для электродвигателя, находящегося в горизонтальном положении, так и в вертикальном: с индикатором, прикреплённым непосредственно к электродвигателю или установленным на общей платформе с электродвигателем.

Надёжно закрепите индикатор на валу с помощью устройства, показанного на рисунке, на расстоянии приблизительно 10 мм от установочной поверхности фланца.

Зафиксируйте максимальные и минимальные показания индикатора за один медленный оборот вала. Разница между предельными значениями концентричности от индикатора не должна превышать величину, приведённую в таблице выше.

Проверьте электродвигатель в сборке с вертикальным валом, при этом на результаты измерений не должна влиять сила тяжести.

Перпендикулярность установочной поверхности фланца к валу

Надёжно закрепите индикатор на валу с помощью устройства, показанного на рисунке, на расстоянии приблизительно 10 мм от установочной поверхности фланца.

Зафиксируйте максимальные и минимальные показания индикатора за один медленный оборот вала. Разница между предельными значениями перпендикулярности от индикатора не должна превышать величину, приведённую в таблице ниже. Проверьте электродвигатель в сборке с вертикальным валом, чтобы исключить осевой зазор в подшипнике.

Литература

GRUNDFOS – Электродвигатели
www.grundfos.com

• Принцип действия и устройство электрических машин переменного тока. Синхронные машины
• Обслуживание электрических машин постоянного тока
• Двигатели постоянного тока
• Генераторы постоянного тока
• Принцип действия, устройство электрических машин постоянного тока