Таблица неисправность повышенная вибрация: 9 типичных неисправностей электродвигателя и способы их устранения

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

Практический опыт определения неисправностей гидравлических приводов.

Практический опыт определения неисправностей гидравлических приводов.

 

Принятые в статье сокращения

ГП	Гидропривод -Совокупность гидравлических устройств, осуществляющих передачу механической энергии с помощью рабочей жидкости
ЭГП	Гидропривод с электронным или электрическим управлением.
ГС	Гидросистема
КДМ	Комбинированная дорожная машина

 

В статье рассматривается проблема поиска неисправностей ГП и ЭГП с применением стандартных классических алгоритмов поиска неисправностей ГП и ЭГП, а также некоторые методы, основанные на практическом опыте.

Современная литература, посвящённая поиску и устранению неисправностей ГП, предлагает большое количество работ аналитического характера, в которых описываются симптомы неисправностей и возможные причины их возникновения. Ничуть не умаляя значения этих сведений, можно отметить, что использовать их на практике весьма затруднительно хотя бы потому, что в простом перечне возможных причин к одному симптому может содержаться их до десятка.

Наиболее приемлемым способом анализа состояния ГП и ЭГП с целью выявления и локализации места неисправности ГП являются алгоритмические, которые позволяют специалистам, не имеющим достаточного опыта решения этих задач, выявить неисправность ГП, хотя и не оптимальным, в смысле временных затрат, путём. ГП это многокомпонентная система, нормальное функционирование которой зависит от правильного функционирования всех без исключения её элементов.

На рис.1 приведена блок схема элементов ГС, относящихся к соответствующим функциональным группам ГП.

Рис. 1 Блок схема гидравлических элементов ГС ГП

Наиболее ответственными элементами ГП являются гидравлические насосы и двигатели (цилиндры, моторы). На рис. 2 мы видим широко применяемые в ГП КДМ шестерённые насосы NPLH …, NPLA …, NPH …  производства компании OFMB (Италия). 

Не вдаваясь в классификацию неисправностей, приведём алгоритм их поиска, который рекомендует учебник «Поиск неисправностей в гидросистемах», автора M. Schwarz. При этом локализация места неисправности ГП отталкивается от изменения   основных параметров работы ГП. К таким параметрам относятся:

·         Перегрев ГС

·         Повышенный шум при работе ГС

·         Повышенная вибрация при работе ГС

·         Наличие утечек рабочей жидкости в ГС

В этой статье не рассматриваются неисправности, которые очевидны, и легко определяются. Алгоритм поиска при перегреве системы рис 2.

Рис. 2 Алгоритм поиска неисправности ГС по выявленному перегреву системы

Следующим фактором, который может служить индикатором неисправности ГП, является повышенный шум при работе. На рис. 3 представлен алгоритм поиска неисправности при повышенном шуме.

Рис. 3 Алгоритм поиска неисправности ГС по выявленному повышенному шуму при работе ГП

Ещё одним фактором, который является индикатором неисправности, может быть повышенная вибрация. Алгоритм поиска этой неисправности представлен на рис. 4

Рис. 4 Алгоритм поиска неисправности при повышенной вибрации.

И наконец четвёртым очевидным внешним фактором, говорящем о неисправности ГП является наличие утечек рабочей жидкости. На рис. 5 показан алгоритм поиска этой неисправности.

Рис. 5 Алгоритм поиска неисправности при наличии утечек рабочей жидкости.

Желающие более подробно изучить описанные выше проблемы могут обратиться к учебнику, который обозначен выше.

Совершенно ясно, что применение алгоритма само по себе без достаточного опыта работы с гидросистемами и необходимого пакета знаний вряд ли будет эффективно.

Теперь перейдём к процедурам поиска неисправностей ГП, которые обычно используют опытные диагносты.

Обычно специалисты, эксплуатирующие ГП обозначают предположительные признаки неработоспособности системы, которые достаточно очевидны. Чаще всего это так называемый «летальный» случай. Привод просто не работает и причина этого ясна. Иногда очевидно, что привод не реализует заданных параметров на выходе (скорости рабочего органа или развиваемого усилия). В ГП с сложным алгоритмом взаимодействия многочисленных рабочих органов нарушается алгоритм их взаимодействия.

Первое, что должен затребовать приглашённый диагност ГП, это документация на ГП. Главные документы – гидравлическая и электрическая схемы. Желательно затребовать так же руководство по эксплуатации и инструкцию по техническому обслуживанию.

Второе, что необходимо узнать, это какие манипуляции (техобслуживание, настройка, замена агрегатов и т.д.) проводились с ГП накануне (за день, два, неделю) с ГП.

Третье – подробно выяснить каким образом и когда впервые были обнаружены признаки неправильной работы ГП и, когда и как произошёл его окончательный выход из строя.

На основании этих документов, зная где и как работает указанный ГП, необходимо промоделировать (виртуально) все возможные неисправности, исходя из фактической информации, по данному ГП. На практике очень часто для гидроприводов, изготовленных в КНР, РФ, гидроприводов, которые претерпели изменения в процессе эксплуатации, очень остро стоит вопрос о соответствии документации реальному состоянию ГП. Это нужно учитывать при локализации неисправности на объекте. ГП в принципе высоконадёжное изделие и выход его из строя происходит чаще всего из-за несоблюдения правил эксплуатации, небрежном проведении профилактических работ. Находясь на объекте, необходимо провести визуальный осмотр всего ГП, оценить состояние рабочей жидкости, обратить внимание на электрические разъёмы (они очень часто являются причиной сбоя в работе ЭГП) и уже затем, по возможности, пробовать локализовать неисправность посредством кратковременных запусков ГП.

Когда неисправный узел будет найден, необходимо проанализировать уже физическую причину его выхода из строя. Но эта уже аналитическая задача, которая может быть решена только на основе анализа всех вышеперечисленных факторов.

Ниже приведена таблица вероятных причин наиболее часто встречающихся отказов, составленная на основе практического опыта.

Элемент ГП, который отказал	Наиболее часто встречающиеся причины	Встречающиеся причины	Очень редко встречающиеся причины
Насосный агрегат	Плохое качество жидкости, перегрев жидкости,  вибрации приводного двигателя или его неустойчивая работа, несоответствующий тип рабочей жидкости.	Длительная работа при максимальном давлении, длительная работа на повышенных оборотах, работа под нагрузкой на непрогретой рабочей жидкости	Конструктивные особенности не соответствующие условиям эксплуатации, механические поломки из-за неправильной работы гидросистемы (гидравлические удары), загрязнение дренажных линий
Гидродвигатель (гидроцилиндры, гидромоторы)	нарушение герметичности грязесъёмных уплотнений на выходном валу, появление не расчётных нагрузок как по величине так и по направлению, длительная работа при перегрузке, некачественная рабочая жидкость	Неправильная работа предохранительных и перепускных клапанов, Появление недопустимых люфтов  в креплении выходного органа с рабочим органом	Загрязнение дренажных линий, ослабление крепления двигателя к шасси, плохая работа системы охлаждения жидкости
Распределительная аппаратура (Распределители, клапаны и т. Д.)	Плохой контакт между клеммами катушки и розетки, залипание пилотного клапана, плохая пропускная способность дренажного канала	Некачественная рабочая жидкость и как следствие разрушение уплотнительных колец, ослабление крепления от вибрации	Разрушение возвратно-центрирующих пружин, износ регулирующих кромок
Вспомогательная аппаратура (фильтры, предохранительные клапаны, теплообменники и т д .)	Загрязнение рабочей жидкости, неправильная установка после технического обслуживания, неправильный подбор   типоразмера, несоответствующий рабочим характеристикам системы	Неправильная установка теплообменников, плохое качество воды или хладагента в теплообменнике	Разрушение пружин в редукционных и предохранительных клапанах, механические повреждения регулировочных винтов из-за неправильной эксплуатации

  

Статью подготовил кандидат технических наук, доцент Артюшин Ю. В.

Распространенные проблемы с испытаниями на вибрацию (и решения)

Вернуться к архиву блога

Исправление проблем

На протяжении многих лет мы работали вместе со многими клиентами над решением проблем вибрационных испытаний. Хотя некоторые проблемы более нетипичны, чем другие, есть несколько общих проблем, с которыми сталкиваются наши клиенты. К счастью, их решения относительно просты. Ниже мы перечислили пять распространенных проблем с вибрационными испытаниями и их возможные решения.

ШУМОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ПОЛ

Проблема

От гула вентилятора в компьютере до разговоров других людей в соседней комнате фоновый звуковой шум преобладает в нашей повседневной жизни. Обычно мы называем эти различные фоновые звуки «белым шумом».

Такой же фоновый шум присутствует и в цифровых схемах и известен как «минимальный уровень шума». Минимальный уровень шума может скрывать важные резонансы, если уровни ускорения одинаковы. Следующие элементы могут влиять на уровень шума:

• Контуры заземления/60 циклов шума
• Внешний шум ЭДС
• Шум схемы (дробовой шум P-N переходов; тепловой шум)

На рис. 1 показан минимальный уровень фонового шума во время испытания на вибрацию.

Рисунок 1: Минимальный уровень шума в диапазоне частот от 1 кГц до 20 кГц. Несколько резонансов выделяются над уровнем шума. Резонансы около 5 кГц легко идентифицировать, тогда как резонанс около 15 кГц находится чуть выше уровня шума.

Решение

Хотя полное удаление шума практически невозможно, его можно уменьшить. Два относительно простых решения для минимизации шума и, следовательно, снижения уровня шума:

• Удаление контуров заземления
• Используйте высококачественные компоненты в своих печатных платах

ПРОБЛЕМЫ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ АКСЕЛЕРОМЕТРА

Проблема

Может возникнуть множество проблем, связанных с датчиками. В результате тест может не пройти или могут быть получены плохие результаты. Несколько общих проблем включают в себя:

1. Неправильная чувствительность

При настройке теста необходимо правильно ввести значения чувствительности датчика. Например, предположим, что акселерометр откалиброван на 10 мВ/G, но инженер-испытатель по ошибке ввел чувствительность как 100 мВ/G. Если акселерометр обнаружит значение 10 мВ, он отобразит значение ускорения 0,1 G, а не ускорение 1 G. В результате данные будут отклонены в 10 раз. Разница в этом примере разительная, но даже незначительное отклонение от аттестованного значения может привести к ошибке, пусть и небольшой.

2. Нет питания акселерометра

Для многих акселерометров требуется внешнее кондиционирование или питание от внешнего источника. Акселерометр не будет считывать показания, если он не подключен к источнику питания. Это легко исправить, но довольно распространенная ошибка! Это похоже на включение компьютера, но пренебрежение подключением к сети. Когда компьютер не отвечает, всегда разумно проверить шнур питания. То же самое можно сказать и об акселерометре.

3. Акселерометр не подходит для теста

Другая распространенная проблема, связанная с акселерометром, возникает, когда выбран неправильный акселерометр. Например, предположим, что контроллер имеет максимальное входное напряжение 5 В. Если в сочетании с акселерометром 100 мВ/G используется акселерометр, он насыщается высокодобротным резонансом, превышающим 50 G. В результате акселерометр не сможет собирать данные выше 50 G.

Решение

1. Используйте ЭТДП (электронные паспорта датчиков)
   • ТЭДП хранятся в памяти акселерометра ИЭПЭ. Калибровочные данные и характеристики акселерометра, такие как калиброванная чувствительность, дата калибровки, серийный номер, производитель и калиброванный диапазон частот, хранятся в памяти акселерометра IEPE. Эта информация может быть импортирована в программное обеспечение контроллера, что исключает возможность ввода неправильных значений чувствительности.
2. Выберите другую чувствительность акселерометра
   • Инженеры должны выбирать акселерометры в зависимости от условий испытания и следить за тем, чтобы акселерометр не переполнялся.

ПРОБЛЕМЫ КАБЕЛЕЙ

Проблема

Испытания на вибрацию могут вызвать проблемы и привести к плохим результатам из-за проблем с кабелями.

1. Кабельный штырь
   • Если кабель не закреплен должным образом, он может сильно вибрировать из-за вибраций теста. Это взбивающее действие может привнести в результаты дополнительные шумоподобные данные (трибоэлектрический эффект).
2. Кабель ненадежно подключен к акселерометру
   • Проблемы с подключением кабеля могут привести к разрыву данных.

Решение

1. Закрепите кабели
   • Кабели должны быть закреплены таким образом, чтобы они не скручивались во время вибрационных испытаний. Изолента обычно используется для закрепления любых кабелей на месте.
2. Правильно подключите кабели
   • Кабели должны быть плотно закреплены на акселерометре. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что кабель прикреплен к акселерометру, а штырек кабеля не согнут и не поврежден.

ПРОБЛЕМЫ КРЕПЛЕНИЯ АКСЕЛЕРОМЕТРА

Проблема

Проблемы во время вибрационных испытаний могут возникнуть, если акселерометр или преобразователь неправильно установлены на тестируемом устройстве (ИУ). Достоверные данные не могут быть получены, если акселерометр не установлен должным образом. Два распространенных источника неправильного монтажа:

1. Установлен в неправильном направлении
   • Установка акселерометра в неправильной ориентации происходит чаще, чем можно было ожидать. Одноосный акселерометр может измерять акселерометр в вертикальной плоскости. Однако инженер может использовать вибратор, который вибрирует в горизонтальной плоскости (скользит вперед и назад). Если акселерометр установлен так, как будто он измеряет вертикальное движение, полученные данные (если они есть) не будут иметь смысла или будут непригодны для использования.
2. Ненадежно закреплен
   • Метод крепления на шпильках является наилучшим методом крепления акселерометра. Однако иногда метод крепления шпильками недоступен, и вместо него используется клей. Цианоакрилатный клей — следующий лучший метод, но инженеры иногда соглашаются на восковой клей из-за удобства. Восковой клей может привести к плохому контакту между поверхностями, особенно при определенных температурах, и, следовательно, к плохому сбору данных.

Решение

1. Подтверждение правильной ориентации акселерометра
   • Инженеры должны подтвердить направление, которое акселерометр использует для измерения ускорения, и правильно установить акселерометр.
2. Крепление с использованием наилучшего способа крепления
   • Инженеры должны использовать наилучший метод крепления акселерометра. Не используйте наиболее удобный метод, если он также не дает удовлетворительных результатов.

Ресурс: Советы по установке акселерометра

ПРОБЛЕМЫ УСИЛИТЕЛЯ

Проблема

Другие распространенные ошибки при испытаниях на вибрацию связаны с усилителем.

1. Усиление повышено
   • Это может быть очень опасно, если инженер-испытатель регулирует оборудование, когда усиление усилителя включено. Инженеры-испытатели должны всегда уменьшать усиление усилителя в промежутках между испытаниями. Когда усиление выключено, на шейкер не может подаваться значительный ток, даже если ток в усилителе/шейкере быстро возрастает. Это может предотвратить повреждающий удар по шейкеру.
2. Усиление отключено или снижено
   • Перед проведением теста включите усилитель и увеличьте усиление (при необходимости). Если вы забудете это сделать, появится сообщение об ошибке.

Решение

1. Уменьшить усиление
   • Всякий раз, когда тест не выполняется, и особенно когда инженер регулирует тестовую установку и кабели, усиление усилителя следует уменьшить. Это предотвратит любое повреждение системы шейкера.
2. Включите усиление и увеличьте его
   • Когда тест готов и больше никаких регулировок делать не нужно, включите усиление и увеличьте его.

Есть дополнительные вопросы? Наша служба поддержки готова помочь!

Посмотреть нашу поддержку и услуги

Дата

22 июня 2017 г.

Автор

Джаред Ван Барен

Чем мы можем вам помочь?

Свяжитесь с нами

Введение в анализ вибрации

Анализ вибрации начинается с определения ряда потенциальных неисправностей. Затем серии ошибок логически сортируются таким образом, чтобы аналитики могли исключить маловероятные ошибки из пула. Ошибки устраняются путем подтверждения доказательств и/или опровержения доказательств. Периодическая таблица вибрационных неисправностей включает 35 неисправностей, обнаруженных во вращающихся машинах. Эти неисправности логически отсортированы и сгруппированы в соответствии с преобладающим частотным содержанием, доминирующей характеристикой направленности и, наконец, приводят к диагностической рекомендации, которая помогает «обнулить» первопричину.

Наряду с Периодической таблицей вибрационных отказов датчики используются для измерения сигнатур вибрации, общей номенклатуры, возможностей обнаружения и данных трендов. Амплитуда — это параметр серьезности, который можно определить как смещение, скорость или ускорение. Разработка базовой программы отслеживания тенденций вибрации поможет лучше понять уровни энергии и, что еще более важно, изменения этих уровней, которые могут сигнализировать о надвигающейся проблеме в машине.

Определение частотного спектра открывает совершенно новые возможности обнаружения и анализа неисправностей в удаленном анализе тенденций и мониторинге. Группы частот периодической таблицы вибрационных неисправностей включают: синхронные, гармонические, субсинхронные, несинхронные и модуляционные.

Наша вводная серия веб-семинаров, состоящая из трех частей, охватывает все эти темы, упомянутые выше, и была просмотрена на YouTube тысячи раз людьми, которые хотят получить преимущество в анализе вибрации. Мы объединили все три части в одно видео, которое вы можете посмотреть ниже. Подпишитесь на наш канал, чтобы увидеть больше подобных видео, и обязательно посмотрите приведенное ниже видео из нашей полной серии вебинаров: «Введение в анализ вибрации», организованной Дэном Амбре, PE, основателем и главным инженером Full Spectrum Diagnostics.