Riparazione di un motore elettrico, cause e rimedi di Fluke

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Christophe
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Riparazione di un motore elettrico, cause e rimedi di Fluke




da Christophe » 15/03/19, 12:12

Fluke ha appena pubblicato un interessante articolo sulla manutenzione (inclusa la manutenzione preventiva) di guasti elettrici o meccanici motori elettrici (tipi industriali quindi pesanti ma alcuni punti sono applicabili al pubblico in generale): https://www.fluke.com/fr-fr/apprendre/b ... -de-moteur

I motori sono presenti in tutti gli ambienti industriali e sono sempre più complessi e tecnici, che a volte rendono difficile l'esecuzione ottimale. È importante capire che le cause dei problemi motori e di allenamento non si limitano a una singola area di abilità. Infatti, sia i problemi meccanici che quelli elettrici possono portare a guasti al motore. È quindi importante dotarsi di buone conoscenze per evitare costosi periodi di indisponibilità e migliorare la disponibilità delle risorse.

Le interruzioni dell'isolamento degli avvolgimenti e l'usura dei cuscinetti sono le due principali cause di guasto del motore, ma questi stessi problemi derivano da ragioni molto diverse. Questo articolo spiega come identificare 13 le cause più comuni di guasto dell'isolamento dell'avvolgimento e malfunzionamento dei cuscinetti.

1) Tensione transitoria

Le tensioni transitorie possono avere fonti diverse, interne o esterne al sito. Le cariche adiacenti abilitate o disabilitate, i banchi di condensatori di correzione del fattore di potenza o anche le condizioni meteorologiche remote possono generare tensioni transitorie nei sistemi di distribuzione. Queste tensioni transitorie, la cui ampiezza e frequenza sono variabili, possono degradare o persino distruggere l'isolamento degli avvolgimenti del motore. Identificare la fonte di queste tensioni transitorie può essere difficile in quanto il loro verificarsi è raro e i loro sintomi possono manifestarsi in modi diversi. Ad esempio, una tensione transitoria può apparire sui cavi di controllo che non sono direttamente responsabili del danno, ma possono tuttavia interrompere le operazioni.

Impatto: la degradazione dell'isolamento dell'avvolgimento del motore può provocare guasti anticipati e tempi di fermo non programmati

Strumento di misurazione e diagnostica: misuratore di energia trifase Fluke 435-II

Importanza: alta

2) Squilibrio di tensione

I sistemi di distribuzione trifase spesso servono carichi monofase. Qualsiasi sbilanciamento nell'impedenza o distribuzione del carico può causare uno squilibrio in tutte e tre le fasi. Potenziali malfunzionamenti possono derivare dal cablaggio del motore, dalle terminazioni e persino dagli stessi avvolgimenti. Questo squilibrio può portare a vincoli su tutti i circuiti di fase di un sistema a tre fasi. Al livello più semplice, le tre fasi di tensione dovrebbero sempre avere la stessa dimensione.

Impatto: lo squilibrio genera un flusso di corrente eccessivo su una o più fasi, che aumenta le temperature di funzionamento e degrada l'isolamento.

Strumento di misurazione e diagnostica: misuratore di energia trifase Fluke 435-II

Importanza: media

3) Distorsione armonica

In termini semplici, le armoniche si riferiscono a tutte le fonti aggiuntive di tensioni o correnti CA ad alta frequenza che alimentano gli avvolgimenti del motore. Questa energia extra non viene utilizzata per far funzionare il motore dell'albero, ma scorre attraverso gli avvolgimenti e in definitiva contribuisce alle perdite di energia interne. Queste perdite si dissipano sotto forma di calore, che gradualmente deteriora la capacità di isolamento degli avvolgimenti. Alcune distorsioni armoniche della corrente sono normali sui componenti del sistema che forniscono i carichi elettronici. Per identificare le fonti di distorsione armonica, utilizzare un misuratore di energia per tenere traccia dei livelli attuali e delle temperature del trasformatore per assicurarsi che non si accumulino troppo stress. Ogni armonica ha un livello di distorsione consentito ed è definita da standard come IEEE 519-1992.

Impatto: l'efficienza ridotta del motore comporta costi aggiuntivi e aumenta le temperature di esercizio

Strumento di misurazione e diagnostica: misuratore di energia trifase Fluke 435-II

Importanza: media
Convertitori di frequenza

4) Riflessioni sui segnali di uscita dell'allenamento PWM

Gli azionamenti a velocità variabile utilizzano una tecnica di modulazione dell'ampiezza dell'impulso (PWM) per controllare la tensione e la frequenza di uscita di un motore. Le riflessioni vengono generate quando l'impedenza non è adattata alla sorgente e al carico. Le discrepanze di impedenza possono verificarsi a causa di installazione impropria, selezione errata di un componente o degradazione graduale dell'apparecchiatura. In un circuito di azionamento del motore, il picco di riflessione può essere equivalente al livello di tensione del bus DC.

Impatto: la degradazione dell'isolamento dell'avvolgimento del motore comporta tempi di fermo non programmati

Strumento di misura e diagnostica: Oscilloscopio portatile 4 per ScopeMeter Fast Sampling Fluke 190-204®.

Importanza: alta

5) Sigma corrente

Le correnti Sigma si riferiscono a correnti parassite che fluiscono attraverso un sistema. Le correnti Sigma dipendono dalla frequenza del segnale, dal livello di tensione, dalla capacità e dall'induttanza dei conduttori. Queste correnti possono passare attraverso i conduttori di terra protettivi e causare incendi spuri o anche generare calore eccessivo agli avvolgimenti. La corrente sigma è generalmente presente nel cablaggio dei motori e corrisponde alla somma della corrente delle tre fasi in qualsiasi momento T. In una situazione ideale, la somma di queste tre correnti deve essere uguale a zero. In altre parole, la corrente di ritorno del convertitore deve essere uguale alla corrente ricevuta da quest'ultimo. La corrente sigma può anche essere rappresentata come segnali asimmetrici in una pluralità di conduttori capaci di accoppiare capacitativamente correnti nel conduttore di terra.

Impatto: misterioso intervento del circuito a causa della corrente di terra protettiva

Misurazione e diagnostici oscilloscopio portatile 4 isolato canali Fluke ScopeMeter 190-204 con pinza corrente (Fluke i400S o simili) e larghezza di banda larga (10 kHz).

Importanza: bassa

6) Sovraccarico operativo

I sovraccarichi del motore si verificano quando un motore è sovraccarico. I primi sintomi di sovraccarico sono il consumo eccessivo, la coppia insufficiente e il surriscaldamento. Il calore eccessivo del motore è una delle principali cause di guasto. In caso di sovraccarico, i vari componenti del motore, come cuscinetti, avvolgimenti e altri componenti, possono funzionare normalmente, ma il motore rimane troppo caldo. Pertanto, ha senso avviare la procedura di risoluzione dei problemi assicurandosi che il motore non sia sovraccarico. Poiché 30% dei guasti del motore è dovuto a sovraccarico, è importante capire come misurare e identificare i sovraccarichi del motore.

Impatto: usura prematura di componenti elettrici e meccanici che causano guasti permanenti

Strumento di misura e diagnostica: multimetro digitale Fluke 289

Importanza: alta
Meccanico

7) Allineamento errato

L'allineamento diventa errato quando l'albero di guida del motore non è correttamente allineato con il carico o quando il componente che collega il motore al carico è disallineato. Molti professionisti ritengono che l'accoppiamento flessibile elimini o compensi il disallineamento. Tuttavia, questo protegge solo l'accoppiamento. Infatti, anche con un giunto flessibile, un albero disallineato trasmette forze cicliche dannose lungo l'albero e verso il motore, che si traduce in eccessiva usura del motore e un aumento del carico meccanico apparente. D'altra parte, un allineamento errato può indurre vibrazioni sia nel carico che nell'albero motore. Alcuni tipi di allineamento errato:

Angolare: gli assi degli alberi si intersecano, ma non sono paralleli
Parallelo: gli assi degli alberi sono paralleli, ma non concentrici
Misto: combinazione di difetti angolari e paralleli (Nota: gli allineamenti più errati sono allineamenti misti, in pratica è più semplice trattare entrambe le forme separatamente).

Impatto: usura prematura dei componenti della trasmissione meccanica che causa un guasto prematuro

Strumento di misura e diagnosi: Fluke 830 Tree Alignment Laser Tool

Importanza: alta

8) Squilibrio dell'albero

Uno squilibrio indica uno stato di una parte rotante il cui centro di massa si trova all'esterno dell'asse di rotazione. In altre parole, c'è un "punto pesante" da qualche parte sul rotore. Gli squilibri motori non possono essere completamente eliminati, ma è abbastanza possibile identificare valori al di fuori delle gamme normali e applicare le misure di conseguenza. Lo squilibrio può essere dovuto a molti fattori, tra cui:

fouling
assenza di contrappeso
variazioni di fabbricazione
Distribuzione diseguale della massa negli avvolgimenti del motore e altri fattori di usura.

Un tester o analizzatore di vibrazioni può determinare se una macchina rotante è bilanciata o meno.

Impatto: usura prematura dei componenti della trasmissione meccanica che causa un guasto prematuro

Strumento di misurazione e diagnostica: Fluke 810 Vibration Tester

Importanza: alta

9) Allentamento dell'albero

La scioltezza si riferisce al gioco eccessivo tra le parti. Ci sono diversi tipi di scioltezza:

l'allentamento rotazionale è causato da un gioco eccessivo tra le parti rotanti e fisse della macchina, ad esempio un cuscinetto.
allentamento non rotazionale tra due parti normalmente fisse, come un piede e una fondazione, o un alloggiamento dei cuscinetti e una macchina.

Come con tutte le altre fonti di vibrazione, è importante sapere come identificare la scioltezza e risolvere il problema prima che diventi costoso. Un vibrometro o analizzatore può determinare se una macchina rotante è allentata.

Impatto: usura accelerata dei componenti rotanti che causa guasti meccanici

Strumento di misurazione e diagnostica: Fluke 810 Vibration Tester

Importanza: alta

10) Usura dei cuscinetti

I cuscinetti difettosi aumentano l'attrito, emettono più calore e hanno una minore efficienza energetica a causa di problemi meccanici, lubrificazione o usura. I guasti dei cuscinetti possono avere diverse cause:

carico superiore al carico nominale;
lubrificazione inadeguata o errata;
guarnizioni di tenuta inefficienti;
disallineamento dell'albero;
assemblaggio difettoso;
normale usura;
tensioni dell'albero indotte.

Quando si verifica il cedimento del cuscinetto, ha un effetto a cascata che aumenta significativamente il rischio di guasto del motore. La 13% di guasti ai motori è dovuta a guasti dei cuscinetti e oltre il 60% dei guasti meccanici in un sito è attribuibile all'usura dei cuscinetti. Pertanto, è importante imparare a identificare i segnali di allarme di questo problema.

Impatto: usura accelerata dei componenti rotanti con conseguente cedimento del rotolamento

Strumento di misurazione e diagnostica: Fluke 810 Vibration Tester

Importanza: alta
Fattori legati all'installazione impropria

11) Supporto per piede traballante

Un supporto traballante significa che i piedini di montaggio di un motore o di un componente di trasmissione non sono livellati o che la superficie di montaggio su cui poggiano i piedi non è uguale. Questa situazione è la fonte di molte frustrazioni, poiché il serraggio dei bulloni di fissaggio del piede induce più vincoli e disallineamenti. Gli squilibri avvengono generalmente tra due bulloni di montaggio disposti in diagonale l'uno con l'altro, proprio come una sedia o un tavolo che tende a oscillare sulla sua diagonale. Esistono due tipi di supporto del piede traballante:

parallelo: uno dei piedini di montaggio è più alto degli altri tre;
Angolare: uno dei piedini di montaggio non è parallelo o "normale" alla superficie di montaggio.

In entrambi i casi, il supporto traballante è dovuto a un'irregolarità nei piedini di montaggio o sul pavimento su cui poggiano. Ad ogni modo, è importante porre rimedio alla situazione per ottenere un buon allineamento dell'albero. Uno strumento laser di allineamento di qualità generalmente identifica qualsiasi forma di supporto traballante su una macchina rotante.

Impatto: disallineamento dei componenti della trasmissione meccanica

Strumento di misurazione e diagnostica: strumento laser allineamento albero Fluke 830

Importanza: media

12) Limite della pipeline

I vincoli della pipeline si riferiscono a nuovi sforzi, nuove sollecitazioni e nuove forze che influenzano il resto dell'attrezzatura e dell'infrastruttura che vengono trasmesse al motore e guidano e causano disallineamenti. L'esempio più comune è una semplice combinazione di motore / pompa, in cui qualcosa esercita una pressione sui tubi, come ad esempio:

un movimento di fondazioni;
una nuova valvola o altro componente;
un oggetto sorprendente, torcendo o semplicemente premendo un tubo;
un supporto per tubi o un altro elemento di supporto a muro, rotto o mancante.

Queste forze possono essere angolarmente o sfalsate sulla pompa, che a sua volta provoca un disallineamento dell'albero motore o della pompa. Pertanto, è importante controllare regolarmente l'allineamento della macchina. In effetti, l'allineamento di precisione è uno stato temporaneo che può degradarsi nel tempo.

Impatto: disallineamento dell'albero e sollecitazioni indotte sui componenti rotanti, con conseguenti guasti prematuri.

Strumento di misura e diagnosi: Fluke 830 Tree Alignment Laser Tool

Importanza: bassa

13) Tensione dell'albero

Quando le tensioni dell'albero motore superano la capacità di isolamento del grasso per cuscinetti, possono verificarsi correnti dirette verso il cuscinetto esterno e provocare fori e scanalature sulle piste del cuscinetto. Questo problema provoca inizialmente l'apparizione di un rumore accompagnato da un surriscaldamento dovuto al fatto che i cuscinetti iniziano a perdere la loro forma originale e che frammenti di metallo si mescolano con il grasso e aggravano l'attrito. Questo può causare la distruzione del cuscinetto in pochi mesi. I guasti al rotolamento sono costosi sia per la riparazione del motore che per i tempi di fermo. Pertanto, è importante adottare misure preventive come la misurazione della tensione dell'albero e la corrente di marcia per anticipare i problemi. La tensione dell'albero è presente solo quando il motore è sotto tensione e in funzione. Una sonda a spazzola di carbone viene utilizzata per misurare la tensione dell'albero durante la rotazione di un motore.

Impatto: gli archi sulle superfici dei cuscinetti possono portare a fori e spaccature che causano vibrazioni eccessive e, in definitiva, malfunzionamento dei cuscinetti

Strumento di misurazione e diagnostica: oscilloscopio portatile 4, isolato ScopeMeter Scopes Fluke 190-204, con sensore a spazzola di carbone AEGIS per la misurazione della tensione dell'albero.

Importanza: alta
Quattro strategie per il successo

I sistemi di controllo del motore sono presenti nei processi essenziali a tutti i livelli delle linee di produzione. I guasti hardware hanno conseguenze finanziarie significative per la potenziale sostituzione del motore o della parte, nonché i tempi di fermo del motore. Fornire agli ingegneri e ai tecnici di manutenzione le giuste conoscenze, prioritizzare il carico di lavoro e gestire la manutenzione preventiva del motore e risolvere problemi intermittenti e talvolta difficili da identificare può, in alcuni casi, prevenire guasti legati allo stress. costi operativi e ridurre il costo complessivo dei tempi di fermo.
Quattro strategie chiave possono risolvere o addirittura prevenire il guasto prematuro di motori e componenti rotanti:

Documentare condizioni operative, specifiche della macchina e intervalli di tolleranza delle prestazioni.
Cattura e documenta le misurazioni critiche durante l'installazione, prima e dopo la manutenzione, e di routine.
Archiviare le misurazioni di base per facilitare l'analisi delle tendenze e identificare i cambiamenti di stato.
Disegna i singoli grafici di misurazione per stabilire una tendenza di base. Qualsiasi cambiamento nell'andamento della linea di base di più di +/- 10% in 20% (o qualsiasi altro% in base alle prestazioni e all'importanza del sistema) richiede l'identificazione della causa principale, per capire perché questo problema si verifica



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