Motoren sind in allen Industrieumgebungen vorhanden und werden immer komplexer und technischer, was es manchmal schwierig macht, eine optimale Leistung zu erbringen. Es ist wichtig zu verstehen, dass die Ursachen von Motorik- und Trainingsproblemen nicht auf einen einzelnen Kompetenzbereich beschränkt sind. In der Tat können sowohl mechanische als auch elektrische Probleme zu einem Motorausfall führen. Es ist daher wichtig, sich mit guten Kenntnissen auszustatten, um kostspielige Zeiten der Nichtverfügbarkeit zu vermeiden und die Ressourcenverfügbarkeit zu verbessern.
Störungen der Wicklungsisolation und des Lagerverschleißes sind die beiden Hauptursachen für Motorausfälle, die sich jedoch aus sehr unterschiedlichen Gründen ergeben. In diesem Artikel wird erläutert, wie die häufigsten Ursachen für Wicklungsisolationsfehler und Lagerstörungen bei 13 ermittelt werden.
1) Transiente Spannung
Transiente Spannungen können unterschiedliche Quellen haben, intern oder extern vom Standort. Aktivierte oder deaktivierte benachbarte Ladungen, Kondensatorbatterien zur Leistungsfaktorkorrektur oder sogar entfernte Wetterbedingungen können transiente Spannungen in den Verteilungssystemen erzeugen. Diese Übergangsspannungen, deren Amplitude und Frequenz variabel sind, können die Isolation der Motorwicklungen verschlechtern oder sogar zerstören. Das Erkennen der Quelle dieser transienten Spannungen kann schwierig sein, da sie selten auftreten und ihre Symptome auf unterschiedliche Weise auftreten können. Beispielsweise kann an Steuerkabeln eine transiente Spannung auftreten, die nicht direkt für den Schaden verantwortlich ist, aber dennoch den Betrieb stören kann.
Auswirkung: Eine Verschlechterung der Isolation der Motorwicklung kann zu einem erwarteten Ausfall und ungeplanten Ausfallzeiten führen
Mess- und Diagnosegerät: Drehstromzähler Fluke 435-II
Bedeutung: hoch
2) Spannungsungleichgewicht
Dreiphasenverteilungssysteme versorgen oft einphasige Lasten. Jedes Ungleichgewicht in der Impedanz oder Lastverteilung kann zu einem Ungleichgewicht in allen drei Phasen führen. Mögliche Fehlfunktionen können von der Motorverkabelung, den Anschlüssen und sogar den Wicklungen selbst herrühren. Dieses Ungleichgewicht kann zu Einschränkungen aller Phasenkreise eines Dreiphasensystems führen. Im einfachsten Fall sollten die drei Spannungsphasen immer gleich groß sein.
Auswirkung: Die Unwucht erzeugt über eine oder mehrere Phasen einen übermäßigen Stromfluss, wodurch die Betriebstemperatur erhöht und die Isolation verschlechtert wird.
Mess- und Diagnosegerät: Drehstromzähler Fluke 435-II
Bedeutung: durchschnittlich
3) Harmonische Verzerrung
In einfachen Worten beziehen sich Oberwellen auf alle zusätzlichen Quellen hochfrequenter Wechselspannungen oder -ströme, die die Motorwicklungen versorgen. Diese zusätzliche Energie wird nicht zum Antreiben des Wellenmotors verwendet, sondern fließt durch die Wicklungen und trägt letztendlich zu den internen Energieverlusten bei. Diese Verluste gehen in Form von Wärme verloren, wodurch sich das Isolationsvermögen der Wicklungen allmählich verschlechtert. Bei Systemkomponenten, die elektronische Lasten versorgen, ist eine gewisse harmonische Verzerrung des Stroms normal. Verwenden Sie zur Ermittlung der Ursachen für Oberschwingungsverzerrungen ein Energiemessgerät, um die Strompegel und Transformatortemperaturen zu verfolgen und sicherzustellen, dass sie nicht zu stark belastet werden. Jede Harmonische hat einen eigenen zulässigen Verzerrungsgrad und wird durch Standards wie IEEE 519-1992 definiert.
Auswirkung: Verringerter Motorwirkungsgrad führt zu zusätzlichen Kosten und erhöht die Betriebstemperaturen
Mess- und Diagnosegerät: Drehstromzähler Fluke 435-II
Bedeutung: durchschnittlich
Frequenzumrichter
4) Überlegungen zu PWM-Trainingsausgangssignalen
Frequenzumrichter verwenden eine PWM-Technik (Pulsweitenmodulation) zur Steuerung der Ausgangsspannung und -frequenz eines Motors. Reflexionen werden erzeugt, wenn die Impedanz nicht an die Quelle und die Last angepasst ist. Impedanzabweichungen können aufgrund einer unsachgemäßen Installation, einer falschen Auswahl einer Komponente oder einer allmählichen Verschlechterung des Geräts auftreten. In einer Motoransteuerschaltung kann die Reflexionsspitze dem Spannungspegel des Gleichstrombusses entsprechen.
Auswirkung: Die Verschlechterung der Isolation der Motorwicklung führt zu ungeplanten Ausfallzeiten
Mess- und Diagnoseinstrument: Tragbares 4-Oszilloskop für schnelle Probenahme ScopeMeter Fluke 190-204®.
Bedeutung: hoch
5) Aktuelles Sigma
Sigma-Ströme beziehen sich auf parasitäre Ströme, die durch ein System fließen. Sigma-Ströme hängen von der Frequenz des Signals, dem Spannungspegel, der Kapazität und der Induktivität der Leiter ab. Diese Ströme können durch die Schutzleiter fließen und Störaussendungen verursachen oder sogar übermäßige Wärme an den Wicklungen erzeugen. Der Sigma-Strom ist in der Regel in der Verkabelung der Motoren vorhanden und entspricht zu jedem Zeitpunkt T der Summe der Ströme der drei Phasen. Im Idealfall muss die Summe dieser drei Ströme gleich Null sein. Mit anderen Worten, der Rückstrom des Frequenzumrichters muss dem von diesem empfangenen Strom entsprechen. Der Sigma-Strom kann auch als asymmetrisches Signal in mehreren Leitern dargestellt werden, die Ströme im Erdleiter kapazitiv koppeln können.
Auswirkung: mysteriöse Auslösung des Stromkreises durch Schutzleiterstrom
Mess- und Diagnoseinstrument: tragbares 4-Oszilloskop ScopeMeter Fluke 190-204 ScopeMeter mit Stromzange (Fluke i400S oder ähnlich) und großer Bandbreite (10 kHz).
Bedeutung: gering
6) Betriebsüberlastungen
Motorüberlastungen treten auf, wenn ein Motor überlastet ist. Die ersten Symptome einer Überlastung sind übermäßiger Verbrauch, unzureichendes Drehmoment und Überhitzung. Übermäßige Motorwärme ist eine der Hauptursachen für Ausfälle. Bei Überlastung können die verschiedenen Motorkomponenten wie Lager, Wicklungen und andere Komponenten normal arbeiten, der Motor bleibt jedoch zu heiß. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, die Fehlersuche zu starten, indem Sie sicherstellen, dass der Motor nicht überlastet ist. Da 30% der Motorausfälle auf Überlastung zurückzuführen sind, ist es wichtig zu verstehen, wie Motorüberlastungen gemessen und identifiziert werden.
Auswirkung: Vorzeitiger Verschleiß von elektrischen und mechanischen Bauteilen, der zu einem dauerhaften Ausfall führt
Mess- und Diagnoseinstrument: Fluke 289 Digital Multimeter
Bedeutung: hoch
mechanisch
7) Falsche Ausrichtung
Die Ausrichtung wird falsch, wenn die Motorantriebswelle nicht richtig zur Last ausgerichtet ist oder wenn die Komponente, die den Motor mit der Last verbindet, nicht richtig ausgerichtet ist. Viele Fachleute glauben, dass eine elastische Kupplung eine Fehlausrichtung beseitigt oder ausgleicht. Dies schützt jedoch nur die Kupplung. Selbst bei einer flexiblen Kupplung überträgt eine fehlausgerichtete Welle schädliche zyklische Kräfte entlang der Welle in den Motor, was zu einem übermäßigen Verschleiß des Motors und einer Zunahme der scheinbaren mechanischen Belastung führt. Andererseits kann eine falsche Ausrichtung Vibrationen sowohl in der Last als auch in der Motorantriebswelle hervorrufen. Einige Arten von falscher Ausrichtung:
Winkelig: Die Achsen der Bäume kreuzen sich, sind aber nicht parallel
Parallel: Die Achsen der Bäume sind parallel, aber nicht konzentrisch
Gemischt: Kombination von winkligen und parallelen Fehlern (Hinweis: Die meisten falschen Ausrichtungen sind gemischte Ausrichtungen. In der Praxis ist es einfacher, beide Formen getrennt zu behandeln.)
Auswirkung: Vorzeitiger Verschleiß mechanischer Antriebskomponenten führt zu vorzeitigem Ausfall
Mess- und Diagnoseinstrument: Fluke 830 Tree Alignment Laser Tool
Bedeutung: hoch
8) Ungleichgewicht des Baumes
Eine Unwucht bezeichnet einen Zustand eines rotierenden Teils, dessen Schwerpunkt außerhalb der Rotationsachse liegt. Mit anderen Worten, irgendwo auf dem Rotor befindet sich ein "schwerer Punkt". Motorische Unwuchten können nicht vollständig beseitigt werden, es ist jedoch durchaus möglich, Werte außerhalb des normalen Bereichs zu identifizieren und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Das Ungleichgewicht kann auf viele Faktoren zurückzuführen sein, darunter:
Verschmutzung
Fehlen eines Gegengewichts
Herstellungsvarianten
Ungleiche Massenverteilung in den Motorwicklungen und andere Verschleißfaktoren.
Ein Tester oder Schwingungsanalysator kann feststellen, ob eine rotierende Maschine ausgewuchtet ist oder nicht.
Auswirkung: Vorzeitiger Verschleiß mechanischer Antriebskomponenten führt zu vorzeitigem Ausfall
Mess- und Diagnosegerät: Fluke 810 Vibration Tester
Bedeutung: hoch
9) Den Baum lockern
Lockerheit bezieht sich auf übermäßiges Spiel zwischen Teilen. Es gibt verschiedene Arten von Lockerheit:
Die Rotationslockerung wird durch übermäßiges Spiel zwischen den rotierenden und stationären Teilen der Maschine, beispielsweise einem Lager, verursacht.
Verdrehsicheres Lösen zwischen zwei normalerweise feststehenden Teilen wie einem Fuß und einem Fundament oder einem Lagergehäuse und einer Maschine.
Wie bei allen anderen Vibrationsquellen ist es wichtig zu wissen, wie man Lockerheit erkennt und das Problem löst, bevor es teuer wird. Ein Vibrationstester oder Analysator kann feststellen, ob sich eine rotierende Maschine gelöst hat.
Auswirkung: Beschleunigter Verschleiß rotierender Komponenten, der zu einem mechanischen Ausfall führt
Mess- und Diagnosegerät: Fluke 810 Vibration Tester
Bedeutung: hoch
10) Lagerverschleiß
Defekte Lager erhöhen die Reibung, geben mehr Wärme ab und haben eine geringere Energieeffizienz aufgrund von mechanischen Problemen, Schmierung oder Verschleiß. Lagerausfälle können verschiedene Ursachen haben:
Last größer als Nennlast;
unzureichende oder falsche Schmierung;
ineffiziente Lagerdichtungen;
Fehlausrichtung des Baumes;
fehlerhafte Montage;
normale Abnutzung;
induzierte Wellenspannungen.
Wenn das Lager ausfällt, hat dies einen Kaskadeneffekt, der das Risiko eines Motorausfalls erheblich erhöht. 13% der Motorausfälle sind auf Lagerausfälle zurückzuführen, und mehr als 60% der mechanischen Ausfälle an einem Standort sind auf Lagerverschleiß zurückzuführen. Daher ist es wichtig zu lernen, die Warnsignale für dieses Problem zu identifizieren.
Auswirkung: Beschleunigter Verschleiß rotierender Komponenten, der zu Rollversagen führt
Mess- und Diagnosegerät: Fluke 810 Vibration Tester
Bedeutung: hoch
Faktoren im Zusammenhang mit unsachgemäßer Installation
11) Wackelige Fußstütze
Eine wackelige Auflage bedeutet, dass die Montagefüße eines Motors oder einer Antriebskomponente nicht eben sind oder dass die Montagefläche, auf der die Füße ruhen, nicht gleich ist. Diese Situation ist die Quelle vieler Frustrationen, da das Festziehen der Fußbefestigungsschrauben mehr Einschränkungen und Fehlausrichtungen hervorruft. Im Allgemeinen treten Ungleichgewichte zwischen zwei diagonal zueinander angeordneten Befestigungsschrauben auf, ähnlich wie bei einem Stuhl oder Tisch, der dazu neigt, auf seiner Diagonale zu schwingen. Es gibt zwei Arten von wackeligen Fußstützen:
parallel: einer der Montagefüße ist höher als die anderen drei;
Winkelig: Einer der Montagefüße ist nicht parallel oder "normal" zur Montagefläche.
In beiden Fällen ist die wackelige Abstützung auf eine Unregelmäßigkeit der Montagefüße oder des Bodens zurückzuführen, auf dem sie ruhen. Auf jeden Fall ist es wichtig, Abhilfe zu schaffen, um eine gute Ausrichtung des Baums zu erreichen. Ein Qualitätsausrichtungs-Laserwerkzeug identifiziert im Allgemeinen jede Form von wackeliger Unterstützung auf einer rotierenden Maschine.
Auswirkung: Fluchtungsfehler der mechanischen Antriebskomponenten
Mess- und Diagnosegerät: Fluke 830 Tree Alignment Laser Tool
Bedeutung: durchschnittlich
12) Pipeline-Einschränkung
Pipeline-Einschränkungen beziehen sich auf neue Anstrengungen, neue Belastungen und neue Kräfte, die sich auf den Rest der Ausrüstung und Infrastruktur auswirken, die auf den Motor und den Antrieb übertragen werden und eine Fehlausrichtung verursachen. Das häufigste Beispiel ist eine einfache Kombination aus Motor / Pumpe, bei der etwas Druck auf die Rohre ausübt, wie z.
eine Bewegung der Grundlagen;
ein neues Ventil oder eine andere Komponente;
ein auffälliger Gegenstand, der ein Rohr dreht oder einfach drückt;
eine Rohrstütze oder ein anderes Wandstützelement, das gebrochen ist oder fehlt.
Diese Kräfte können winklig oder versetzt auf die Pumpe wirken, was wiederum zu einer Fehlausrichtung der Motorwelle oder der Pumpe führt. Daher ist es wichtig, die Ausrichtung der Maschine regelmäßig zu überprüfen. In der Tat ist die Präzisionsausrichtung ein vorübergehender Zustand, der sich mit der Zeit verschlechtern kann.
Auswirkung: Fluchtungsfehler der Welle und induzierte Spannungen an den rotierenden Bauteilen, die zu vorzeitigem Ausfall führen.
Mess- und Diagnoseinstrument: Fluke 830 Tree Alignment Laser Tool
Bedeutung: gering
13) Baumspannung
Wenn die Motorwellenspannungen das Isolationsvermögen des Lagerfetts überschreiten, können zum Außenlager gerichtete Ströme auftreten und zu Vertiefungen und Rillen in den Lagerringen führen. Dieses Problem führt zunächst zu einem Geräusch, das von einer Überhitzung begleitet wird, da die Lager ihre ursprüngliche Form verlieren und sich Metallteile mit dem Fett vermischen und die Reibung verschlimmern. Dies kann innerhalb weniger Monate zur Zerstörung des Lagers führen. Rollfehler sind sowohl für die Motorreparatur als auch für Ausfallzeiten kostspielig. Daher ist es wichtig, vorbeugende Maßnahmen wie das Messen der Wellenspannung und des Laufstroms zu ergreifen, um Probleme zu antizipieren. Die Wellenspannung liegt nur bei bestromtem und laufendem Motor an. Eine Kohlebürstensonde wird verwendet, um die Spannung der Welle während der Drehung eines Motors zu messen.
Auswirkung: Lichtbögen auf den Lageroberflächen können zu kleinen Löchern und Keilen führen, die übermäßige Vibrationen verursachen und letztendlich zu Fehlfunktionen des Lagers führen
Mess- und Diagnoseinstrument: tragbares 4-Oszilloskop, isoliert ScopeMeter Scopes Fluke 190-204, mit AEGIS-Kohlebürstensensor zur Messung der Wellenspannung.
Bedeutung: hoch
Vier Erfolgsstrategien
Motorsteuerungssysteme sind in wesentlichen Prozessen auf allen Ebenen der Produktionslinien vorhanden. Hardwareausfälle haben erhebliche finanzielle Konsequenzen für den potenziellen Austausch von Motoren oder Teilen sowie für Motorstillstandszeiten. Die Bereitstellung des richtigen Wissens für Ingenieure und Wartungstechniker, die Priorisierung der Arbeitsbelastung und die Verwaltung der vorbeugenden Motorwartung sowie die Behebung von zeitweiligen und manchmal schwer zu erkennenden Problemen können in einigen Fällen stressbedingte Ausfälle verhindern. Betriebskosten und Reduzierung der Gesamtkosten für Ausfallzeiten.
Vier Schlüsselstrategien können vorzeitige Ausfälle rotierender Motoren und Komponenten lösen oder sogar verhindern:
Dokumentieren Sie Betriebsbedingungen, Maschinenspezifikationen und Leistungstoleranzbereiche.
Erfassen und dokumentieren Sie wichtige Messungen während der Installation, vor und nach der Wartung sowie routinemäßig.
Archivieren Sie Basislinienmessungen, um die Trendanalyse zu vereinfachen und Statusänderungen zu erkennen.
Zeichnen Sie einzelne Messkurven, um einen grundlegenden Trend zu ermitteln. Jede Änderung des Basistrends von mehr als +/- 10% zu 20% (oder von einem anderen Prozentsatz abhängig von der Leistung und Wichtigkeit Ihres Systems) erfordert die Identifizierung der Grundursache, um zu verstehen, warum dies der Fall ist Problem tritt auf.
13-Tipps zum Überprüfen oder Befolgen (abhängig von der installierten Motortechnologie) einer guten Motorinstallation!