Najlepsze praktyki i wskazówki dotyczące zarządzania silnikami obejmowały porady dotyczące napędów o zmiennej częstotliwości (VFD), sprawności silnika, norm dotyczących silników i nie tylko.
Jakie koncepcje zostaną omówione?
– Zrozum podstawy zarządzania silnikami;
– Zidentyfikuj najczęstsze problemy związane z silnikami indukcyjnymi prądu przemiennego;
– Przejrzyj typowe procedury konserwacji silników indukcyjnych;
– Dowiedz się, co jest potrzebne, aby uzyskać optymalną, długoterminową wydajność silników indukcyjnych prądu przemiennego.
Ile razy można przewijać silnik?
Istnieje wiele czynników decydujących o tym, ile razy silnik może zostać przewinięty. Konkretna liczba razy zależy od stopnia degradacji izolacji międzywarstwowej w rdzeniu. Najlepszą praktyką jest wykonanie testu utraty rdzenia przed i po przewinięciu podczas każdego przewijania. Pozwala to uchwycić i zobaczyć rzeczywistą ilość degradacji, która występuje podczas procesu wypalania i usuwania izolacji.
Czy istnieje ogólna dopuszczalna wartość HP, przy której silnik powinien zostać wymieniony na nowy?
To zależy od populacji Państwa silnika. Zależy to również od wieku, sprawności, godzin pracy itp. silnika. Dobrze jest mieć specyfikacje naprawy i zakupu silnika, aby nie musieć podejmować tych decyzji na bieżąco. Na przykład specyfikacja naprawy/zakupu może określać, że należy wymienić wszystkie silniki o mocy poniżej 25 KM, a w przypadku silników o mocy powyżej 25 KM należy je wymienić, jeśli naprawa ma wynosić 60% lub więcej kosztów wymiany.
Czy napędy o zmiennej częstotliwości (VFD) mogą powodować awarie łożysk w silnikach prądu przemiennego?
Krótka odpowiedź brzmi: tak. Istnieje wiele czynników, które wpływają na awarię. Przetwornice częstotliwości dostarczają do silników inny rodzaj sygnału napięciowego niż sieć. Nazywa się to sygnałem modulowanym szerokością impulsu (PWM), który bardziej przypomina falę prostokątną niż sinusoidę, którą silnik widzi z sieci. Silnik sterowany przez VFD widzi znacznie wyższe napięcia szczytowe na swoich zaciskach niż silnik sterowany przez sieć. Jeśli silnik nie ma uzwojenia pracującego z falownikiem i nie jest używane uziemienie wału lub inny rodzaj urządzenia, wówczas te wyższe napięcia są rozpraszane przez wał i trafiają do łożysk i smaru.
Jakiego rodzaju silniki mają regulowane poziomy sprawności?
Istnieją pewne ogólne kryteria opisujące silniki o regulowanej sprawności. Jednobiegowe silniki indukcyjne, silniki przystosowane do pracy ciągłej, z wirnikiem klatkowym, zasilane prądem przemiennym polifazowym 60 Hz, o napięciu znamionowym 600 V lub niższym, o konfiguracji 2-, 4-, 6- lub 8-biegunowej, zbudowane w 3- lub 4-cyfrowej ramie NEMA lub odpowiedniku IEC, wytwarzające co najmniej 1 KM, ale nie więcej niż 500 KM i spełniające wszystkie wymagania dotyczące wydajności silnika NEMA Design A, B lub C lub IEC Design N lub H. W ostatnich latach Departament Energii rozszerzył zakres regulowanych silników o silniki z hamulcem, silniki z pompą sprzężoną, silniki z oddzielnie zasilaną dmuchawą, silniki zanurzeniowe, silniki z pionowym wałem drążonym i inne. Niektóre mniejsze silniki elektryczne, silniki jednofazowe i trójfazowe silniki otwarte z ramą 56 NEMA zostały również dodane w 2014 roku. W rzeczywistości na liście do uregulowania znajdują się inne silniki, w tym silniki pneumatyczne, silniki zanurzeniowe i silniki synchroniczne. Kilka tygodni temu zakończył się publiczny okres komentowania zawiadomienia o proponowanych przepisach dotyczących tych nowo proponowanych silników.
Jakiego rodzaju mierników powinniśmy używać podczas testowania silników sterowanych przez VFD? W tym do pomiaru prądu na wszystkich fazach?
Standardowe multimetry nie zarejestrują się poprawnie podczas pomiaru sygnału napięcia PWM (jak wspomniano powyżej). Podczas pomiaru prądu silnika sterowanego przez VFD możesz użyć multimetru lub amperomierza cęgowego. Standardowy multimetr nie jest jednak w stanie mierzyć harmonicznych prądu poza podstawową. Prąd najlepiej mierzyć za pomocą analizatora mocy, który wychwytuje zawartość harmonicznych.
W jaki sposób przedsiębiorstwa użyteczności publicznej mogą stosować normę 3% niezrównoważenia, co skutkuje obniżeniem wartości znamionowych silników o 10%, podczas gdy NEMA stwierdza, że do pracy silnika przy jego wartościach znamionowych potrzeba mniej niż 1%?
3% to tylko szacunek, Państwa konkretna umowa zakupu energii może być inna. Niezrównoważenie napięcia w podstacji może być minimalne, ale jeśli masz wiele obciążeń jednofazowych nierównomiernie rozłożonych w obiekcie, jedna faza może zwisać niżej niż pozostałe dwie. Ważne jest, aby utrzymywać obciążenie we wszystkich trzech fazach systemu zasilania zrównoważone, aby nie powodować niezrównoważenia napięcia po “twojej stronie licznika”.
Jaka jest najlepsza metoda uziemienia silników indukcyjnych?
Muszą Państwo postępować zgodnie z wytycznymi producenta i podłączać przewody uziemiające tylko w określonych miejscach na ramie lub w skrzynce zaciskowej.
Jaki rodzaj danych silnika wskazuje na to, że silnik uległ uszkodzeniu w wyniku sterowania przez VFD?
Uszkodzenie może pojawić się w teście udarowym lub hi-pot, jeśli w uzwojeniu wystąpiły skoki napięcia, które spowodowały uszkodzenie izolacji uzwojenia. Uszkodzenia łożysk, takie jak żłobienia, mogą być również widoczne. Wskazania te mogą pojawić się w analizie widma drgań lub w analizie fizycznej łożysk silnika.
Czy możesz zbyt mocno nasmarować silnik?
Zbyt duża ilość smaru może być równie szkodliwa, co zbyt mała. Nie tylko może powodować nadmierne tarcie i ciepło w łożyskach, ale nadmiar smaru może omijać łożysko i gromadzić się na końcówce uzwojenia, tworząc efekt koca, który powoduje, że uzwojenie pracuje goręcej i skraca żywotność silnika.
Czy czujniki drgań powinny być dodawane do wszystkich silników, czy tylko do silników o dużej mocy?
Najlepszą praktyką jest monitorowanie drgań we wszystkich krytycznych zastosowaniach, niezależnie od zakresu mocy. Dane są wykorzystywane do zapobiegania nieoczekiwanym awariom silnika i przestojom.
Czy megering pogarsza izolację w czasie?
Jeśli stosowane są zalecane napięcia testowe, test rezystancji izolacji jest nieniszczącą procedurą testową.
Czy rozruch silnika Wye/delta jest dobry do rozruchu silników o wysokim momencie obrotowym? Jakie są zalety i wady tego rozwiązania?
Rozruch w trójkąt jest pomocny w obniżaniu prądu rozruchowego (poprzez zmniejszenie napięcia wejściowego silnika) i jest opłacalnym sposobem radzenia sobie z uruchamianiem aplikacji o wysokim momencie obrotowym. Nie będzie on dostępny dla niektórych silników i będzie wymagał więcej okablowania, a także dodania samego rozrusznika. Na przykład rozruch w trójkąt nie będzie działał w przypadku silników z tylko trzema przewodami.
Jaka jest różnica w kosztach między softstartem a VFD?
Ceny mogą się znacznie różnić w zależności od producenta, więc nie jesteśmy w stanie zapewnić bezpośredniego porównania cen w tej chwili. Softstarty będą generalnie tańsze niż VFD. Jeśli masz aplikację z jedną prędkością, która wymaga zmniejszonego prądu rozruchowego, najlepszym rozwiązaniem może być softstart. Jeśli potrzebują Państwo zmiennych prędkości i niższego prądu rozruchowego, lepszym rozwiązaniem będzie VFD.
Czy NEMA MG1 zawiera zalecenia dotyczące testowania silników?
NEMA MG-1 zawiera wytyczne dotyczące wielu specyfikacji związanych z silnikami, w tym limitów wskaźników opartych na wydajności, bezpieczeństwa, dźwięku, wibracji, wydajności i wielu innych. Pomaga użytkownikom w prawidłowym doborze i zastosowaniu silników i generatorów oraz zawiera praktyczne informacje na temat budowy i produkcji silników prądu przemiennego i stałego oraz generatorów.
Czy istnieją jakieś techniki zarządzania silnikiem i rozwiązywania problemów z silnikami prądu przemiennego z magnesami trwałymi?
Wiele z tych samych technik dotyczy standardowych silników indukcyjnych. Jednym z parametrów, na który należy zwracać uwagę w przypadku silników z magnesami trwałymi, jest nagrzewanie. Jeśli silnik z magnesami trwałymi pracuje zbyt długo w podwyższonej temperaturze lub jest przeciążony, magnesy w wirniku mogą ulec trwałemu rozmagnesowaniu, czyniąc silnik bezużytecznym.
Jaka jest typowa żywotność silników indukcyjnych?
To bardzo szerokie pytanie, które wymaga jeszcze szerszej odpowiedzi. Żywotność silnika zależy od zastosowania i zależy od jakości wykonania, środowiska, odpowiednich technik konserwacji i jakości zasilania. Silniki mogą ulec awarii po kilku dniach lub tygodniach, jeśli nie są prawidłowo obsługiwane i nie są brane pod uwagę warunki środowiskowe. W idealnych warunkach silnik może działać przez dziesięciolecia przy prawidłowej obsłudze i technikach konserwacji.
Czy można zidentyfikować krążące prądy uziemienia w silniku podczas jego pracy?
Na rynku dostępne są urządzenia, które mierzą krążące prądy wału podczas pracy silnika.
Czy zalecasz sprawdzenie sprawności silnika po jego naprawie?
Weryfikacja sprawności silnika po każdej naprawie może być trudna i kosztowna. Jeśli Państwa warsztat naprawczy ma możliwość przeprowadzenia testów obciążeniowych, mogą to być cenne dane do przechwycenia. W przypadku napraw silników przestrzeganie specyfikacji napraw, która zapewnia wysoką jakość napraw, jest ważniejsze niż przeprowadzanie testów sprawności po naprawie.
Jak określać temperaturę wypalenia? Co to oznacza w odniesieniu do naprawy i jak jest wykorzystywane?
Istnieją standardy dotyczące napraw silników. Norma EASA AR100 stanowi, że temperatura rdzenia silnika nie powinna przekraczać 700F, aby uniknąć degradacji izolacji międzywarstwowej. Podczas korzystania z pieca do wypalania do wykonania tego zadania stosuje się system tłumienia wody w celu utrzymania temperatury.
Co można powiedzieć w kwestii doboru silnika, wydajności i dopasowania obciążenia?
Wiele razy inżynierowie przewymiarowują silniki, co może negatywnie wpływać na wydajność operacyjną, a tym samym na koszty cyklu życia. Silnik indukcyjny prądu przemiennego będzie zazwyczaj najbardziej wydajny przy około 75-80% obciążenia znamionowego. Jeśli silnik jest przewymiarowany dla danego zastosowania, może pracować przy 50% lub mniejszym obciążeniu znamionowym. Sprawność silnika będzie prawdopodobnie niższa, a koszty cyklu życia wyższe.
Jak często należy kontrolować silnik?
To naprawdę zależy od zakładu, ale zalecamy codzienne lub cotygodniowe testy pod kątem wszelkich widocznych, zapachowych lub hałasowych problemów. Konserwacja zapobiegawcza byłaby bardziej odpowiednia raz na miesiąc lub raz na kwartał, tj. analiza drgań, termografia w podczerwieni i pomiar prądu w linii.
Jak określasz objętość smaru podczas smarowania łożysk silnika?
Odnosimy się do specyfikacji producenta. Ogólnym zaleceniem jest smarowanie co 2 000 godzin pracy. Możesz również zadać to pytanie dystrybutorowi silników lub warsztatowi naprawczemu.
Jakie są obawy dotyczące ochrony elektrycznej związane z silnikami o wysokiej sprawności?
Należy postępować zgodnie z zaleceniami katalogowymi producenta dla każdego rodzaju okablowania i konfiguracji silnika. Zarówno silniki o standardowej, jak i wysokiej sprawności wymagają podobnego okablowania i konfiguracji.
Jaki jest efekt zasilania silnika 60 Hz w systemie 50 Hz?
Standardowy silnik indukcyjny prądu przemiennego o częstotliwości znamionowej 60 Hz może być nadal zasilany prądem o częstotliwości 50 Hz (w większości przypadków). Moc wyjściowa silnika powinna zostać zmniejszona o 5/6. Silnik będzie obracał się wolniej, więc uważaj na przegrzanie, ponieważ chłodzenie z wentylatora jest mniejsze (zakładając, że jest to maszyna chłodzona wentylatorem).
Jak ważny jest współczynnik serwisowy dla silnika? Jak wpływa on na żywotność silnika?
Współczynnik serwisowy to krótkotrwały współczynnik przeciążenia. Podając współczynnik serwisowy na tabliczce znamionowej, producent informuje Państwa, że można obsługiwać silnik przy takim procencie obciążenia znamionowego, a silnik będzie działał w sposób ciągły w ustabilizowanej termicznie temperaturze poniżej temperatury znamionowej klasy izolacji. Jednak krótkotrwałe przeciążenie jest pojęciem bardzo względnym. Dodatkowe ciepło doprowadzi do skrócenia żywotności silnika w dłuższej perspektywie, więc utrzymywanie silnika przy obciążeniu znamionowym lub poniżej niego przez cały okres jego eksploatacji powinno zmaksymalizować jego żywotność, zakładając, że przestrzegają Państwo omówionych technik konserwacji.
Michael Lyda, Ronnie Alford, Advanced Energy Corp.