Лекция №7
Тема: ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ
АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
В лекции освещается актуальная на сегодняшний день проблема выбора стратегии и методов
диагностирования асинхронных двигателей. Проведен сравнительный анализ методов контроля
технического состояния асинхронных двигателей на этапах производства, эксплуатации и ремонта.
Рассмотрены методы тестовой и функциональной диагностики асинхронных двигателей. Проведен
сравнительный анализ методов обслуживания оборудования роторного типа. Выявлены преимущества
диагностики асинхронных двигателей по фактическому состоянию. Проанализированы современные
системы и методы диагностики асинхронных двигателей. Рассмотрены основные методы контроля
технического состояния асинхронных двигателей в процессе эксплуатации: анализ вибрации отдельных
элементов двигателя, анализ акустических колебаний, измерение и анализ магнитного потока в зазоре
двигателя, анализ внешнего магнитного поля, измерение и анализ температуры отдельных элементов
двигателя, анализ электрических параметров и контроль состояния изоляции статорной обмотки
асинхронного двигателя. Выявлены преимущества и недостатки рассмотренных методов. Перечислены
основные виды дефектов асинхронных двигателей, выявляемые данными методами контроля
технического состояния. Детально проанализированы широко распространенные на практике методы
диагностики асинхронных двигателей: метод спектрального анализа тока статора асинхронного
двигателя, метод анализа спектров Парка тока и напряжения, контроль состояния изоляции статора
асинхронного двигателя по уровню и распределению частичных разрядов. Рассмотрен вопрос выбора
необходимого набора первичных датчиков частичных разрядов и определения оптимального места их
установки. Также в статье определены основные проблемы, возникающие при проведении измерений
частичных разрядов в асинхронных двигателях в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: асинхронные электродвигатели, тестовая и функциональная диагностика, методы
обслуживания, методы и системы диагностики, дефект, спектральный анализ, изоляция статорной
обмотки, частичный разряд.
Введение
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что внедрение средствдиагностирования является одним из важнейших факторов повышения экономическойэффективности использования оборудования в промышленности [1]. Назначениедиагностики – выявление и предупреждение отказов и неисправностей, поддержаниеэксплуатационных показателей в установленных пределах, прогнозирование состоянияв целях полного использования ресурса [1].
Короткозамкнутые асинхронные электродвигатели - самые распространенныемашины в приводах современных технологий. Оптимальному использованию такихэлектродвигателей препятствует их высокая повреждаемость. Ежегодно выходят изстроя 20-25 % от общего количества установленных электродвигателей [2].
Возникающий в связи с этим ущерб связан с простоем технологического оборудованиявследствие аварии двигателя. Дополнительно к прямым убыткам добавляются снижение электро и пожаробезопасности, что связанно с короткими замыканиями,которые могут присутствовать в обмотке статора или ротора поврежденногоэлектродвигателя [3].
Таким образом, задачи снижения уровня прямых и косвенных затрат в процессеэксплуатации асинхронных двигателей, повышения качества их диагностики, а такжеповышения их надежности актуальны на сегодняшний день в любой отраслипроизводства. В качестве объектов исследования в статье рассмотрены наиболеешироко применяемые общепромышленные асинхронные двигатели средней мощности(от 1 до 4000 кВт).
Целью лекции является:
- анализ современных методов и средств диагностики техническогосостояния асинхронных двигателей;
- определение методов, целесообразных при диагностике асинхронных двигателей средней мощности.
Вопрос 1. Диагностика асинхронных двигателей на этапах производства, эксплуатации и ремонта
Выбор стратегии и методов диагностирования асинхронных двигателейопределяется рядом факторов. Первостепенное значение имеет конечная цельдиагностирования, которая зависит от того, на каком этапе жизненного циклаопределяется техническое состояние двигателя: на этапе производства, эксплуатацииили ремонта.
На этапе производства важно обеспечить оптимальное проектирование и доводкуконструкции, ориентируясь на обеспечение надежности и долговечности, а такжеконтроль качества изготовления деталей и их монтажа. Основные виды неисправностейв условиях серийного производства: кинематические ошибки изготовления деталей,выход параметров за допустимые пределы по точности и дефекты сборки, к которымотносятся неуравновешенность, наличие эксцентриситета, различного рода перекосы,зазоры, относительные смещения взаимодействующих деталей, несоблюдениетехнологии смазки и т.п. На этапе эксплуатации, вследствие естественного процессастарения элементов со временем наработки, происходят изменения параметровдвигателей, приводящие к неисправностям и поломкам.По скорости развития эксплуатационные дефекты делят на две категории: быстроразвивающиеся, которые вызывают внезапные отказы, и медленно развивающие. Кпервой категории относятся трудно прогнозируемые отказы, которые являютсяследствием производственных технологических дефектов или разрушения поддействием мгновенно возникающей нагрузки, превышающей предел прочностиэлементов. Ко второй категории относятся неисправности, возникновение и развитиекоторых может быть зарегистрировано, спрогнозировано и проконтролировано доих
критического уровня.
При правильной организации эксплуатации асинхронных двигателей виднеисправности и объем ремонта можно определить заранее, до наступлениякритического состояния механизма. Диагностика на этапе ремонтных работ сводится кпослеремонтному контролю технического состояния. В объем диагностированиянеобходимо включать и предремонтную оценку технического состояния машин [4].
У электродвигателей после ремонта с разборкой и заменой деталей надежностьработы часто снижается. Во время ремонта проблематично выявить скрытые дефекты,такие, например, как дефекты стержней короткозамкнутого ротора или нарушениеизоляции обмотки статора [2].
В настоящее время возникает потребность диагностики состояния асинхронныхэлектродвигателей в процессе его работы. Обнаружение дефектов в работающемэлектродвигателе на ранней стадии развития позволит предупредить внезапнуюостановку производства в результате аварии, снизить расходы на ремонтэлектродвигателя и увеличить срок его службы.