Kako ispitati elektromotor?

Efikasan rad elektromotora podrazumijeva niske operativne troškove, energetski učinkovitu potrošnju energije, pouzdanost i dugačak životni vijek. Svi zahtjevi povezani su s tehničkom ispravnošću i adekvatnom konstrukcijom. Stanje elektromotora i radnih parametara se prati i redovito ispituje na različite načine. Čak i najosnovniji testovi rada elektromotora omogućavaju uštedu vremena i novca na popravcima, resursima i održavanju.

Ispitivanja se provode prema standardu ANSI/EASA AR100-2105 koji daje preporuke za popravak električne opreme, poboljšanje rada, sigurnosti te definira metode ispitivanja. Kada se popravak elektromotora izvodi u odabranoj servisnoj radioni, unaprijed se preporučuje provjeriti prema kojim standardima radiona provodi ispitivanja.

Ispitivanja elektromotora dodaju vrijednost i produljuju životni vijek opreme. Redovita dijagnostika i temeljito detektiranje nepravilnosti u radu će uočiti početne probleme elektromotora te pravovremeno otklanjanje kvarova čime se podiže pouzdanost rada elektromotora i pogonjenog stroja a time u konačnici i dijela procesnog postrojenja u kojem se oprema nalazi.

Pravilno centriranje, redovite kontrole vibracija i pravilno podmazivanje su glavni elementi koji utječu na životni vijek elektromotora. Kada elektromotor neće startati, radi s prekidima, naponska zaštita ga često izbacuje, stvara se velika količina topline u radu i nije naročito pouzdan, vrijeme je da se pronađu uzroci takvog ponašanja procjenom uvjeta rada i tehničke ispravnosti.

Ponekad se desi su da problemi u radu uzrokovani napajanjem, prekidima strujnog kruga ili neispravnom montažom. Postoje brojni dijagnostički uređaji za praćenje stanja elektromotora poput ampermetra, senzora temperature, Meggerovog mjerenja otpora izolacije, analiza rada osciloskopom i sl.

Svako ispitivanje upotpunjava sliku o problemu električne opreme iz drugog kuta. Prvi dijagnostički alat koji koristite su vaša osjetila. Osjeti li se čudan miris (paljevine) u zrku kada se nalazite pored elektromotora ili se čuje neuobičajen zvuk? Osjete li se nekontrolirane vibracije? Je li elektromotor prevruć kada mjerite temperaturu pirometrom? Za početak svake dijagnostike, krenite od jednostavnih elemenata: kakav je napon, električna opskrba i otpor te koristite multimetar za preliminarno ispitivanje. Danas ćemo razmotriti načine ispitivanja elektromotora i kako vam mogu pomoći da povećate pouzdanost rada.

• Ispitivanje pada napona

Ispitivanje pada napona je najjednostavniji, najbrži i najjeftiniji način provjere kvalitete i efikasnog rada strujnih krugova. Ispitivanje pada napona se izvodi pomoću digitalnog voltmetra kada je elektromotor pod opterećenjem. Voltmetar mjeri pad napona u strujim krugovima pod opterećenjem. S obzirom na to da struja preskoči putem najmanjeg otpora, prevelika struja će teći prema voltmetru i omogućiti očitanje. Ako je strujni krug prekinut, voltmetar će stvoriti privremeni tok u pokušaju da izolira područje u kojem je došlo do pada napona. Indikacija pada napona je često rani znak da je elektromotoru potrebno čišćenje ili popravak.

• Ispitivanje udarnom strujom

Ispitivanje udarnom strujom može pouzdano pokazati je li došlo do pregaranja elektromotora, odrediti je li došlo do kratkog spoja i kakva je izolacija vodiča. Naslage na namotajima, tvorničke greške u proizvodnji ili greške nastale tijekom premotavanja te pretjerano korištenje dovode do trošenja izolacije na namotajima.
Prilikom ispitivanja djeluje se naponskim impulsom (ili udarnom strujom) na svaki set namotaja da bi se provjerilo stanje izolacije zasebnog seta i u međusobnoj usporedbi setova. Standardi za ispitivanje definirani su normom IEEE 522 koja određuje vrijednosti napona za veliki raspon namotaja.

• Ispitivanje gubitaka u jezgri

Svaki elektromotor ima određene energetske gubitke, međutim naglo povećanje gubitaka ukazuje na daleko veći problem: nastalo je oštećenje, pregrijavanje ili namotaji ne funkfioniraju. Gubici u jezgri su nepotrebno trošenje električne energije kod elektromotora. Ispitivanje gubitaka u jezgri pokazuje da postoji razlika između ulazne i izlazne snage. Redovito provođenje ispitivanje i bilježenje rezultate dati će vam trend kretanja prema kojem odmah vidite stanje i je li unutar granica propisanih standardom. Određeni gubici su uobičajeni i prihvatljivi dok značajni gubici ukazuju na problem koji se može otkloniti prije nego dovede do havarije elektromotora. Također ukazuje je li potrebno elektromotor zamijeniti jer je došao do kraja životnog vijeka i više ga nije isplativo servisirati.

• Hipot test

Hipot test služi za ispitivanje dielektrične otpornosti kada želimo provjeriti kvalitetu izolacije električnog kabela. Kabel prvo treba vizualno pregledati i ispitati otpor. Potom primjenom istosmjernog ili izmjeničnog napona testiramo kabel tako da struja teče između električnih krugova. Prenaponi primjenjeni tijekom ovog testiranja su jedinstveni za svaki elektromotor i njegov specifični napon. Kada se procjenjuje jačina novih namotaja, testiranje se izvodi pri naponu 1,000 V uvećanom za dvostruki specifični napon ispitivanog elektromotora tijekom 60 sekundi i frekvenciji 50-60 Hz.

Hipot test treba napraviti jednom pri punoj snazi i potom na 85% snage tijekom dodatnog ispitivanja, radi izbjegavanja prevelikog naprezanja izolacije. U slučaju montirane obnovljene izolacije, test treba izvesti na 60% normalnog ispitnog napona radi izbjegavanja preopterećenja.

• Megger test

Megohmmetar (ili “Megger” prema proizvođaču) uređaj za ispitivanje se koristi kod periodičke provjere otpornosti izolacije za različite vrste elektroopreme. Primjenjuje se visoki napon na električnom sklopu u određenom trajanju i prati se gdje je došlo do proboja struje kroz izolaciju. Rezultat mjerenja se prikazuje u obliku otpornosti i kada se redovito mjeri može se prikazati grafički da bi se ocijenilo cjelokupno stanje izolacije elektromotora tijekom vremena. Rezultati pokazuju prisutno trošenje i/ili oštećenje pa se unaprijed mogu pripremiti i izvršiti popravci prije nego se dogodi veći kvar. Tijekom ispitivanja elektromotor mora biti isključen s mreže i odgovarajuće odvojen tako se mogu analizirati stanje namotaja.

Imajte na umu da redovito praćenje stanja i dijagnostika kvarova prije popravka ili generalnog servisa sprječavaju neplanirane zastoje, iznenadne havarije i nepredviđene troškove uz istovremeno osiguravanje pouzdanog rada te planiranje servisa.

Koja ispitivanja elekromotora koristite? U kojoj mjeri ste zadovoljni rezultatima? Podijelite iskustva u komentarima!

Zašto se elektromotori kvare?

Do kvara elektromotora ne dolazi samo zbog njihove starosti ili zbog broja radnih sati.

Danas ćemo vidjeti kakav utjecaj na elektromotor imaju drugi uzroci kojima rjeđe posvećujemo pažnju.

Nepravilnosti u opskrbi električnom energijom, naprezanje uslijed povišenih radnih temperatura, stalna i povećana prisutnost vlage, nedostatak podmazivanja, prljavština te promjenjivo radno opterećenje tijekom vremena dovode do slabljenja dijelova i posljedičnog otkazivanja elektromotora. Ispitivanja su pokazala da se životni vijek elektromotora poveća za nekoliko stotina tisuća radnih sati kada se otklone ovakvi problemi u radu.

Nepravilnosti u opskrbi električnom energijom uzrokuju 80% problema u radu elektromotora u rafinerijskim i petrokemijskim postrojenjima.

Prilikom opskrbe električnom energijom procesnih postrojenja najčešće se događaju neki od problema kao što su: harmonici koji uzrokuju pregrijavanje i smanjenje učinkovitosti, previsok napon koji smanjuje učinkovitost i faktor snage, premali napon koji povećava jačinu struje i uzrokuje pregrijavanje te smanjuje učinkovitost rada pri puno opterećenju.

Idealna opskrba električnom energijom se manifestira kao savršeni sinusni val za svaku fazu pri nazivnoj jakosti struje i frekvenciji što je u stvarnim uvjetima teško postići.

Neravnoteža napona također dovodi do pregrijavanja i smanjenja učinkovitosti pri čemu neravnoteža veća od 1% usporava rad elektromotora.

U tom slučaju elektromotori ne bi trebali raditi u sustavu napajanja koji ima više od 5% prisutne neravnoteže napona.

Nagli skokovi napona uzrokovani su djelovanjem kapacitatora ili stojnim valovima koji se šire kabelima i potječu od elektromotora s varijabilnim frekvencijskim regulatorima (VFD).

Skokovi napona često uzrokuju oštećenja izolacije. Kada elektromotori s varijabilnim frekvencijskim regulatorima rade kod frekvencije manje od 60 Hz potrebno je smanjiti okretni moment ili osigurati dodatno hlađenje jer dolazi do pregrijavanja elektromotora.

Elektromotori s varijabilnim frekvencijskim regulatorima također mogu uzrokovati nastanak vrtložnih struja koje oštećuju ležajeve.

U ovakvim slučajevima preporučuje se provjeriti kod proizvođača elektromotora može li ponuditi ležajeve od materijala koji se ponaša kao izolator, mast za podmazivanje koja nema električnu vodljivost ili ugraditi posebno prilagođen sustav uzemljenja.

Prljavštinu je nemoguće u potpunosti spriječiti da uđe u kućište elektromotora, bez obzira na konstrukcijsku izvedbu kućišta.

Prljavština šteti jer uzrokuje koroziju i abrazivno djelovanje na unutrašnje dijelove te dovodi do pregrijavanja jer se ponaša kao sloj toplinskog izolatora. Zavojnice elektromotora se savijaju u radu i čestice prljavštine oštećuju premaz na žicama.

Neke tvari poput soli ili grafita postaju električno provodljive i tada elektricitet djeluje kroz pukotine u izolaciji, što se ubrzava ako je pritom prisutna vlaga. Velika količina čestica nečistoće također blokira prolaze za hlađenje s vanjske strane ili unutarnje što dovodi do pregrijavanja.

Nepravilno podmazivanje je poprilično standardan uzrok kvarova, pri čemu mast može sadržavati čestice prljavštine te onečistiti ležajeve ako se ne dozira pažljivo i upotrebom čistih mazalica. Različiti elektromotori imaju različite zahtjeve za podmazivanjem i uklanjanjem stare masti. Detaljnije o podmazivanju elektromorora smo razmatrali u prethodnom članku.

Promjenjivo mehaničko opterećenje može povećati naprezanje ležajeva ili deformaciju kućišta uzrokujući povećanje zračnosti što dovodi do vibracija ili pregrijavanja namotaja.

Treba izbjegavati necentričnost spojke, prečvrsto montiran remen ako je elektromotor spojen remenskim prijenosom s pogonjenim strojem, necentrične remenice, soft foot (mekana stopala), krivo postavljene podloške ili bailage, dinamički debalans opterećenja ili debalans rotora, montažu pogrešnog tipa ležajeva te neriješena rezonancija kod elektromotora s varijabilnim frekvencijskim regulatorom (VFD).

Vlaga postaje problem kada je elektromotor dulje vrijeme isključen i njegova temperatura se izjednači s temperaturom okoline.

Tada dolazi do kondenzacije vlage iz okoline na unutarnjim ili vanjskim dijelovima elektromotora.

Vlaga slabi dielektričnu snagu izolacije te uzrokuje koroziju ležajeva i drugih mehaničkih dijelova.

Kondenzacija vlage se može spriječiti ako je motor stalno topao i radi na određenoj temperaturi.

Ostale metode eliminacije vlage su: održavanje okoline u kojoj je elektromotor ispod 80% relativne vlage grijanjem ili odvlaživanjem, osiguravanje dodatnog grijanja kada elektromotor nije u radu te redovitim okretanjem vratila na ruku kada je elektromotor isključen i u mirovanju da se mazivo ravnomjerno raspoređuje po površinama ležajeva.

Koje ste uzroke kvarova elektromotora dijagnosticirali? Kako ste ih otklonili? Podijelite vaša iskustva u komentarima! Komentare, prijedloge i pitanja mi također možete uputiti mailom na katarina_knafelj@hotmail.com

4 česte pretpostavke o praćenju stanja elektromotora…i sve su pogrešne

Praćenje stanja elektromotora je osnovni alat u održavanju rotacijske opreme usmjerenom prema pouzdanosti, pri čemu se na elektromotor neovisno o snazi ugrađuju različiti senzori za prikupljanje podataka o radu u stvarnom vremenu.

Senzori za mjerenje temperature i akcelerometar za mjerenje vibracija prikupljaju podatke koje nakon određenog vremena možemo analizirati i ustanoviti je li došlo do povećanja radne temperature, djeluje li na elektromotor povećano radno opterećenje, je li stroj pravilno centriran i sl.

Ultrazvučno ispitivanje na sličan način kazuje postoji li povećana potreba za podmazivanjem ležajeva.

Motrenje stanja stroja je sjajan alat za prediktivno održavanje jer nam pomaže odrediti koliko je još vremena preostalo do otkazivanja stroja i prestanka rada tako da konkretnije možemo planirati zastoje, troškove održavanja i količinu proizvoda.

Digitalizacija uz 24-satnu prisutnost omogućava neprekidno prikupljanje podataka te aktivira alarme koji unaprijed upozoravaju djelatnike postrojenja kada elektromotor prestaje s optimalnim radom i ulazi u zonu smanjene pouzdanosti.

Tehnologija je sjajna stvar, međutim slijepo pouzdanje samo u tehnologiju bez planiranja, analiziranja i provjeravanja može nas dovesti do pogrešnih pretpostavki.

Danas ćemo vidjeti koje su najčešće pogrešne pretpostavke kada je riječ o praćenju stanja elektromotora kao glavnih pogonskih strojeva u procesnim postrojenjima.

1. Pogrešna pretpostavka: Praćenje rada elektromotora je namijenjeno isključivo djelatnicima postrojenja i korisnicima opreme. Rečenica je točna za 80% procesnih postrojenja.

Ostalih 20% se odnosi na proizvođače i dobavljače elektromotora kojima podaci o radu stroja mogu biti vrijedan izvor informacija za buduću konstrukciju i proizvodnju strojeva.

Zabilježene vibracije prilikom prvog pokretanja elektromotora u rad mogu otkriti nepravilno centriranje koje će dovesti do preuranjenog otkazivanja ležajeva ili kvara radi debalansa.

Prikupljanje podataka i praćenje trenda tijekom nekoliko godina za npr. 10 elektromotora u procesnom postrojenju nam pomaže u razumijevanju potencijalnih slabih komponenti i problema koje su uzorkovale.

Ovi podaci su korisni proizvođaču prilikom konstruiranja sljedeće generacije elektromotora kako bi se otklonile otkrivene slabe točke ili koristio jači materijal za izradu komponenti.

Analiza uzroka kvara nastalog kao posljedica učestalog povećanja vibracija također može otkriti grešku u sklopu elektromotora nastalu tijekom proizvodnje samog stroja.

2. Pogrešna pretpostavka: Montaža senzora na sve elektromotore ugrađene na promatranom postrojenju će riješiti problem praćenja stanja. Prije nego se upustimo u ovakav pothvat, treba razmotriti neke činjenice: jesu li baš svi elektromotori na tom postrojenju kritični za proizvodni proces?

Koji elektromotori imaju najveću stopu kvarova unazad posljednjih godina? Bez rada kojih elektromotora imamo višednevni zastoj postrojenja i velike proizvodne gubitke?

Koje tehnike održavanja primjenjujemo i koliko su uspješne? Nakon što smo odgovorili na ova pitanja, razmislimo još jednom o postavljanju senzora na baš svaki elektromotor.

Najbolji pristup održavanju elektromotora praćenjem stanja je strateški prema važnosti svakog pojedinog elektromotora za proizvodni proces i postrojenje u cjelini.

Nabava i montaža velikog broja senzora odjednom je skup pothvat i povećava kompleksnost postrojenja te dovodi do prikupljanja prevelike količine podataka istovremeno.

Podatke treba analizirati, što opet zahtijeva vrijeme i angažman stručnog djelatnika. Je li nam tolika količina podataka zaista potrebna?

Umjesto montaže senzora na ležajeve manje bitnih elektromotore, krenite s analizom prethodno zabilježenih i otklonjenih kvarova unazad proteklih n godina, provjerite dnevno rutinsko održavanje koje provode djelatnici na postrojenju i vidite ima li nepravilnosti.

Odredite koji dijelovi/strojevi su češće imali kvarove, npr. elektromotore koji su češće bili na premotavanju te usmjerite povećane napore na preventivno održavanje prije nego ih stavite na listu kandidata za ugradnju senzora.

3. Pogrešna pretpostavka: Potrebno je kontinuirano praćenje stanja u realnom vremenu za sve elektromotore. Učestalost prikupljanja podataka pomoću senzora varira od stroja do stroja tijekom vremena.

Iako elektromotori koji su u prošlosti pokazali problematično ponašanje ili su strateški za postrojenje trebaju imati kontinuirano bilježenje radnih parametara u elektronskom obliku, postoji sasvim pristojan broj elektromotora za koje je dovoljno jednom dnevno/tjedno/mjesečno bilježiti radne parametre poput temperature i vibracija.

Senzore se može namjestiti tako da aktiviraju alarm ako dođe do naglog poremećaja ili isključe stroj iz rada.

U brojnim postrojenjima učestalost očitanja radnih parametara pomoću senzora se smanjuje nakon završetka perioda prvog puštanja u rad.

Na početku se detaljno i često prate podaci o radu radi otkrivanja nepravilnosti i usporedbi kako se ponaša elektromotor prilikom promjene radnog opterećenja i procesnih uvjeta.

Također, naša percepcija kako izgleda trend promjene podataka za ispravan elektromotor se mijenja s vremenom. Jednom kada stvorite bazu podataka za svaki elektromotor na postrojenju, učestalost prikupljanja podataka se može smanjiti.

4. Pogrešna pretpostavka: Opremanje svih elektromotora na postrojenju senzorima će smanjit godišnji trošak popravaka. Idemo sada detaljnije vidjeti kako se ostvaruje ušteda na održavanju nakon ovakvog pothvata.

U prvoj godini kada ugradite senzore, vi ste zapravo na gubitku jer osim redovnog održavanja i sanacije kvarova još morate pokriti trošak investicije u nabavu i ugradnju senzora, povezivanje kabelima i spajanje na upravljački sustav postrojenja, puštanje senzora u rad, umjeravanje, podešavanje i ostale potrebne radove da bi sve funkcioniralo kako treba.

U drugoj godini ćete intenzivno prikupljati podatke, analizirati trendove i stvarati bazu podataka uz određivanje „uzorka ponašanja“ svakog elektromotora.

Neke kvarove ćete predvidjeti analizom trenda, neke nećete i opet ćete na kraju godine imati troškove popravaka i zamjene rezervnih dijelova te troškove rada djelatnika zaduženih za analiziranje, podešavanje i popravke elektromotora te početak otplate amortizacije za novu opremu.

Tek 3 do 5 godina nakon što ste investirali u senzore, marljivo prikupljali i analizirali podatke, uspostavili kontinuirani režim kvalitetnog preventivnog i prediktivnog održavanja zahvaljujući rigoroznom praćenju stanja i angažmanu svih potrebnih djelatnika, tek onda možete početi računati uštede koje ste ostvarili zahvaljujući početnoj investiciji.

Kombiniranjem nekoliko vrsta podataka razvit ćete bolje razumijevanje rada elektromotora i načina kako se mijenja zbog promjene procesnih uvjeta na postrojenju.

Npr. ako ugradite senzor za mjerenje brzine vrtnje, senzor za mjerenje vibracija i senzor za mjerenje temperature, promatranjem trenda na krivuljama dobit ćete detaljnu sliku zašto je došlo do povećanja temperature kada su porasle vibracije na ležajevima i kako se istovremeno mijenjala brzina vrtnje uz promjenu radnog opterećenja.

Svi prikupljeni podaci su vlasništvo vaše tvrtke i niste ih dužni pokazati proizvođaču elektromotora.

Automatizirana analiza primjenom IoT smanjuje potrebu za angažmanom proizvođača opreme te aktivira alarme samo kada je prisutan ozbiljan problem.

Potrebno je sustav programirati tako da aktivira alarme dovoljno rano kako biste imali dovoljno vremena na raspolaganju za planiranje i izvršavanje preventivne zamjene dijelova ili preventivnog popravka.

Međutim, s vremena na vrijeme dobro je posavjetovati se s proizvođačem elektromotora i ustupiti mu određene podatke te zatražiti da doda vrijednost vašoj opremi tako što će dostaviti besplatnu analizu dobivenih podataka i predložiti preventivne aktivnosti koje vi sami do sada niste uzeli u obzir.

Kako pratite stanje elektromotora? Koje pretpostavke ste imali i jesu li se pokazale točnima u praksi? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

12 Najčešćih znakova oštećenja odrivnih ležajeva

U prethodnom članku upoznali smo se s elementima pravilnog podmazivanja i osnovama konstrukcije aksijalnih odrivnih ležajeva sa samopodesivih segmenata, koji uz pravilno održavanje mogu imati dugi životni vijek. Međutim, svi su elementi strojeva podložni trošenju i habanju kada se poremete njihovi radni uvjeti tijekom duljeg vremenskog perioda. Danas ćemo vidjeti koja su najčešća oštećenja odrivnih ležajeva, znakove po kojima ćemo ih prepoznati te koje korektivne radnje primjeniti kako bismo spriječili da dođe do oštećenja ili sanirali oštećenja nakon što se dogode.

Neka od opisanih oštećenja se javljaju pojedinačno, a ponekad dolazi do kombinacije dvaju ili više tipova oštećenja zbog sličnih uzroka, npr. trošenja, dubokih ogrebotina i abrazije, gubitka uljnog filma uz djelovanje preopterećenja i sl. Brzina vrtnje na obodu odrivnog ležaja se kreće od 30 m/s do 100 m/s pri čemu tlak na površini ležaja iznosi 0,1 bar do 30 bar i ove radne uvjete treba uzeti u obzir pri analizi nastalih oštećenja.
Krenimo redom:

1. Trošenje metala se odražava na površinama koje su bile u međusobnom kontaktu, mijenja se boja na površini i nastaju udubljenja. Trošenje je posljedica povećanih (prevelikih vibracija) kroz dulje vrijeme, djelovanja prevelikog opterećenja na segmente te smanjenja kontaktne površine koja nosi opterećenje. Nastala oštećenja se otklanjaju prelijevanjem odrivnih segmenata novim slojem bijelog metala i strojnom obradom na potrebnu debljinu, ustanoviti gdje dolazi do preopterećenja i zašto te nastojati smanjiti preopterećenje te ponovno centrirati stroj i otkloniti uzrok povećanih vibracija.

2. Erozija se prepoznaje po nastalim urezima na površini bijelog metala koji se protežu u smjeru rotacije ležaja ili po tragovima trošenja. Eroziju uzrokuje djelovanje čestica metala ili prljavštine koje se zateknu u uljnom filmu i stružu po površini bijelog metala te velika brzina strujanja fluida čime se drastično smanji debljina uljnog filma i posljedično, nosivost opterećenja.

Eroziju možemo spriječiti filtriranjem i ispiranjem sustava podmazivanja prije nego se stroj pokrene u rad, redovitom zamjenom mrežice/uloška filtera te saniranjem odrivnih segmentata na način da se preliju bijelim metalom i potom strojno obrade na potrebnu debljinu.

3. Duboke ogrebotine ili risevi na površini nastaju u vrlo kratkom vremenu kao posljedica struganja krupnijih metalnih čestica ili prljavštine po bijelom metalu. Vratila izrađena od legura koje u svom sastavu sadrže krom ili mangan u udjelu od 2% do 14% nisu kompatibilni sa bijelim metalom, dok će uljna emulzija zbog prisustva vode dovesti do nastanak tankog sloja oksida na površini. Provjerite od kojeg su materijala načinjeni vratilo, odrivni prsten i odrivni segmenti, danas je to moguće primjenom PMI metode ili laboratorijskom analizom strugotine materijala. Ako analiza pokaže nekompatibilnost, zamijenite vratilo ili odrivni ležaj sa drugima izrađenim od odgovarajućih materijala.

4. Abrazija se javlja u obliku paralelnih ogrebotina uz obod odrivnog segmenta koje se pogoršavaju tijekom vremena. Uzrokuju je čestice metala ili prljavštine koje imaju veći promjer nego što je debljina uljnog filma. Kroz nastale ogrebotine ulje „bježi“ pa se smanjuje debljina uljnog filma. Obavezno redovito kontrolirajte čistoću ulja, redovito mijenjajte uloške filtera te izmijenite cjelokupnu količinu ulja pri svakom servisu stroja uz ispiranje sustava podmazivanja.

Slika 1.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 1. – 4.

5. Zamor materijala odrivnog ležaja uzrokuje preveliko dinamičko opterećenje, pregrijavanje tijekom rada, necentričnost, visoke vibracije ili pogrešna montaža. Prepoznaje se po sitnim uzdužnim pukotinama na površinama bijelog metala odrivnih segmenata na mjestu gdje je djelovalo opterećenje. Pukotine se ne šire u dubinu. Spriječavanje zamora materijala je zapravo spriječavanje djelovanja prevelikog dinamičkog opterećenja, pravilna montaža ležaja, izbor ležaja koji podnosi veće radno opterećenje te pravilno centriranje stroja.

6. Točkasta elektro korozija (pitting) se primjećuje u obliku velikog broja malih jednoliko raspoređenih rupica (udubljenja) koncentriranih na određenom dijelu površine bijelog metala odrivnog ležaja te na vratilu stroja, najčešće tamo gdje je uljni film bio pretanak da stvori izolaciju. Dolazi do pojave elektrostatičkog naboja između vratila i ležaja te stvaranja elektromagnetskih struja zbog vrtnje vratila. Potrebno je provjeriti uzemljenje stroja, kvalitetu ulja za podmazivanje i pregledati ležajno kućište za slučaj da se u njemu kondenzira vlaga te stvara emulziju koja narušava kvalitetu ulja smanjujući sposobnost uljnog filma da stvori dovoljno debeo sloj izolacije.

7. Mjehuri na površini bijelog metala su posljedica izdvajanja vodika iz kristalne rešetke i njihovo gomilanje na granicama kristalnih zrna, pri čemu dolazi do mehaničkog pucanja veze. Površina bijelog metala se mora prebrusiti, preliti novim slojem bijelog metala i strojno obraditi na potrebnu debljinu.Potrebno je provjeriti sastav materijala od kojeg je odrivni ležaj izrađen.

8. Necentričnost ležaja je uzrokovana koncentracijom radnog opterećenja na samo jednoj strani odrivnog ležaja, aksijalnim pomakom između centralne osi ležaja i vratila, necentrično ugrađenim kućištem ili necentrično postavljenim vratilom. Posljedice se primjećuju na odrivnim segmentima koji budu istrošeni samo s jedne strane, one na kojoj je radno opterećenje djelovalo većim intenzitetom, lokaliziranog trošenja bijelog metala, povećane temperature ležaja i zamora materijala na dijagonalno suprotnim strana od onih na kojima je djelovalo povećano opterećenje.

Necentričnost spriječavamo tako da demontiramo ležaj i ponovno ga montiramo pazeći i provjeravajući više puta centriranost pomoću komparatora. Ako se problem i dalje ponavlja, potrebno je razmotriti ugradnju drugačijeg tipa ležaja koji će biti otporniji na pojavu necentričnosti, npr. samopodešavajući klizni ležaj.

Slika 2.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 5. – 8.

9. Pregrijavanje se primjećuje po naslagama smeđe boje nalik na lak na površinama gdje je djelovala visoka temperatura, promjenama boje čelika i lokaliziranih sitnih pukotina. Uzroci pregrijavanja odrivnog ležaja su prevelika brina vrtnje ili preveliko radno opterećenje, nestanak uljnog filma, previsoka temperatura ulja, nedovoljna zračnost i nedostatak hlađenja. Pregrijavanje ćemo spriječiti redovitim čišćenjem hladnjaka ulja, povećanjem protoka ulja te povećanjem nosivosti ležaja.

10. Cikličko grijanje/hlađenje ostavlja na površinama odrivnih segmenata reljefni uzorak, pri čemu dolazi do pukotina na granicama metalnih zrna. Uzroci su ponavljajuća izloženost naglim promjenama temperature koja uzrokuju ekspanziju kristalnih rešetki u bijelom metalu ili povećana koncentracija kositra u bijelom metalu, s obzirom da kositar nema dobru termičku stabilnost. Preporučuje se izbjeći izlaganje odrivnog ležaja naglim promjenama temperature tijekom rada te preliti segmente novim slojem bijelog metala poznatog kemijskog sastava (ovo rješenje je relativno brzo, cjenovno pristupačno u usporedbi sa kupovinom novih segmenata i kao što ćete primjetiti kroz ovaj članak, pomaže u brojnim situacijama).

Slika 3.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 9. – 12.

 11. Djelovanje preopterećenja je vidljivo po dubokim risevima na površni ležaja, udubljenjima i kružnim tragovima na obodu odrivnih segmenata. Preopterećenje je posljedica rada pri uvjetima izvan konstrukcijski dozvoljenih, nedostatka odgovarajuće debljine uljnog filma, previsoke temperature ulja, neodgovarajuće viskoznosti ulja ili pogrešne zračnosti. Preopterećenje odrivnog ležaja ćemo spriječiti tako da provjerimo postojeću nosivost i radne uvjete, ugradimo ležaj koji je konstrukcijski odgovarajući da može podnijeti radno opterećenje ili povećamo kapacitet nošenja radnog opterećenja.

12.  Gubitak uljnog filma uzrokuje nedovoljna količina ulja za podmazivanje ili ulje neodgovarajućeg viskoziteta, distorzija odrivnih segmenata ili naglo povećanje radnog opterećenja prilikom pokretanja stroja. Posljedice gubitka uljnog filma se vide u obliku polirane površine ležaja, posebno bijelog metala te nedostatka pukotina. Osnovni način spriječavanja oštećenja je osigurati dovoljnu količinu ulja za podmazivanje odgovarajućeg viskoziteta te prije montaže provjeriti geometriju odrivnih segmenata jesu li površine ravne i pravokutne.

Koja oštećenja odrivnih ležajeva ste susretali? Koji su bili uzroci oštećenja? Podijelite iskustva u komentarima!

10 razloga zašto vam je elektromotor zaribao…i kako ih spriječiti

Svaki stroj s vremenom doživi kvar. Intenzitet i učestalost pojave kvara će uvelike ovisiti o kvaliteti i dostatnom održavanju koje je provedenom u prethodnom razdoblju.

Elektromotori nisu iznimka po tom pitanju te danas razmatramo najčešće razloge kvarova kod elektromotora izazvanih zakazivanjem ležajeva, znakove porijekla kvara i načine kako ih spriječiti.

1. Pogrešan način montaže

Ležajevi se ispravno montiraju pod djelovanjem sile, tj. tako da ostvare čvrsti dosjed s vratilom. Posljedica pogrešne montaže ležaja manifestira se u vidu nejednolikog trošenja površina ležaja ili njegovih elemenata, povećanjem temperature u radu, zamorom materijala te preranim otkazivanjem ležaja.

Nepravilna montaža uključuje primjenu prevelike sile na vanjski/unutarnji prsten, montažu ležajeva u kućište uprešavanjem unutarnjeg prstena, montažom tako da je ležaj na vratilu u labavom dosjedu, necentrično smješten u kućištu ili u neadekvatnom položaju na sjedištu.

Sila potrebna za montažu ležaja se povećava ovisno o veličini ležaja. Pravilna montaža može biti na toplo, tako da se ležaj prvo jednoliko zagrije do 90°C na uređaju za grijanje, a potom navuče na vratilo.

Postepenim hlađenjem ležaj se „skupi“ i formira čvrsti dosjed s vratilom. Treba izbjegavati prenaglo grijanje ili hlađenje zato što će dovesti do oštećenja kristalne strukture metala od kojeg je ležaj izrađen i uzrokovati deformacije dimenzija kaveza, kuglica, unutarnjeg ili vanjskog prstena.

Drugi način je montaža ležaja na hladno i primjenjuje se za ležajeve promjera do 100 mm, kada se na vratilo nanese malo maziva, potom se ležaj prvo postavi na vratilo rukama, potom se upotrebom posebnog alata na ležaj jednoliko djeluje silom kako bi nasjeo na osovinu, što je prikazano na slici 1.

Ako se silom djeluje isključivo na vanjski prsten ili isključivo na unutarnji prsten, riskira se oštećenje ležaja zato što se sila prenosi na nosive elemente.

Slika 1. Smjerovi djelovanja sile prilikom montaže ležaja (izvor)

2. Korozija

Prisutnost vlage, kiseline, emulzije ili kondenzata nastalog uslijed prenagle promjene vanjske ili unutarnje temperature uzrokuju nastanak korozije na elementima ležaja koja ima abrazivno djelovanje.

Kada demontirate korodirani ležaj, na njemu ćete vidjeti smeđe mrlje ili naslage.

Također, nije isključena pojava vibracija u radu jer korozivne naslage uzrokuju debalans. Može se javiti i povećana zračnost u radijalnom smjeru.

Pobrinite se da u ležajno kućište ne dospije vlaga, koristite zatvoreni tip ležajeva ili razmotrite ugradnju dodatnih brtvi na ulazu u ležajno kućište.

U ovakvoj situaciji treba se konzultirati s proizvođačem elektromotora. Obavezno nabavljajte ležajeve izrađene od nehrđajućeg čelika proizvedene od provjerenih proizvođača.

3. Necentriranost

Savijeno vratilo, deformirana skošenja, stanjenje vratila na području ležajeva, labavi dosjedi i neodgovarajuće uvrtanje matice mogu dovesti do necentričnosti i pregrijavanja rijekom rada.

Nije isključena niti pojava povećanih vibracija.

Tijekom svakog servisa elektromotora potrebno je balansirati vratilo i temeljito ga pregledati u potrazi za tragovima oštećenja te dimenzionalno kontrolirati promjere na mjestima ugradnje ležajeva.

4. Oštećenja zbog djelovanja struje

Stalni prolazi izmjenične ili istosmjerne struje, čak manjeg napona, mogu dovest do oštećenja ležajeva.

Ovakva oštećenja se vide na ležaju u obliku paralelnih tragova smeđe boje na kavezu ili na čitavom obodu prstena. Za sprječavanje ovog kvara potrebno je pravilno uzemljiti elektromotor.

5. Neodgovarajuće skladištenje i rukovanje ležajevima elektromotora

Neodgovarajuće skladištenje ostavlja ležajeve elektromotora izloženim prašini i vlazi. Skladištenje u prisutnosti visokih temperatura dovodi do razlaganja masti kojom je ležaj konzerviran.

Neprikladno rukovanje ležajevima tako da ih se ostavlja u otvorenim kutijama bez namjere za montažu izleže ležajeve uvjetima okoline i nastanku korozije.

Obavezno se treba pridržavati uputa proizvođača za skladištenje i rukovanje ležajevima.

6. Nije bilo odgovarajućeg podmazivanja

Prema statistikama, do 80% kvarova na elektromotorima čini otkazivanje ležajeva zbog nedovoljnog ili neodgovarajućeg podmazivanja o čemu je bilo govora u prethodnom članku.

Kada se demontiraju ležajevi koji su zaribali, potražite na nosivim elementima (kuglice ili valjčići) tragove promjene boje (smeđe ili ljubičasto), tragove istrošenosti ili pregrijavanja, ovi tragovi će vam biti pokazatelj da nije bilo dovoljno maziva ili se mazivo razgradilo pod utjecajem temperature.

Koristite odgovarajuće mazio prema preporuci proizvođača elektromotora, izbjegnite gubitke maziva i dopunjujte ga prema predviđenom intervalu podmazivanja.

Stalno naglašavam važnost pravilnog podmazivanja i više informacija ćete naći u članku 1. i članku 2. koje možete primijeniti kako biste ubuduće spriječili zaribavanje ležajeva kod elektromotora.

Vanjski izvor vibracija može uzrokovati kotrljanje kuglica u kavezu kada elektro motor nije u radu, što dovodi do bržeg trošenja maziva.

Ležaj kao takav ostaje u mirovanju pa nema samopodmazivanja i određeni dijelovi ležaja ostanu suhi. Kada se elektromotor uključi u rad može doći do oštećenja na ležaju koje se manifestira kao linearni tragovi trošenja u aksijalnom smjeru (pruge ili ogrebotine).

Da biste spriječili rad ležaja na suho, utvrdite i otklonite uzrok vanjskih vibracija koje djeluju na elektromotor tj. na nosive elemente ležajeva. Koristite mazivo čiji kemijski sastav ima aditive protiv trošenja.

Prevelika radna temperatura u kombinaciji s neodgovarajućim podmazivanjem će dovesti do pregrijavanja.

Visoke temperature dovode do razdvajanja maziva na bazno ulje i dodatke, ulje počinje istjecati kroz dostupne otvore i gubimo učinkovitost maziva da odvodi toplinu.

Nagli skokovi temperature mogu dovesti do oksidacije masti kada se mast razdvaja na ulje i aditive, pri čemu ostaje samo suha sapunasta komponenta.

Potrebno je osigurati hlađenje tj. odgovarajuće odvođenje topline i redovito vršiti inspekciju termovizijskom kamerom.

7. Zamor materijala

Prečesto preopterećenje ležajeva tijekom rada, korištenje ležajeva nakon što je prošao radni broj sati nakon kojeg je predviđena zamjena prilikom generalnog servisa elektromotora ili prečvrsto montiran unutarnji prsten mog dovesti do zamora materijala.

Zamor se očituje u brojnim sitnim pukotinama u materijalu te nestankom čestica metala s površina obaju prstena ili nosivih elemenata.

Gubitak čestica metala s površina se ubrzava s vremenom i očituje u vidu povećane buke i vibracija zbog debalansa.

Kvar je moguće spriječiti praćenjem radnih sati elektromotora, pravovremenim generalnim servisima uz obaveznu zamjenu ležajeve te primjenom praćenja stanja opreme koje sam opisivala u prethodnom članku.

8. Neodgovarajući dosjed

Kada je ležaj previše napregnut prilikom dosjedanja, doći će do povećanog opterećenja nosivih elemenata.

Pri radnoj temperaturi će se smanjiti zračnost u radijanom smjeru. S druge strane, ako je ležaj u labavom dosjedu doći će do mikro kretanja između dijelova ležaja.

Ovaj problem se očituje u tragovima istrošenosti na pojedinim dijelovima kaveza, pregrijavanju ležajeva ili pukotinama koje se pružaju u aksijalnom smjeru na unutarnjem prstenu. Ležaj u labavom dosjedu tijekom rada stvara pojačanu buku.

Važno je montirati odgovarajući ležaj prilikom zamjene i paziti na njegovo dosjedanje na vratilu.

U korisničkom priručniku proizvođač daje oznaku ležaja kojeg treba zamijeniti te smjernice za zamjenu.

9. Prisutnost nečistoće

Nemoguće je 100% spriječiti ulazak čestica nečistoće u prostor ležajnog kućišta tijekom rada elektromotora.

Nečistoća se javlja u obliku prašine, prljavštine, sitnih metalnih krhotina ili čestica koje dospiju u ležajno kućište preko prljavih ruku ili alata.

Kada je onečišćenje uzrok oštećenja ležajeva na elektromotoru, na elementima ležaja ćete vidjeti udubljenja ili duboke riseve, dok će prethodno mjerenje vibracija pokazati povećanje vibracija van dozvoljenog područja.

Pobrinite se da svaki put prilikom zamjene ležajeva alat bude čist, mazivo svježe iz novo otvorenog pakiranja, mazalica za ubrizgavanje mora biti čista i tijekom rada koristite rukavice ili se pobrinite da na rukama nemate sitnih čestica metalne strugotine.

10. Preveliko radno opterećenje

Tijekom rada može doći do prevelikog opterećenja elektromotora radi promjene proizvodnih uvjeta, varijacija u radu pogonjenog stroja ili neplaniranog povećanja proizvodnje.

Posljedično, dolazi do preopterećenja ležajeva, pri čemu se na njihovim nosivim elementima pokazuju tragovi trošenja, promjena boje uslijed pregrijavanja i zamor materijala.

Preopterećenje se može spriječiti učinkovitijim planiranjem radnih uvjeta, praćenjem proizvodnog procesa, praćenjem stanja pogonjenog stroja, korištenjem snažnijeg elektromotora ili upotrebom ležajeva veće nosivosti.

Koje uzroke kvarova elektromotora ste do sada susreli? Kako ste ih defektirali? Jeste li otklonili ponavljajuće uzroke? Podijelite iskustva u komentarima!

7 načina održavanja elektromotora

Održavanje elektro opreme zahtijeva redovito planiranje i inspekcije.

Planirani periodični pregledi će otkriti potencijalni kvar i spriječiti havarije većih razmjera koja će ostaviti elektromotor van funkcije dulje vrijeme.

Dnevni obilasci i pregledi elektromotora od strane pogonskog osoblja služe provjeri jesu li prisutni početni znaci otkazivanja npr. ležajeva kada se zamijeti “drugačiji“ zvuk u radu stroja ili osjeti miris nagorjele izolacije, pregrijavanje u radu stroja zbog opterećenja, povećanje vibracija (elektromotor „trese“ u radu) ili prisutnost dima i iskri.

Tijekom godina, uređaji za kontrolu rada elektromotora su se razvili od jednostavnih ormarića s osnovnim elektromehaničkim sklopkama, prekidačima strujnog kruga i releja do kompleksnih računalno upravljanih panela koji uključuju frekvencijske pretvarače.

Uređaj za kontrolu rada elektromotora ga pokreće i zaustavlja, može mijenjati njegov smjer vrtnje, regulirati brzinu vrtnje ovisno o radnom opterećenju, kontrolirati okretni moment i zaštititi elektromotor od električnog preopterećenja i grešaka.

Danas razmatramo načine održavanja elektromotora koji doprinose produljenju radnog vijeka i radu bez poremećaja te pravovremenom otkrivanju kvarova i spriječavanju havarija.

     1. Vizualni pregled otkriva uzroke početnih nepravilnosti u radu. Sve nepravilnosti zabilježite u dnevnik praćenja rada elektromotora. Ako elektromotor radi u težim uvjetima, kada se rastavi imat će naslage prašine ili tragove korozije na dijelovima.

Tragove pregrijavanja je moguće zamijetiti na namotajima. Releji i priključci moraju biti čisti i bez tragova hrđe. Istrošenost dijelova može dovesti do problema s komutatorom.

Tada treba pregledati komutator u potrazi za tragovima ogrebotina, udubljenja ili utora te zamijeniti četkice radi očuvanja mehaničke cjelovitosti uz pregled rotora, statora,namotaja i vratila.

      2. Mjerenje vibracija ukazuje na predstojeći mehanički kvar poput debalansa vratila ili oštećenih kaveza ležajeva, prejako nategnutih remena ili necentriranosti agregata.

Elektromotor se može ispitati radom „u prazno“ kada se uklone remeni ili spojka pa elektromotor radi bez opterećenja. Ponekad problemi električne prirode mogu uzrokovati povećane vibracije poput labavih ili oštećenih unutarnjih dijelova ili problema s priključcima.

      3. Infracrvena termografija je tehnika pregleda stroja pri punom radnom opterećenju pomoću infracrvene kamere i analize snimljenog stanja. Svi strojevi u radu proizvode toplinsku energiju i imaju normalnu termovizijsku snimku te maksimalne dozvoljene radne temperature.

Promjene količine topline se očitiju na termovizijskoj snimci koja otkriva mjesta olabavljenih spojeva, loših priključaka, debalansa, preopterećenja i pregrijavanja, nedovoljnog hlađenja, problema s izolacijom i degradaciju materijala od kojeg je izrađen stator.

      4. Pregled elektromotora kada nije pod naponom zahtijeva isključenje iz mreže, izoliranje i pripremu za pregled. Ako se tijekom pregleda otkriju oštećenja, potrebno ih je otkloniti prije ponovnog pokretanja elektromotora u rad.

       5. Održavanje nakon kvara podrazumijeva otpajanje elektromotora te provjeru ima li prisutnog napona pomoću multimetra prije početka radova na otklanjanju kvara.

Uz sveobuhvatan popravak elektromotora obavezno treba pregledati i kontrolni panel, spojeve i priključke u trafo stanici te zaštitu od preopterećenja.

      6. Ispitivanje ožičenja se provodi nakon pregleda i zamjene oštećenih dijelova kako bi se utvrdile nepravilnosti ili kvar.

Tragovi gorenja ili pukotine u ožičenju uz miris gorenja ukazuju na preopterećenje u radu. Ispitivanje uključuje rastavljanje elektromotora. Prematanje i ispitivanje izolacije ožičenja otkrivaju razinu otpora.

     7. Provjera ležajeva ispitivanjem razine vibracija i buke ukazuje na problem neodgovarajućeg podmazivanja, nakupine nečistoća te istrošenost.

Ako je tijekom rada elektromotora kućište na mjestu ležajeva pretoplo na dodir, to može značiti kako ležajevima nedostaje masti ili se stroj pregrijava u radu. Održavanje ležajeva se razlikuje ovisno o tipu ležajeva i vrsti elektromotora.

      Za kraj, pripremite kontrolnu listu za redovite preglede elektromotora.

Slijedite upute i preporuke proizvođača za održavanje elektromotora, podmazujete ležajeve i omogućite neometan rad pri čemu elektromotor treba imati dobru ventilaciju, odgovarajući napon i jačinu struje.

Sve izvedene preglede i rezultate čuvajte u izvještajima i arhivirajte za buduće potrebe.

Zabilježite i podatke o popravcima, zamijenjenim rezervnim dijelovima, rezultatima ispitivanja i pronađenim kvarovima.

Na koji način održavate elektromotore? Podijelite svoja iskustva u komentarima!