В этой статье будет описано развитие использования тепловизионной камеры на бумажной фабрике. Цель состоит в том, чтобы показать, как легко перейти на более высокий уровень технического обслуживания, используя технику, которая некоторое время назад была совершенно недоступна для этой области, а теперь может стать движущей силой качества производства.
Еще три года назад термографические измерения на безымянной бумажной фабрике были проведены сторонней фирмой, которая также раз в год проводила осмотр распределительных щитов, установленных на всем предприятии.
Инспекторы всегда находили горячие точки, которые требовали устранения. Затем этот ремонт выполняли электромонтеры по обслуживанию и ремонту электрооборудования бумажной фабрики. Но всегда были вынуждены снова вызывать инспекторов для проверки каждого места после ремонта. Это означало проблему - дополнительные расходы.
Непроведение дообследования после ремонта привело к тому, что на 40% отремонтированных мест были обнаружены дефекты, и это подтверждается статистикой. Поэтому был необходим последующий осмотр ремонта с помощью тепловизионной камеры (тепловизора).
Бумажная фабрика работает 24 часа в сутки, семь дней в неделю, и непредвиденные перерывы в производстве очень раздражают. Во-первых, нужно было чаще, чем раз в год, проверять распределительные щиты, контролировать другие детали до и после ремонта, устанавливать базовый уровень для нового оборудования.
Поэтому завод приобрел собственную тепловизионную камеру — в данном случае Fluke Ti30. Поставщик камеры обучил сотрудника, ответственного за надежность производства, до уровня термографиста. Он стал просматривать устройство непрерывно, по мере необходимости.
Что после ремонта - дальнейшее использование камеры
Даже после приобретения собственной камеры бумажная фабрика по-прежнему пользуется услугами внешней фирмы для контроля распределительных щитов раз в год не потому, что камера не подходит, а потому, что этот метод сокращает время проверки.
За одну неделю они проверяют почти 5000 объектов, но до того, как на целлюлозно-бумажном комбинате появилась собственная камера, более 30% замеров были неадекватными или после ремонта ситуация на объекте ухудшилась.
Этот недостаток был результатом недостаточной связи между внешним персоналом и интерпретации результатов измерений на стороне технического обслуживания бумажной фабрики, что было вызвано отсутствием у обслуживающего персонала опыта в считывании термограмм.
Теперь обслуживающий персонал делает все необходимое: от выявления проблемы, ее понимания до ее устранения и проверки. Поскольку тепловизионная камера также отслеживает несоответствующее накопление тепла в зоне критических процессов.
Мониторинг электродвигателя
Благодаря своей простоте электродвигатели являются одними из самых надежных электрических устройств. Однако, как и у любой другой машины, срок их службы зависит от многих факторов. Как они эксплуатируются, как защищены от воздействия окружающей среды, подходят ли они по своей конструкции для данного вида нагрузки и т.д.
Чтобы электродвигатель работал надежно и не удивлял нас поломкой в самый неподходящий момент, помимо соблюдения заданных условий эксплуатации его необходимо регулярно проверять.
В настоящее время можно очень удобно и эффективно проверять температуру, используя бесконтактный метод проверки состояния с помощью тепловизионной камеры.
После приобретения тепловизионной камеры бумажная фабрика продолжает совершенствовать процедуры теплового контроля. Изначально рабочие использовали камеру по принципу существенных исключений из нормы — то есть искали места с очень разной температурой.
Тот, кто проходит мимо электродвигателя и замечает, что он горячий, немедленно сообщает об этом в службу электриков, которая тут же проводит замеры тепловизором и выясняет, где и почему возникла проблема в электродвигателе.
При дальнейшем обнаружении вибраций или дисбаланса в муфтах электродвигателя специалист по техническому обслуживанию снова измерит горячие точки с помощью тепловизионной камеры и проверит, возникают ли вибрации в муфте или в двигателе. Таким очень простым и практичным способом они постепенно получают представление о состоянии электродвигателей.
Температура двигателя является важным показателем его состояния и качества. Любое повышение температуры, в том числе кратковременный перегрев, обмотки двигателя на 10 °С сверх рекомендованной изготовителем температуры сокращает срок его службы на 50 %.
Бумажная фабрика имеет около 3000 двигателей мощностью от сотен ватт до сотен киловатт. Даже если выйдет из строя только небольшой двигатель насоса, вся партия бумаги может быть уничтожена или придется остановить всю машину.
Обслуживающий персонал принимает и ведет термографические записи двигателей, подлежащих ремонту. Это дает возможность провести контрольные замеры после ремонта и убедиться в правильности ремонта.
В одном случае повысилась температура двигателя большого водяного насоса. Никто не знал, насколько жарко было, но всем было очевидно, что при остановке электродвигателя машина останется без воды.
С помощью тепловизионной камеры было проведено несколько измерений. 140 °C было измерено в самой горячей части корпуса электродвигателя.
Техническая служба следила за этим электродвигателем в течение недели, пока не был установлен новый. По результатам этих замеров было принято решение обменять его раньше предусмотренного плана. Таким образом, электродвигатель не был полностью разрушен и его еще можно было отремонтировать и снова использовать.
Что и как проверять
Асимметрия напряжения на двигателе в 1 % вызывает асимметрию тока до 9 %, т. е. соответствующая часть обмотки двигателя нагревается больше остальных. Нагрев обмотки двигателя сокращает срок службы изоляции обмотки и приводит к выходу электродвигателя из строя. Различный нагрев отражается на температуре поверхности корпуса электродвигателя.
Асимметрия потребляемого тока также может проявляться неравномерным нагревом клемм электродвигателя. Однако это также может повлиять на переходное сопротивление клеммной колодки.
Асимметрия питания инвертора может проявляться увеличением тока в данной фазе инвертора до 15%. Это сместит рабочую точку выпрямительных элементов инвертора и повысит их температуру. Поэтому рекомендуется проверить распределение температуры на всех частях электропривода, начиная с клемм инвертора, внутреннего промежуточного контура и т.д. выходные клеммы преобразователя и заканчивается клеммами двигателя и подшипника электродвигателя.
Изменение температуры электропривода можно наблюдать с помощью тепловизионной камеры даже с большего расстояния. Такой осмотр должен быть первым этапом контроля привода, когда температура заданного места не измеряется точно, а используется осмотр тепловизионной камерой для выявления изменения состояния в данном месте недостаточно проводить один раз в год.
Интервал в один год слишком велик для тех изменений, которые происходят в накопителях в процессе их эксплуатации. Поскольку технология производства – это живой организм благодаря динамике работы и постоянным изменениям, тепловизионные проверки необходимо проводить на избранных приводах, то есть на тех, которые влияют на надежность производства, не реже одного раза в месяц, а то и чаще.
Необходимо следить за соответствующими изменениями, хранить и оценивать их. Для тех измерений, где на изображении очевидна большая разница температур необходимо оценить фактическую температуру и определить, не превышает ли она допустимые рабочие пределы для данного местоположения электропривода, например, максимальный рабочий диапазон температуры обмотки электродвигателя.
Здесь следует помнить, что температура поверхности всегда измеряется тепловизионной камерой и что внутренняя температура самой обмотки электродвигателя будет примерно на 10 °C выше, чем температура поверхности электродвигателя.
Кроме того, здесь также играет роль коэффициент излучения поверхности корпуса электродвигателя. Поэтому необходимо установить на камере соответствующий материал или его коэффициент излучения. Все тепловизионные камеры, подходящие для использования при обслуживании электроприводов, предлагают это.
Кроме того, при измерении температуры необходимо обращать внимание на правильную фокусировку на измеряемом месте. Изображение не в фокусе может иметь погрешность до 5°C.
Регулярно проверяя тепловое состояние электроприводов, можно выявить возможную его неисправность и вовремя заменить электродвигатель на исправный, а с меньшими затратами отремонтировать электродвигатель, чем если бы он эксплуатировался до тех пор, пока не сгорит.
Определение приоритетов
Обнаружение опасности не означает устранение опасности. Термографист должен решить, когда и как решить проблему, немедленно, как можно быстрее или при первой же возможности.
С одной стороны, немедленное устранение всех тепловых аномалий было бы очень неэффективно и дорого. А с другой стороны, температурный предел компонента также зависит от его работы. Именно поэтому рекомендуется классифицировать результаты проверок и разделить их на три класса приоритетности:
1. Серьезная проблема, требующая немедленного вмешательства.
2. Серьезная проблема, которая должна быть устранена в течение недели.
3. Проблема, которая должна быть устранена во время следующего планового выключения машины.
Для определения критериев приоритета обычно используются действующие нормы, тип конструкции установки, а также предыдущий опыт. Цель должна состоять в том, чтобы максимально эффективно эксплуатировать оборудование без перерывов и в то же время обеспечить наибольшую безопасность работы, объектов и окружающей среды.
Переход к методическому мониторингу электродвигателей
На следующем этапе совершенствования технического обслуживания и перехода к методическому контролю электродвигателей на предприятии будет проведена инвентаризация всех сцеплений, трансмиссий и других механических частей больших приводов.
Составляется список объектов для тепловизионного контроля и расписание для его провдения. Целью указанной деятельности является постепенное продление срока службы указанных компонентов и крупных двигателей.
Кроме того, будут сравниваться данные, полученные в результате визуального осмотра, тепловизионных изображений, измерений вибрации и анализа измерений тока в отдельных фазах двигателей и приводов.
Они будут храниться в новой системе инвентаризации для мониторинга условий эксплуатации. Система связывает измеренные данные с определенными частями устройства и сигнализирует обо всем, что не соответствует заранее определенные условия.
В будущем, после измерения с помощью тепловизионной камеры, местные технические специалисты смогут связать изображения камеры или протоколы измерений со всей производственной системой и ее частями и использовать полученные таким образом данные как для электрического, так и для механического обслуживания оборудования.
Объединив все измеренные данные, они также смогут прогнозировать возможные проблемы, намного эффективнее выявлять неисправности и в то же время продлевать срок службы контролируемых электродвигателей и механических частей.
А на ваше предприятии уже внедрено тепловидение для контроль состояния электродвигателей и другого важного электрооборудования?
Смотрите также: Причины неисправностей асинхронных двигателей и методы их устранения
Яков Кузнецов
