DIAGNOSTYKA ŁOŻYSK TOCZNYCH W SILNIKACH W WARUNKACH ICH PRZEMYSŁOWEJ EKSPLOATACJI

Podobne dokumenty
Statystyka przyczyn uszkodzeń łożysk tocznych wg producentów

EKSPLOATACJA I DIAGNOSTYKA SILNIKÓW INDUKCYJNYCH TRÓJFAZOWYCH KLATKOWYCH W PRZEMYŚLE

Bezpośrednie przyczyny awarii maszyn

Diagnostyka eksploatacyjna uszkodzeń napędów elektrycznych w przemyśle

DIAGNOSTYKA ŁOŻYSK TOCZNYCH SILNIKÓW ELEKTRYCZNYCH PRZY WYKORZYSTANIU METODY ANALIZY CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ ORAZ METODY DETEKCJI OBWIEDNI

Diagnostyka drganiowa łożysk tocznych

Cena netto (zł) za osobę. Czas trwania. Kod. Nazwa szkolenia Zakres tematyczny. Terminy

Napięcia wałowe i prądy łożyskowe w silnikach indukcyjnych

Struktura układu pomiarowego drgań mechanicznych

DIAGNOSTYKA DRGANIOWA MASZYN ELEKTRYCZNYCH

MONITORING STANU TECHNICZNEGO ZESPOŁÓW MASZYNOWYCH W PRZEMYŚLE DOŚWIADCZENIA WŁASNE

WIBROAKUSTYCZNE BADANIA WĘZŁÓW ŁOŻYSKOWYCH. Streszczenie

PRZEMYSŁOWE BADANIA DIAGNOSTYCZNE NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Detekcja asymetrii szczeliny powietrznej w generatorze ze wzbudzeniem od magnesów trwałych, bazująca na analizie częstotliwościowej prądu

WYKRYWANIE USZKODZEŃ W LITYCH ELEMENTACH ŁĄCZĄCYCH WAŁY

Diagnostyka silnika indukcyjnego z wykorzystaniem dostępnych napięć stojana

Tabela 3.2 Składowe widmowe drgań związane z występowaniem defektów w elementach maszyn w porównaniu z częstotliwością obrotów [7],

Diagnostyka drganiowa trakcyjnych maszyn elektrycznych - przykład asymetrii geometrii promieniowej między stojanem a wirnikiem

DIAGNOSTYKA EKSPLOATACYJNA USZKODZEŃ NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH W PRZEMYŚLE DOŚWIADCZENIA WŁASNE

Ćwiczenie Nr 5. Wibrometryczna diagnostyka przekładni. Analiza widma. 1. Miary sygnału wibrometrycznego stosowane w diagnostyce przekładni

MONITORING STANU TECHNICZNEGO NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH W PRZEMYŚLE DOŚWIADCZENIA WŁASNE

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Komputerowe projektowanie konstrukcji mechanicznych

Diagnostyka eksploatacyjna napędów elektrycznych w przemyśle cementowym. Zagadnienia wybrane. Część I

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ UKŁADU NAPĘDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM ŚREDNIEGO NAPIĘCIA POPRZEZ JEGO ZASILANIE Z PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

CHARAKTERYSTYKI EKSPLOATACYJNE SILNIKA INDUKCYJNEGO Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

Wibrodiagnostyka maszyn wolnoobrotowych

DIAGNOZOWANIE Ł O Ż YSKA ROLKI NAPINACZA PASKA ROZRZĄ DU SILNIKA SPALINOWEGO PRZY WYKORZYSTANIU DRGAŃ

DIAGNOSTYKA SILNIKA INDUKCYJNEGO Z WYKORZYSTANIEM DOSTĘPNYCH NAPIĘĆ STOJANA

KOMPLEKSOWA DIAGNOSTYKA EKSPLOATACYJNA NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH W PRZEMYŚLE CEMENTOWYM PRZYKŁAD APLIKACJI - CZĘŚĆ I

ZASTOSOWANIE RUCHOMEJ WARTOŚCI SKUTECZNEJ PRĄDU DO DIAGNOSTYKI SILNIKÓW INDUKCYJNYCH KLATKOWYCH

SYNTETYCZNE PRZEDSTAWIENIE WYNIKÓW BADAŃ

DIAGNOSTYKA SILNIKA INDUKCYJNEGO Z ZASTOSOWANIEM SYGNAŁU SKUTECZNEJ WARTOŚCI RUCHOMEJ PRĄDU CZĘŚĆ 2 ZASILANIE NIESYMETRYCZNE

AKUSTYCZNY DETEKTOR USZKODZEŃ SILNIKA INDUKCYJNEGO

PORÓWNANIE WYNIKÓW BADAŃ DIAGNOSTYCZNYCH ŁOŻYSK SILNIKA INDUKCYJNEGO POPRZEZ POMIARY WIBRACJI I PRĄDU STOJANA

Pruftechnik-Wibrem Page 1

PRZYPADKI KOMPLEKSOWEJ OCENY STANU TECHNICZNEGO IZOLACJI METODAMI PRĄDU STAŁEGO. Artur Polak BOBRME Komel

10. Wykrywanie doraźnych uszkodzeń łożysk tocznych metodami wibroakustycznymi

WYBRANE METODY BADAŃ MASZYN ELEKTRYCZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

!!!!!!!!!! WNIOSEK O PORTFOLIO: Automatyczna bezinwazyjna diagnostyka symetrii wirnika maszyn indukcyjnych. Autorzy: dr inż.

POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI DRGAŃ WŁASNYCH I REZONANSOWYCH MASZYN ELEKTRYCZNYCH W WARUNKACH ICH EKSPLOATACJI

9.Tylko jedna odpowiedź jest poprawna. 10. Wybierz właściwą odpowiedź i zamaluj kratkę z odpowiadającą jej literą np., gdy wybrałeś odpowiedź A :

Wykrywanie uszkodzeń łożysk tocznych i klatek wirników silników indukcyjnych w oparciu o sygnały akustyczne

WYKRYWANIE USZKODZEŃ W SILNIKACH INDUKCYJNYCH W OPARCIU O SYGNAŁY AKUSTYCZNE

DROGI PRZEPŁYWU PRĄDÓW ŁOŻYSKOWYCH W UKŁADACH NAPĘDOWYCH DUŻEJ MOCY ZASILANYCH NAPIĘCIEM SIECIOWYM

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

ANALIZA USZKODZEŃ SILNIKÓW WYSOKONAPIĘCIOWYCH PRĄDU PRZEMIENNEGO W ELEKTROWNIACH ZAWODOWYCH

ZWARCIE UDAROWE JAKO DIAGNOSTYCZNA METODA POBUDZANIA DO DRGAŃ SILNIKA INDUKCYJNEGO

ZASTOSOWANIE SYGNAŁU SKUTECZNEJ WARTOŚCI RUCHOMEJ PRĄDU STOJANA W DIAGNOSTYCE SILNIKA INDUKCYJNEGO PODCZAS ROZRUCHU

Rdzeń stojana umieszcza się w kadłubie maszyny, natomiast rdzeń wirnika w maszynach małej mocy bezpośrednio na wale, a w dużych na piaście.

WERYFIKACJA MODELU DYNAMICZNEGO PRZEKŁADNI ZĘBATEJ W RÓŻNYCH WARUNKACH EKSPLOATACYJNYCH

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI EKSPLOATACJI MASZYN

Laboratorium POMIAR DRGAŃ MASZYN W ZASTOSOWANIU DO OCENY OGÓLNEGO STANU DYNAMICZNEGO

Badanie trójfazowych maszyn indukcyjnych: silnik klatkowy, silnik pierścieniowy

Pomiary drgań. Obiektami pomiarowymi są silniki indukcyjne Wiefama STK90 S-2 o następujących danych znamionowych:

WPŁYW EKSCENTRYCZNOŚCI STATYCZNEJ WIRNIKA I NIEJEDNAKOWEGO NAMAGNESOWANIA MAGNESÓW NA POSTAĆ DEFORMACJI STOJANA W SILNIKU BLDC

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

Najwcześniejsze rozpoznanie

GEK/FZR-KWB/12488/2015. Rogowiec, r. 2. Zamawiający, PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna Spółka Akcyjna, działając na

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ UKŁADU NAPĘDOWEGO POMPY WODY ZASILAJĄCEJ DUŻEJ MOCY

Łożyska - zasady doboru

PROPOZYCJA ZASTOSOWANIA WYMIARU PUDEŁKOWEGO DO OCENY ODKSZTAŁCEŃ PRZEBIEGÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH

TECHNOLOGIA DIAGNOZOWANIA ORAZ ORGANIZACJA DIAGNOSTYKI W PRZEDSIĘBIORSTWIE ENERGETYCZNYM

Pomiary hałasu. Obiektami pomiarowymi są silniki indukcyjne Wiefama STK90 S-2 o następujących danych znamionowych:

WYBRANE ZAGADNIENIA DIAGNOSTYKI WIELOSTOPNIOWEJ PRZEKŁADNI ZĘBATEJ ZE STOPNIEM PLANETARNYM W UKŁADZIE NAPĘDOWYM KOPARKI KOŁOWEJ. 1.

ZWARTE PRĘTY ROZRUCHOWE W SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

Obsługa łożysk. Magazynowanie

Technologia diagnozowania oraz organizacja diagnostyki w przedsiębiorstwie energetycznym

WYKRYWANIE USZKODZEŃ ELEMENTÓW ŁOŻYSK TOCZNYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH NA PODSTAWIE ANALIZY WIDMOWEJ PRZYSPIESZENIA DRGAŃ

Konstrukcje Maszyn Elektrycznych

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

OCENA STOPNIA ZUŻYCIA ZESPOŁU WENTYLATORA NA PODSTAWIE POMIARU I ANALIZY DRGAŃ ŁOŻYSK

BADANIA EKSPERYMENTALNE SILNIKA INDUKCYJNEGO Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia I stopnia

PROBLEMY NIEKONWENCJONALNYCH UKŁADÓW ŁOŻYSKOWYCH Łódź, maja 1997 r.

Rys Samolot TS-11 Iskra z przyłączonym testerem diagnostycznym DIA-SO3

DOŚWIADCZENIA WŁASNE W DIAGNOSTYCE EKSPLOATACYJNEJ ZESPOŁÓW NAPĘDOWYCH KRYTYCZNYCH W PRZEMYŚLE

Silnik indukcyjny - historia

Specyfikacja techniczna do zapotrzebowania nr ELT/TME/000263/16

Instrukcja do ćwiczenia jednopłaszczyznowe wyważanie wirników

Trójfazowe silniki indukcyjne. serii dskgw do napędu organów urabiających kombajnów górniczych Wkładka katalogowa nr 11a

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 13/13

Najlepsze praktyki pomiarów przy wyszukiwaniu oraz usuwaniu awarii silników i sterowników

Zastosowanie analizy falkowej do wykrywania uszkodzeń łożysk tocznych

WSPÓŁCZYNNIK MOCY I SPRAWNOŚĆ INDUKCYJNYCH SILNIKÓW JEDNOFAZOWYCH W WARUNKACH PRACY OPTYMALNEJ

DIAGNOSTYKA SILNIKA INDUKCYJNEGO KLATKOWEGO WYKRYWANIE NIECENTRYCZNOŚCI

Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki stanu technicznego (w trybie online) elementów stojana turbogeneratora

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

BADANIA PORÓWNAWCZE SILNIKA INDUKCYJNEGO KLATKOWEGO PODCZAS RÓŻNYCH SPOSOBÓW ROZRUCHU 1. WSTĘP

Badanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego

ORGANIZACJA EKSPLOATACJI I DIAGNOSTYKI W PRZEDSIĘBIORSTWIE

ZASTOSOWANIE SKOSU STOJANA W JEDNOFAZOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

Prezentacja działalno

BADANIA GENERATORA INDUKCYJNEGO WZBUDZANEGO KONDENSATORAMI OBCIĄŻENIE NIESYMETRYCZNE

BEZCZUJNIKOWA DIAGNOSTYKA WIBRACYJNA MASZYN Z MAGNESAMI TRWAŁYMI BAZUJĄCA NA SYGNAŁACH WŁASNYCH

Ultradźwięki w diagnostyce i eksploatacji łożysk tocznych

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Transkrypt:

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 74/26 91 Sławomir Szymaniec Politechnika Opolska, Opole DIGNOSTYK ŁOŻYSK TOCZNYCH W SINIKCH W WRUNKCH ICH PRZEMYSŁOWEJ EKSPOTCJI DIGNOSTICS OF MOTOR ROING BERINGS IN CONDITIONES THEIR OF INDUSTRI EXPOITTION bstract:. This article describes the repeated reasons of motor damage in national industry, represented statistics of damage of motors and statistics reasons damage of rolling bearings. The paper presents the diagnostic methods in this for example the envelope analysis methods and measurement results of operating diagnostics. 1. Rodzaje uszkodzeń silników i ich statystyka Długoletnie obserwacje w zakresie oceny przyczyn awarii silników indukcyjnych klatkowych WN w przemyśle krajowym oraz śledzenie literatury technicznej krajowej i światowej poświęconej temu tematowi upoważniają autora do stwierdzenia, że awaryjność silników w ostatnich latach wyraźnie spada. Wynika to przede wszystkim z poprawy jakości eksploatacji, obsługi i diagnostyki silników, zastosowania coraz lepszych materiałów do ich produkcji, w tym w szczególności dobrych materiałów izolacyjnych, zastosowania coraz lepszych sprzęgieł, łożysk, smarów. Zmienia się statystyka przyczyn uszkodzeń silników WN. Zmniejsza się liczba uszkodzeń obwodu elektrycznego i magnetycznego silników, a relatywnie powiększa się liczba uszkodzeń typu mechanicznego w szczególności łożysk. Występują również coraz częściej uszkodzenia typu luz w układzie np. wał-pakiet wirnika, łożyska-tarcza łożyskowa, oraz uszkodzenia konstrukcji wsporczej i fundamentu. W ocenie własnej statystyka awaryjności maszyn elektrycznych w tym napędów z silnikami indukcyjnymi klatkowymi WN w literaturze przedmiotowej występuje bardzo rzadko. Zakłady przemysłowe bardzo niechętnie udostępniają swoje statystyki przyczyn awarii maszyn, liczby przestojów spowodowanych stanem technicznym maszyn, ilości zużytych łożysk, liczby remontów, itd. Pewną furtkę dla uzyskania informacji na powyższy temat dają działania firm ubezpieczeniowych które likwidują tak zwaną szkodę w danym zakładzie. W technicznym piśmiennictwie polskim na szczególną uwagę zasługują prace B.Draka [2], M. Bernatta i J. Bernatta [1], w których opisywane są przyczyny awarii silników klatkowych WN w przemyśle krajowym jak również podawana jest statystyka awaryjności tych silników w obszarze działalności technicznej wymienionych utorów. W książce [5], która ukazała się w 24 roku w US jej autorzy podają uogólnioną statystykę przyczyn awarii maszyn elektrycznych prowadzona przez EPRI na liczbie 75 maszyn. Statystykę przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Statystyka uszkodzeń maszyn elektrycznych [5] Przyczyna awarii Procentowy udział Łożyska 41% Stojan 37% Wirnik 1% Wyposażenie 12% Statystykę przedstawioną w tabeli 1. utor traktuje jako uogólnioną aktualną statystykę uszkodzeń maszyn elektrycznych świata zachodniego. nalizując szczegółowo przyczyny awarii i nieoczekiwanych, nieplanowanych postojów w napędach z silnikami indukcyjnymi klatkowymi WN w oparciu o własne doświadczenia i obserwacje autor ustalił listę tych przyczyn. Przedstawia się ona następująco: - łożyska. - izolacja silników. - niewywaga, nieosiowość i luzy. - niesymetria szczeliny. - klatka. - mocowanie, fundament, konstrukcje wsporcze istę podano w kolejności, od przyczyn najczęściej występujących do tych, które występują najrzadziej. Wnioski autora z obserwacji przy-

92 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 74/26 czyn awarii silników elektrycznych są podobne do wniosków wynikających z badań przeprowadzonych przez EPRI (tablica 1). Najczęstszymi przyczynami awarii i nieplanowanych postojów silników indukcyjnych klatkowych WN są zła obsługa techniczna łożysk w czasie eksploatacji silników, wadliwa wymiana łożysk w czasie remontów silników. 2. Diagnostyka łożysk tocznych w silnikach We wszystkich maszynach elektrycznych ułożyskowanie jest jednym z najważniejszych ich elementów. Udział łożysk w ogólnym koszcie maszyn elektrycznych jest najczęściej mały lub bardzo mały, jednak ze względu na funkcję jaką spełniają oraz ze względu na statystyki uszkodzeń diagnostyka ich stanu technicznego ma zasadnicze znaczenie w praktyce eksploatacyjnej. W maszynie wirnikowej łożyska spełniają zasadniczo dwa zadania [5]: 1. Umożliwiają przeniesienie sił z części obrotowych maszyny do części nieobrotowych i odwrotnie. 2. Zmniejszają opory ruchu pomiędzy częściami obrotowymi maszyny i częściami nieobrotowymi. Dla spełnienia tych zadań w silnikach indukcyjnych trójfazowych klatkowych stosuje się dwa rodzaje łożysk: łożyska toczne i łożyska ślizgowe. W maszynach elektrycznych w węzłach łożyskowych, łożyska toczne stosowane są tam gdzie jest to tylko możliwe ze względów technicznych. Czynione są starania aby łożyska toczne stosować w silnikach o coraz większych mocach. utor w oparciu o swoje doświadczenia z eksploatacji silników z łożyskami tocznymi i ślizgowymi stwierdza, że uszkodzenia silników spowodowane uszkodzeniami łożysk ślizgowych zdarzają się rzadko lub bardzo rzadko. Zupełnie inaczej przedstawia się to dla silników z łożyskami tocznymi. Dynamika uszkodzenia łożysk ślizgowych i łożysk tocznych w silnikach jest zdecydowanie odmienna. Uszkadzanie łożysk ślizgowych prawie zawsze przebiega powoli, natomiast uszkadzanie łożysk tocznych bardzo często przebiega gwałtownie. 3.Uszkodzenia łożysk tocznych i ich przyczyny W łożyskach tocznych występują dwa naturalne procesy zużycia [6]: 1. Zużycie zmęczeniowe. 2. Ścierne zużycie powierzchni roboczych. Ścieranie się powierzchni łożysk narasta w miarę upływu czasu ich eksploatacji. Przetaczanie się części tocznych powoduje zmiany jakościowe w materiale. Zmęczenie powierzchni których zewnętrznym objawem jest wykruszanie się fragmentów łożyska występuje w końcowym okresie trwałości łożyska. Zjawisko to przebiega lawinowo i prowadzi do tak zwanej śmierci technicznej łożyska. Wystąpienie zmęczeniowego zużycia powierzchni zostało przyjęte za podstawę kryterium obliczania trwałości łożysk 1 [4]. Obok trwałości nominalnej 1 spotykamy pojęcie trwałości eksploatacyjnej łożysk tocznych oraz trwałości dokumentacyjnej łożysk tocznych [4]. Trwałość eksploatacyjna jest rzeczywistą trwałością osiągniętą przez dane łożysko zanim stanie się ono niezdolne do użytku. Trwałość dokumentacyjna łożyska tocznego jest trwałością określoną przez konstruktora maszyny i opiera się na hipotetycznych danych odnośnie, obciążenia i prędkości przyjętych przez konstruktora dla konkretnego przypadku. Tabela 3. Statystyka przyczyn uszkodzeń łożysk tocznych wg SKF [4] Przyczyna uszkodzenia Procentowy udział Złe smarowanie 36% Zmęczenie 34% Zły montaż 16% Zanieczyszczenia 14% Z wieloletnich badań autora [6] wynika że uszkadzanie się łożysk tocznych stanowi najczęstszą przyczynę awarii i nieplanowanych postojów silników elektrycznych. Bardzo ważnym zagadnieniem jest statystyka uszkadzania się łożysk tocznych, statystyka powodów uszkadzania się tych łożysk. Zagadnienie to jest przedmiotem intensywnych badań czołowych producentów łożysk tocznych takich jak SKF, FG, NSK, NTN, itd. SKF w najnowszych publikacjach z lat 1999 25 [4] podaje wyniki swoich badań. Przedstawiono je w tabeli 3. nalizując informacje zawarte w tabeli 3. podane w oparciu o najnowsze wyniki badań sformułować należy wniosek że przedwczesnych jest aż 66% uszkodzeń łożysk tocznych (36%+16%+14%), tylko 34% uszkodzeń wynika z naturalnego procesu zużycia. nalizując

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 74/26 93 dalej wyniki badań należy stwierdzić, że prowadząc właściwą eksploatację i diagnostykę maszyn można zapobiec aż 66% uszkodzeniom łożysk tocznych. Kolejny ważny wniosek to stwierdzenie, że aż 5% przedwczesnych uszkodzeń łożysk tocznych jest spowodowane złym smarowaniem i zanieczyszczeniem smaru, 16% uszkodzeń to zły montaż. Wnioski podane wyżej są wytycznymi dla diagnostyki łożysk tocznych. Techniki diagnostyczne łożysk tocznych powinny obok możliwości określenia na bieżąco stanu technicznego łożyska tocznego umieć określić stan jego smarowania, a jeszcze wcześniej stan jego zamontowania. ktualnych, krajowych statystyk w zakresie przyczyn uszkodzeń łożysk tocznych w maszynach wirujących autor nie spotkał. Z obserwacji i badań autora wynika, że w kraju zużycie łożysk tocznych jest zbyt duże w stosunku do zainstalowanych maszyn i urządzeń. Producenci silników elektrycznych w silnikach indukcyjnych trójfazowych klatkowych WN trwałość dokumentacyjną łożysk tocznych oceniają na 5-6 godzin [4]. W silnikach niskich napięć trwałość dokumentacyjna jest szacowana na 2-3 godzin [4]. W praktyce eksploatacyjnej ta trwałość czyli trwałość eksploatacyjna jest mniejsza. W 3 letniej praktyce inżynierskiej autorowi udało się 1 raz badać diagnostycznie silnik WN, w którym łożyska przepracowały 6 godzin. Przeciętnie czas życia łożysk tocznych w silnikach WN w warunkach krajowych jest mniejszy około 3-45 godzin. Dla silników niskich napięć ta relacja jest podobna. Doświadczenia i badania autora wskazują, że przyczyną nadmiernego zużycia łożysk tocznych w silnikach w warunkach krajowych jest przede wszystkim: zły montaż oraz złe smarowanie, połączone z podawaniem do komory łożyskowej zanieczyszczonego smaru. Wadliwie pracujące łożyska w silniku elektrycznym mogą być rozpoznane na podstawie określonych symptomów. Najczęściej są to : 1. Konieczna zbyt częsta wymiana łożysk w silniku. 2. Niewłaściwe ślady współpracy łożyska, widoczne po demontażu łożyska. 3. Charakterystyczne zmiany w hałasie. 4. Zmiana sygnału drganiowego. 5. uźne osadzenie łożyska na wale. 6. Utrudnione obracanie się wału. 7. Zwiększona temperatura łożyska. 8. Charakterystyczne zmiany w widmie prądu stojana. 9. Zmiany w smarze łożyska. Ocenę obiektywną stanu łożysk tocznych przeprowadza się najczęściej w oparciu o analizę sygnału drganiowego, pomiar temperatury i niekiedy przez wykorzystanie zmian w widmie prądu stojana silnika. W ocenie własnej można wyodrębnić następujące najważniejsze metody diagnozowania łożysk tocznych w silnikach elektrycznych: 1.Wykorzystanie ustaleń normowych ISO 2.Wykorzystanie amplitudowych dyskryminant bezwymiarowych procesów wibroakustycz. 3.Metodę SPM (Shock Pulse Method). 4.Metodę SP (Shock Profile rea). 5.Metodę energii impulsowej SE (Spike Energy) firmy IRD. 6.Metodę firmy Schenck BCU (Bearing Condition Unit). 7.Metodę analizy częstotliwościowej w tym CPB (Constany Percentage Bandwidth). 8.Metodę Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach. 9.Metodę SEE (Spectral Emitted Energy) firmy SKF. 1.Metodę HFD (High Frequency Detecion). 11.Metodę REBM (Roling Element Bearing ctive Monitor) firmy Bentley Nevada Corporation. 12.Metodę emisji akustycznej. 13.Metodę detekcji obwiedni. 14.Metodę wykorzystania sygnału prądowego. 15.Zespół metod oceny stanu smarowania. Od wielu lat na Politechnice Opolskiej [3] w Zespole zajmującym się diagnostyką maszyn elektrycznych autor wraz z Kolegami prowadzi badania nad przydatnością dostępnych metod diagnostycznych do oceny stanu łożysk tocznych w silnikach, nad ich modyfikacjami i adaptacją. Są to badania eksperymentalne, które w pierwszej fazie były prowadzone na silnikach trójfazowych klatkowych małej mocy. W pierwszym okresie badania prowadzono na populacji 3 silników z łożyskami w bardzo dobrym stanie, które następnie wymieniono na łożyska uszkodzone. Uszkodzenia były znane i typowe. Jednocześnie rozszerzono populację badanych silników. Co 2 tygodnie wykonywano badania diagnostyczne na silnikach WN potrzeb własnych w jednej z krajowych elektrowni, elektrociepłowni i ciepłowni na populacji 7 silników. Badania obejmowały okres co naj-

94 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 74/26 mniej 6 godzin pracy danego silnika od chwili zamontowania w nim nowych łożysk. Zakres tych badań poszerzono o pomiary temperaturowe oraz o analizę zmian w widmie prądu stojana. Nieregularnie, bez ściśle określonego harmonogramu w okresie 2 lat badano diagnostycznie silniki WN na populacji 64 silników, otrzymując przeszło 5 pomiarów diagnostycznych (wszystkie są zarchiwizowane). Co najmniej połowa dotyczy łożysk tocznych w silnikach elektrycznych. Badania są prowadzone do chwili obecnej. Na 1 silnikach WN badania trwają nieprzerwanie od 13 lat. W tym czasie w ich węzłach łożyskowych łożyska wymieniono kilka razy. Średni czas życia w tych silnikach to 3 45 godzin. Tylko w jednym silniku WN badanym nieregularnie łożyska toczne pracują przeszło 6 godzin. Z badanej populacji ogólnej 71 silników 86% stanowiły silniki produkcji krajowej, pozostała część to silniki produkcji zachodniej. Silniki zachodnie miały fabrycznie zdecydowanie lepiej przygotowane punkty do pomiarów W silnikach krajowych w wielu wypadkach punkty pomiarowe należało specjalnie przygotowywać fazować powierzchnię, wyrównywać, szlifować, kleić elementy pośrednie. Spośród wszystkich przebadanych metod diagnozowania stanu technicznego łożysk tocznych w silnikach elektrycznych w warunkach przemysłu krajowego stwierdzono że największą przydatność ma metoda detekcji obwiedni oraz metoda SPM. Metoda SPM wymaga najczęściej specjalnego przygotowania silnika przez jego producenta do pomiarów. Na populację 61 silników tylko 8 silników było specjalnie przygotowanych do diagnozowania stanu technicznego ich łożysk tocznych metodą SPM. Metodę SPM autor stosował również w silnikach, które nie były specjalnie przygotowane do pomiarów, ale budowa ich węzła łożyskowego (dysponowano dokumentacją) pozwalała na stosowanie tej metody. Metodę detekcji obwiedni w wyniku doświadczeń badawczych zmodyfikowano. utor uważa, że metoda daje możliwości najtrafniejszego diagnozowania łożysk tocznych pod warunkiem jej modyfikacji. utor proponuje następującą technologię pomiarów diagnostycznych: 1.Czujnik drgań akcelerometr, należy umieszczać w oknie emisji łożyska to znaczy w strefie jak największego obciążenia rys.1 poza strefą odrzutnika smaru Rys.1. Usytuowanie akcelerometru na silniku przy diagnostyce łożysk tocznych 2.Należy mierzyć wartość chwilową przyspieszenia drgań w jak najszerszym zakresie częstotliwości, minimum 2kHz, korzystnie 4kHz, 6kHz i więcej. Pomiary diagnostyczne prowadzimy umieszczając czujnik zawsze w tym samym punkcie. Dla pierwszej oceny stanu technicznego łożyska tocznego należy wykonać analizę przyspieszenia drgań w dziedzinie czasu, stwierdzić czy występuje zjawisko modulacji amplitudowej i jakie są wartości szczytowe przyspieszenia rys. 2. Sygnał drganiowy z węzłów łożyskowych silników pracujących w warunkach ustalonych ma charakter sygnału losowego stacjonarnego ergodycznego z modulacją amplitudową. Uszkodzenie łożyska tocznego w silniku pogłębia tą modulację. Modulacja częstotliwościami generowanymi przez łożysko może być wykorzystana do diagnostyki uszkodzenia. 3. Następnie wykonujemy filtrację sygnału przyspieszenia drgań filtrem pasmowo-przepustowym ustawionym na częstotliwość środkową odpowiadającą częstotliwości drgań własnych węzła łożyskowego bądź niewiele się od niej różniącą (pasmo przepustowe filtru powinno tą częstotliwość obejmować). Kolejnym krokiem jest prostowanie i tworzenie obwiedni. naliza częstotliwościowa powinna być poprzedzona obliczeniami częstotliwości charakterystycznych dla danego łożyska. Powinniśmy dysponować precyzyjnymi informacjami o badanym łożysku. Niezbędna jest informacja o nr ISO danego łożyska oraz producencie łożyska. Łożyska o takim samym nr ISO, ale od różnych producentów będą miały różne częstotliwości charakterystyczne. Zilustrowano to dla przykładu w tabeli 4.

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 74/26 95 18 9.72.45sec 11.64m/sˆ2 Po m ia r : 4.4-1 8 9.7 2.61 2.38 4 5.4 321 8.4 839 11.536 1 4.587 7 5.2sec 522.3m/sˆ2 T IM E in s e c Pomiar : 41.41 x 1-3 - 7 5.61 2.38 4 5.4321 8.4839 11.536 14.58 7.8sec 13.5m/sˆ2 T IM E in s e c x 1-3 Rys.2. Sygnał przyspieszenia drgań łożyska tocznego dla przykładowego silnika, rys. górny łożysko w dobrym stanie rys. dolny, łożysko w złym stanie technicznym Tabela 4. Częstotliwości charakterystyczne dla łożyska NU 326 od różnych producentów, prędkość obrotowa wału silnika n=1488obr/min. Rodzaj uszkodzenia Łożysko SKF Łożysko FG Uszk koszyka, FTF 1,9Hz 9,99Hz Uszkodzenie elementu tocznego, BDF 64,58Hz 61,78Hz Uszkodzenie bieżni zewnętrznej, BDFO 131,39Hz 14,5Hz Uszkodzenie bieżni wewnętrznej, BDFI 191,6Hz 27,15Hz Dla przybliżenia procesu zużywania się łożysk tocznych w silnikach elektrycznych przedstawiono poniżej przykładowe wyniki pomiarów dla łożyska NU 326 firmy FG od strony napędowej w silniku o mocy 8kW, 1485 obr/min. Pomiary diagnostyczne przykładowego silnika rozpoczęto w chwili pierwszego uruchomienia po wymianie łożysk w silniku. Prowadzono systematyczne pomiary co 4 tygodnie, gdy stan silnika zaczął się pogarszać zwiększono częstotliwość pomiarów (co 2 tygodnie, a następnie co 1 tydzień). Pomiary wykonywano dla bardzo zbliżonych do siebie warunków pracy silnika, przy takim samym lub niewiele różniącym się obciążeniu. Mierzono przyśpieszenie drgań łożyska korzystając ze zmodyfikowanej metody detekcji obwiedni. Przedstawione na rys. 3. wielkości są zdefiniowane przez autora następująco: t PEK PEK = 2log, (1) BPFO 2 opek t BPFO = log, (2) obpfo tftf = log, (3) FTF 2 oftf tbsf = log, (4) BSF 2 obsf t BDFI = log, (5) BDFI 2 obdfi PEK C =, (6) RMS gdzie: PEK poziom wartości szczytowej przyspieszenia drgań łożyska. BPFO poziom składowej BPFO (uszkodzenie bieżni zewnętrznej) w widmie obwiedni przyśpieszenia C - współczynnik szczytu przyspieszenia tpek wartość szczytowa przyspieszenia drgań dla chwili t. opek wartość szczytowa przyspieszenia drgań dla chwili t= (początek obserwacji). tbpfo wartość skuteczna składowej w widmie detekcji obwiedni dla danej chwili t, związana z uszkodzeniem bieżni zewnętrznej BPFO. obpfo wartość skuteczna składowej w widmie detekcji obwiedni dla danej chwili t=, związana z uszkodzeniem bieżni zewnętrznej BPFO. Podobnie można zdefiniować t i o dla innych uszkodzeń, otrzymamy wtedy możliwość wyznaczania FTF, BSF, BPFI. PEK wartość szczytowa przyspieszenia RMS wartość skuteczna przyspieszenia naliza wyników z detekcji obwiedni i interpretacja parametrów zaproponowanych przez autora pozwoliły podjąć decyzję o wymianie łożyska po upływie 432 godzin pracy. Na podjęcie takiej decyzji wpływ miały następujące fakty: 1.Wzrost PEK od chwili t= o 34,7dB, po przekroczeniu 37 godzin eksploatacji zaobserwowano wyraźny wzrost PEK.

96 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 74/26 2.Wzrost BPFO od chwili t= o 33,76dB po przekroczeniu 37 godzin eksploatacji zaobserwowano wyraźny wzrost BPFO, BPFO=141,6Hz. db 4 35 3 25 2 15 1 5 PEK BPFO C 5 1 15 2 25 3 35 4 45 czas, h Rys.3. Przebieg w czasie zmian PEK, BPFO i C dla łożyska FG NU 326 w silniku 8kW 3.Wzrost współczynnika szczytu C z 2,4 w chwili t= do 7, a następnie spadek jego wartości do 4,1. RMS m/sˆ2 1 31.62 1.4Hz 5.1 m/sˆ2 16.8Hz 4.3 m/sˆ2 2.Hz 4.74 m/sˆ2 24.8Hz 22.88 m/sˆ2 41.6Hz 4.43 m/sˆ2 5.4Hz 6.82 m/sˆ2 58.4Hz 3.77 m/sˆ2 62.4Hz 12.3 m/sˆ2 66.4Hz 4.99 m/sˆ2 75.2Hz 1.88 m/sˆ2 Pomiar : 14.14 1.8 4 8 12 16 2 Rys.4. Widmo detekcji obwiedni łożyska FG NU 326, silnik 8kW 4.Pojawienie się w widmie detekcji obwiedni, a następnie wzrost z wartości,5m/s 2 do wartości 5,1m/s 2 składowej informującej o uszkodzeniu koszyka rys. 4, FTF (1,4Hz), 5.W smarze pojawiły się części metaliczne widoczne najpierw pod mikroskopem, a następnie gołym okiem (elementy koszyka). 6.Pojawienie się w widmie detekcji obwiedni, a następnie wzrost z wartości,5m/s 2 składowej informującej o uszkodzeniu elementu tocznego, BSF (62,4Hz). 7. Metoda SPM potwierdzała uszkodzenie łożyska. naliza widma prądu stojana nie wskazywała na anomalie. Decyzja o zatrzymaniu silnika i wymianie łożyska NU326 okazała się trafna. łożysko miało Hz 124.8Hz 17.67 m/sˆ2 134.4Hz 5.58 m/sˆ2 141.6Hz 39.7 m/sˆ2 144.8Hz 4.52 m/sˆ2 158.4Hz 5. m/sˆ2 183.2Hz 11.5 m/sˆ2 187.2Hz 3.95 m/sˆ2 16 14 12 1 8 6 4 2 Współczynnik szczytu poważne uszkodzenia bieżni zewnętrznej oraz uszkodzenia elementów tocznych koszyka. 3. Uwagi końcowe Wieloletnie badania prowadzone w zespole autora potwierdzają przemysłową przydatność do diagnostyki łożysk tocznych w silnikach elektrycznych zmodyfikowanej detekcji obwiedni i metody SPM. utor uważa również za konieczne prowadzenie częstych inspekcji jakości smarowania łożysk w silnikach. 4 iteratura [1]. Bernatt J., Bernatt M.: Ekspertyzy i oceny przyczyn uszkodzeń silników elektrycznych dużej mocy cz. 2. Zeszyty Problemowe, Maszyny Elektryczne, nr 68, 24. [2]. Drak B.: naliza awarii silników indukcyjnych dużej mocy. Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne, nr 54, 1997. [3] Dzierżanowski., Szymaniec S.: Diagnostyka węzłów łożyskowych w maszynach elektrycznych. Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne, nr 61, 2. [4]. SKF. Katalog 24 [5] Stone G.C., Boulter E.., Culbert I., Dhirani H.: Electrical insulation for rotating machines. IEEE PRESS series on Power Engineering, US, 24. [6] Szymaniec S.: Badania porównawcze wybranych metod diagnozowania węzłów łożyskowych silników elektrycznych. Materiały Sympozjum "Mikromaszyny i serwonapędy" Kraków - Przegorzały 5-9.9.1994. utor Dr inż. Sławomir Szymaniec Politechnika Opolska. Instytut Układów Elektromechanicznych i Elektroniki Przemysłowej. 45-951 Opole ul. uboszycka 7. slawszym@po.opole.pl