Údržba elektrických motorů v nátěrovém průmyslu

Referenční společnost se zabývá procesem nátěru malých dílů používaných v automobilovém průmyslu.

Po nanesení nátěru metodou ponoření při současné rotaci (dip spinning painting) je potřebné součástky podrobit tepelné úpravě v tunelové peci, která je rozdělena na několik oblastí, ve kterých je aplikována stanovená teplota.

V každé sekci je nainstalován elektrický motor s ventilátorem. Tato mechanická ventilace zajišťuje stabilitu teploty v každé sekci. Teplotní podmínky silně korelují s kvalitou konečného výrobku. Každá odchylka od hodnoty požadované dodavatelem barvy může vést k nákladným stížnostem na kvalitu. Vzhledem k tomu, že zákazníci v automobilovém průmyslu očekávají vysokou kvalitu, a že tolerance k dodání špatných součástí je nulová, vyžadují elektromotory pohánějící ventilátory maximální péči.

Uvedené motory jsou vystaveny drsnému prostředí, které souvisí s vysokou teplotou pece. Také mechanické poměry jsou celkem neobvyklé, protože konstrukce pece vyžaduje prodloužení hřídele motoru, aby svým koncem dosáhla k ventilátoru. Tyto dva faktory vedou k urychlenému opotřebení součástí motoru. 

Úloha udržet tyto motory v chodu je v rukou týmu elektrické údržby, což jsou 3 lidé pracující na tři směny. Zhoršující se problém s častými prostoji tunelové pece přiměl tým údržby, aby aplikoval metodu údržby elektrických motorů založenou na predikci. Nezávisle na životnosti vyžadoval elektrický motor doplňkové metody měření, které zahrnovaly měření různých elektrických a neelektrických veličin. Dva nejužitečnější indikátory jsou teplota a vibrace. Většina mechanických součástí vyzařuje při běžném provozu určité množství tepla a vibrací. Pro měření obou uvedených parametrů se proto používal vibrační testovací přístroj Fluke 805FC a termokamera Ti300+.

Přípravná měření

Před zahájením diagnostiky je potřebné nastavit na stroji zkušební body. Jakmile jsou zkušební body fixovány, je potřebné je pro další měření používat. Tak jak je uvedeno v tabulce, hodnota vibrací měřená přístrojem Fluke 805FC může dosahovat zdánlivě různé úrovně, podle toho, na které ose jsou tyto hodnoty snímány (tabulka 1). Například, je-li to možné, je správnou praxí údržby definovat na elektrickém motoru více než jeden zkušební bod, co nejblíže k ložiskám.

Na začátku cesty k prediktivní údržbě je také dobré postarat se o správnou metodu získávání dat. Jedna z nich je založena na nejnovějších technologiích, jakými jsou chytré telefony a ukládání dat v cloudu. S ohledem na připojení k PC přes USB kabel, nedochází použitím této metody k problémům z důvodu nedostatku správných ovladačů nebo jako v případě standardního papíru, který se může stát nečitelný kvůli znečištění, nebo může být zcela ztracen.
Výhodou obou zařízení, jak Fluke 805FC, tak i Ti300+ je, že obě mají schopnost propojit se s mobilní aplikací, která se nazývá Fluke Connect, což je jakýsi rozbočovač mezi měřícími přístroji a cloudem, kde budou všechna data ukládána. Aplikace je také schopna automaticky sestrojit trendy uskutečněných měření.

Axial	Tangential

Tabulka 1

Při využití funkce Fluke Connect je možné definovat všechny motory instalované v peci a všechny na nich umístěné zkušební body. Kromě toho lze testovací body definovat přidáním názvu a vizuálního obrazu v aplikaci, jak je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1

Častou chybou je nastavení bodu měření na krytu ventilátoru elektrického motoru. Hodnoty vibrací získané z takového bodu mohou mít úplně odlišné indikace než hodnoty získané z těla motoru, což by mohlo vést k nesprávným závěrům o stavu motoru.

Diagnóza

Data z testeru vibrací a termokamery jsou uvedeny v tabulce 1. Motor A, který byl primárně nainstalován na peci, je typický asynchronní motor pro všeobecné aplikace. Vnitropodnikové mechanické oddělení instaluje další prodloužení hřídele (obrázek 2), které pomáhá spojení s ventilátorem v potřebné poloze.  Po nějaké době byly některé motory nahrazeny tak, aby se přizpůsobily řešení, kterým je motor B se speciálním designem pro aplikace tepelného zpracování. Je nastaven tak, aby pracoval při teplotě okolí až do 100°C a má uzavřená valivá ložiska.  Kvalitativní typ tepelných měření ukázal, že motor A má jednoznačně nižší teplotu než motor B, protože má ventilátor připojený ke své hřídeli. Motor B nemá žádnou další mechanickou ventilaci, takže jeho průměrná teplota je velmi vysoká, 80,8 stupňů.  Motor B může snadno pracovat při tak vysoké teplotě díky vysoké třídě izolace - v tomto konkrétním případě třída izolace H.

Obrázek 2

Přestože má motor B mnohem vyšší teplotu, jeho vibrace jsou poměrně malé v porovnání s motorem A. V této situaci byla hlavní příčinou uvedeného problému nevyvážení rotoru a ventilátoru, připojeného ke hřídeli motoru.

Motor A	Motor B
P=1,5kW N= 1450 ot/min Třída izolace C Prodloužení hřídele realizované vnitropodnikovým mechanickým oddělením	P=1,5kW N= 1430 ot/min Třída izolace H Motor dodaný s prodlouženým hřídelem od výrobce

Tabulka 2

Je dobré zdůraznit, že kromě funkcí, které pomáhají shromažďovat údaje z měřících přístrojů, je aplikace Fluke Connect také schopna signalizovat některé alarmy (viz obrázek 3) spojené s určitým typem aktivit uvedených v aplikaci. Například v případě elektrických motorů je možné určit teplotní alarm. Když teplota překročí hodnotu definovanou v aplikaci, bude buďto automaticky odeslán e-mail s upozorněním na alarm, nebo se na vašem chytrém telefonu objeví vyskakovací zpráva. Pro motor B byl nastaven teplotní alarm pro teplotu vyšší než 90 stupňů Celsia. Účelem tohoto nastavení bylo mít jistotu, protože tento motor nemá žádnou další mechanickou ventilaci a jakákoliv změna teploty nad normální provozní teplotu může vést k nadměrnému namáhání izolace.

Obrázek 3

Externí snímač

V některých případech mohou být elektromotory umístěny v nepřístupných místech. Například motor, který pohání větrací ventilátor umístěný 3m nad úrovní terénu. Ještě extrémnější případ je ten, kdy potřebujeme měřit vibrace v blízkosti motorů, které jsou nainstalovány na lince pro válcování za tepla. Nikdo by nebyl rád s měřičem vibrací velmi blízko k takovému místu. Proto je k Fluke 805FC možno  připojit externí  snímač, který je připevněn pomocí magnetu na tělese motoru. V portfóliu Fluke můžeme najít takový snímač s označením Fluke 805EX, avšak může být použit jakýkoliv typ akcelerometru s citlivostí 80-120 mV/g.

Obrázek 4

Při použití externího snímače s přístrojem Fluke 805FC (Obrázek 4), budou schopnosti přístroje omezeny pouze pro měření celkové hodnoty vibrací. Je to proto, že magnetická montáž může být považována za dodatečný tlumič vibrací, což vede ke snížení šířky pásma přístroje. Proto se faktor CF+, který se měří v rozsahu 4-20kHz, automaticky vypíná při použití externího snímače.

Závěrem

Přístroje Fluke pomáhají týmu údržby referenční společnosti při výběru vhodného řešení pro elektromotory ventilátorů instalovaných v tunelové peci. Kromě toho byl snížen počet odstávek z důvodu údržby na nezbytné množství. Také funkce Fluke Connect eliminuje potíže s daty. Avšak nejdůležitější je, že díky správnému způsobu údržby mohou být koncovým zákazníkům dodávány vysoce kvalitní výrobky.

Pokud máte k tomuto článku dotaz nebo máte zájem o nějaký zmíněný přístroj. Neváhejte nás kontaktovat (například formulářem níže).