Проблема исследования состояния высоковольтных электродвигателей на крупном промышленном предприятии

Введение

На многих промышленных предприятиях наряду с низковольтными широко применяются и высоковольтные электродвигатели. К примеру, на Астраханском газоперерабатывающем заводе насчитывается 158 высоковольтных асинхронных электродвигателей (ВАЭ) напряжением 6 кВ и 10 кВ, которые установлены на важных и ответственных позициях. Поэтому возникает необходимость в правильном и своевременном обслуживании такого оборудования и продлении срока безотказной и безаварийной работы.

Порой, как и любая другая машина такой двигатель может выйти из строя из-за тяжелых рабочих условий, агрессивной рабочей среды, неправильной установки и сборки и т.д.

Неожиданный выход из строя ВАЭ может привести к авариям и продолжительным простоям производства, что влечет за собой финансовые потери, вследствие нарушения технологического процесса и затрат на восстановление и ремонт оборудования. Также может быть нанесет значительный ущерб окружающей среде. Поэтому повышение надежности ВАЭ на крупном предприятии является важной научно-технической проблемой, способствующей увеличению жизненного цикла машины.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что внедрение средств диагностирования является одним из важнейших факторов повышения экономической эффективности использования оборудования в промышленности. Цель диагностики – выявление неисправностей и предупреждение отказов, поддержание эксплуатационных показателей в заданных пределах, прогнозирование состояния в целях полного использования ресурса.

У ВАЭ после ремонта с разборкой и заменой деталей часто наблюдается снижение надежности. Также во время ремонта трудно выявить скрытые дефекты, такие, например, как обрыв стержней короткозамкнутого ротора либо нарушение изоляции в обмотке статора.

Методы вибродиагностики получили наиболее широкое распространение. Суть методов заключается в анализе вибрационных параметров в различных точках электродвигателя. К вибрационным параметрам относятся виброперемещение, виброускорение и виброскорость [7]. Регистрации подлежат как действующие (среднеквадратичные) значения, так и пик-фактор. Большое распространение получили также методы спектрального анализа, в которых в качестве диагностических параметров используют значения амплитуды отдельных гармонических составляющих вибрационного сигнала. Основными недостатками вибродиагностики являются: необходимость использования специальных виброакустических датчиков, сложность их установки и сложность интерпретации результатов [5].  

С помощью вибродиагностики можно определить дефекты подшипникового узла, эксцентриситета и в меньшей степени – дефекты обмотки статора. При этом анализ отказов электродвигателей показывает, что до 80 % электродвигателей выходят из строя из-за дефектов обмотки статора [1].

Термография и термомониторинг. В настоящее время производителями выпускается множество портативных приборов для термомониторинга – тепловизоров. Тепловизор помогает распознать повышение температуры оборудования в результате ухудшения качества паянных соединений и механических контактов, что приводит к дальнейшему разрушению контактных пар.

Термография также является полезным дополнением к методу вибродиагностики. При этом изображения теплового поля двигателя могут вноситься в устройство сбора данных системы вибрационного анализа либо вручную, либо импортированием из ИК-камеры с помощью программного обеспечения для анализа вибрации, что позволяет уточнить информацию о возможных дефектах в подвижных деталях оборудования [4].

В [2,3] рассматривается метод диагностирования изоляции статоров высоковольтных электродвигателей путем измерения частичных разрядов (ЧР). Основными датчиками для данного метода служат высоковольтные конденсаторы связи и высокочастотные трансформаторы тока. К преимуществам данного метода можно отнести широкую область применения, высокую достоверность и помехоустойчивость. Недостатком является необходимость электромагнитной или гальванической связи датчиков ЧР и цепей диагностируемой машины, находящихся под напряжением.

В работе [6] рассматривается целесообразность объединения методов вибродиагностики и анализа ЧР. Практическое применение каждого из этих методов в системах обслуживания по состоянию обеспечивается соответствием следующим требованиям:

- Возможность контроля технического состояния ВАЭ в режимах как периодического, так и непрерывного мониторинга.

- Наличие встроенных программных продуктов, позволяющих выявлять тип повреждения и локализовать места их возникновения.

- Наличие в составе программного обеспечения методов адаптивных моделей, позволяющих прогнозировать временные и технические аспекты развития выявленных дефектных состояний.

Заключение

В настоящее время проблема ремонта высоковольтных машин по реальному состоянию действительно актуальна. Крупные генерирующие и промышленные компании, заводы-производители чаще обращают внимание на данный вопрос, что говорит об их готовности к переходу на ремонт по реальному состоянию.

Актуальным остается и необходимость создания универсального и простого метода диагностирования ВАЭ, где желательным условием является возможность измерения без вывода машины в ремонт и транспортировки на специализированные стенды.