Pobierz PDF: Analiza przypadku: Awaria silnika trójfazowego
Opis problemu
Przez trzy lata z rzędu pewien wyjątkowo duży silnik trójfazowy ulegał awarii dwa razy w roku. Zakładowy kierownik utrzymania ruchu wezwał wykonawcę robót elektrycznych oraz producenta silnika, którzy oskarżali się nawzajem, ale nie byli w stanie rozwiązać problemu na miejscu. Nie doprowadziło to do żadnych ustaleń i nie podjęto żadnych działań naprawczych, a zakład został narażony na koszty regularnych napraw silnika i straty produkcyjne wynikające z powtarzających się przestojów.
Kierownik zakładu, zmęczony awariami, które wyraźnie wskazywały na pewien wzorzec awarii, najął niezależnego konsultanta. Konsultant poinformował kierownika zakładu, że przeprowadzi pełną kontrolę jakości zasilania instalacji rozdzielczej, która zasila silnik, określi jego charakterystykę pracy i posłuży się nią jako punktem wyjścia w poszukiwaniu rozwiązania problemu.
Pomiary
Konsultant podłączył swój ręczny, trójfazowy analizator jakości zasilania Fluke 434 do obwodu zasilającego silnik i nacisnął przycisk „Pokaż konfigurację”. Schemat potwierdził, że połączenia są poprawne oraz że typ zasilania trójfazowego to trójkąt.
Następnie nacisnął przycisk „Oscyloskop” i przyjrzał się kształtom fal i wartościom numerycznym dla wszystkich trzech faz. Różnice w wartościach wyświetlanych w górnej części ekranu wskazywały na problem z asymetrią faz.
Aby zebrać więcej danych, fachowiec przełączył widok na ekran numerycznych wskazań napięcia/prądu/częstotliwości. Wskazanie prądu było jeszcze wyższe i niezrównoważone.
Konsultant przełączył widok na ekran asymetrii i sprawdził wartości napięcia i prądu, a także wykres wskazowy, aby sprawdzić, czy silnik pracuje w dozwolonych granicach.
Na koniec wybrał przezornie w menu tryb „Harmoniczne”, aby upewnić się, że częstotliwości nie stanowią części problemu.
Analiza
Pomiary wskazywały na to, że przyczyną zbyt dużej wartości prądu fazowego była asymetria. Fachowiec sprawdził dane techniczne silnika i upewnił się, prąd fazowy przekracza wartość znamionową prądu przy pełnym obciążeniu (FLA, Full Load Amperage). Dane pomiarowe wszystkich trzech faz pozwoliły określić, że przyczyną asymetrii prądu jest nadmierne obciążenie jednej z faz.
Konsultant odkrył, że źródłem asymetrii napięcia jest zestaw wyposażenia zamontowany trzy lata wcześniej. Okazało się, że wszystkie wewnętrzne obciążenia jednofazowy zostały podłączone do tej samej fazy. To właśnie ostatnia instalacja nowego wyposażenia spowodowała znaczną nierównowagę napięciową sieci zasilającej, co w rezultacie doprowadziło do asymetrii prądu w samym silniku, powodując zwiększenie temperatury roboczej przewodów i uzwojeń silnika ponad dopuszczalne limity.
Podsumowanie
Aby rozwiązać problem, konsultant rozłożył wewnętrzne obciążenia jednofazowe pomiędzy trzy fazy, co zniwelowało ogólną asymetrię napięcia, a w efekcie również asymetrię w silniku. Działanie to obniżyło również podwyższoną wartość prądu fazowego i temperaturę roboczą silnika.
Konsultant wykonał nowe pomiary w celu uzyskania punktu odniesienia na potrzeby monitorowania w przyszłości, przesłał wszystkie zapisane zrzuty ekranu na komputer i wydrukował raport dla kierownika utrzymania ruchu w zakładzie zawierający dane przed i po naprawie.
Kierownik nie był wprawdzie ekspertem w dziedzinie jakości zasilania, widział jednak wyraźnie różnicę pomiędzy ekranami. Dzięki temu zrozumiał, że pomiar jakości zasilania należy wykonywać przed i po instalacji nowego wyposażenia. Wszystkie naprawy silnika oraz koszty przestoju okazały się zbędne. Gdy konsultant zaproponował wprowadzenie okresowej konserwacji zapobiegawczej, kierownik się zgodził.