Актуальность
Одной из основных задач современного промышленного производства является повышение качества, конкурентоспособности и экономичности выпускаемой продукции, повышение ее надежности, снижение стоимости, материалоемкости и энергопотребления. Особое влияние на решение этой задачи оказывает надежность работы электродвигателей, используемых в качестве приводных механизмов.
Широкая распространенность асинхронных двигателей предопределена их относительной простотой, достаточно высокой надежностью, а также высоким коэффициентом полезного действия и удовлетворительными конструктивными и эксплуатационными характеристиками.
Однако в реальных условиях эксплуатации, в зависимости от различных факторов, достаточно высокие надежностные показатели асинхронных двигателей, для номинальных условий эксплуатации, не совпадают с эксплуатационными. Это влечет за собой выбор двигателей завышенной мощности, увеличение материальных затрат на их ремонт и обслуживание.
Ненадежность работы электродвигателей вызывает у потребителей различные виды расходов на ремонт отказавшего двигателя, восстановление ущерба от потери выпуска продукции, необходимо время на восстановление нормального технологического процесса.
Оценка проблемы
Условия эксплуатации оказывают наибольшее влияние на надежность электротехнических устройств. Удары, вибрация, перегрузки, температура, влажность, солнечная радиация, песок, пыль, плесень, коррозирующие жидкости и газы, электрические и магнитные поля – все влияет на работу устройств. Различные условия эксплуатации по-разному могут сказываться на сроке службы и надежности работы асинхронных двигателей.
Асинхронные двигатели, как правило, рассчитываются на срок службы до 20 лет без капитального ремонта, при условии их установленной эксплуатации. Под правильной эксплуатацией двигателя понимается его работа в соответствии с номинальными параметрами, указанными в паспортных данных.
Однако в действительности имеет место значительное отступление от номинальных режимов эксплуатации. Это, в первую очередь, плохое качество питающего напряжения и нарушение правил технической эксплуатации: технологические перегрузки, условия окружающей среды (повышенные влажность, температура), снижение сопротивления изоляции, нарушение охлаждения. Последствием таких отклонений являются аварийные режимы работы асинхронного двигателя.
В результате аварий ежегодно выходят из строя около 10% применяемых электродвигателей. Выход из строя двигателя приводит к тяжелым авариям и большому материальному ущербу, связанному с простоем технологических процессов, устранением последствий аварий и дорогостоящим ремонтом вышедшего из строя электродвигателя.
Среда эксплуатации
Ударно-вибрационные нагрузки значительно снижают надежность электротехнических устройств. Воздействие ударно-вибрационных нагрузок может в ряде случае быть значительнее воздействия других механических, а также электрических и тепловых нагрузок. В результате длительного знакопеременного воздействия даже небольших ударно-вибрационных нагрузок происходит накопление усталости в элементах, что приводит обычно к внезапным отказам. Под воздействием вибраций и ударов возникают многочисленные механические повреждения элементов конструкции, ослабляются их крепления и нарушаются контакты электрических соединений.
Нагрузки при циклических режимах работы, связанных с частыми включениями и выключениями электротехнического устройства, так же как и ударно-вибрационные нагрузки, способствуют возникновению и развитию признаков усталости элементов. Физическая природа повышения опасности отказов устройств при их включении и выключении заключается в том, что во время переходных процессов в их элементах возникают сверхтоки и перенапряжения, значение которых часто намного превосходит (хотя и кратковременно) значения, допустимые техническими условиями.
Заметное влияние оказывает повышенная температура на работу механических элементов двигателя. Под влиянием влаги происходит очень быстрая коррозия металлических деталей электротехнических устройств, уменьшается поверхностное и объемное сопротивление изоляционных материалов, появляются различные утечки, резко увеличивается опасность поверхностных пробоев, образуется грибковая плесень, под воздействием которой поверхность материалов разъедается и электрические свойства устройств ухудшаются. Пыль, попадая в смазку, оседает на частях и механизмах двигателя и вызывает быстрый износ трущихся частей и загрязнение изоляции.
Пыль наиболее опасна для электродвигателей, в которые она попадает с засасываемым для вентиляции воздухом. Однако и в других элементах электротехнических устройств износ намного ускоряется, если пыль проникает сквозь уплотнения к поверхности трения. Поэтому при большой запыленности особое значение приобретает качество уплотнений элементов электрических устройств и уход за ними. Качество эксплуатации электротехнических устройств зависит от степени научной обоснованности применяемых методов эксплуатации и квалификации обслуживающего персонала (знание материальной части, теории и практики надежности, умение быстро находить и устранять неисправности и т.п.). Применение профилактических мероприятий (регламентные работы, осмотры, испытания), ремонта, использование опыта эксплуатации электротехнических
устройств обеспечивают их более высокую эксплуатационную надежность.
Электрические и механические перегрузки происходят в результате неисправности механизмов, значительных изменений частоты или напряжения питающей сети, загустения смазки механизмов в холодную погоду, превышения номинальной расчетной температуры окружающей среды в отдельные периоды года и дня и т.д. Перегрузки приводят к повышению температуры нагрева изоляции электротехнических устройств выше допустимой и резкому снижению срока ее службы.
Подводя итоги можно сказать, что своевременное техническое обслуживание асинхронных электродвигателей может служить предупреждением внеплановых простоев, которые могут отрицательно сказаться на производственном или технологическом процессе. Постоянный профилактический осмотр до работы и во время работы электродвигателя способствует повышению его КПД. Необходимость в техническом обслуживании (ТО) с проведением ремонта возникает тогда, когда осмотр и профилактическое ТО выполнялись формально, или если электрический двигатель неправильно сконструирован, или неправильно подобраны его материалы. ТО с проведением ремонта является крайней мерой, так как это связано с устранением повреждений возникших в электродвигателе и, следовательно, приводит к простою производства.
