Rola urządzeń zabezpieczających w poprawie niezawodności silników elektrycznych

Przez niezawodność urządzenia technicznego rozumie się jego zdolność do spełniania swoich funkcji przez określony czas.

Jednym z najważniejszych wskaźników niezawodności jest MTBF, mierzony liczbą godzin pracy do pierwszej awarii. Im wyższa ta liczba, tym wyższa niezawodność produktu.

Rozróżnij niezawodność konstrukcyjną i eksploatacyjną silnika elektrycznego.

Niezawodność konstrukcji silnika elektrycznego zależy od jakości materiałów użytych w maszynie, jakości wykonania poszczególnych zespołów i elementów, udoskonalenia technologii montażu i innych czynników.

Na niezawodność pracy silnika elektrycznego mają wpływ jakość wykonania maszyny, warunki środowiskowe podczas eksploatacji, zgodność charakterystyk silnika elektrycznego z wymaganiami pracującej maszyny i procesu technologicznego, poziom obsługi.

O ekonomicznej efektywności wykorzystania silników elektrycznych decyduje nie tylko ich koszt początkowy, ale także koszty eksploatacji.

Produkcja zawodnych silników elektrycznych wiąże się z wysokimi kosztami utrzymania ich w dobrym stanie. Niewłaściwe użytkowanie i brak odpowiedniej konserwacji skutkują produktami wysokiej jakości, które nie zapewniają bezawaryjnej pracy. Zatem, aby efektywnie wykorzystać wszystkie możliwości tkwiące w silniku elektrycznym, potrzebny jest zestaw działań, począwszy od prawidłowego zaprojektowania napędu elektrycznego, a skończywszy na terminowym wsparcie i jakość naprawy. Naruszenie jednego z ogniw tego łańcucha nie pozwala na osiągnięcie zamierzonego efektu.

Istnieją trzy typowe rodzaje awarii, które są nieodłącznie związane z silnikami elektrycznymi.

1. Przełomy w wypadkowości silników elektrycznych, które wystąpiły w początkowym okresie eksploatacji. Ich pojawienie się wiązało się z wadami procesu produkcyjnego w fabrykach. Pozostając niezauważone, objawiają się w pierwszym okresie pracy.

2. Nagłe awarie silników elektrycznych podczas normalnej pracy.

3. Awarie spowodowane zużyciem poszczególnych części silników elektrycznych. Występują one albo z powodu rozwoju części zasobów, albo niewłaściwego użytkowania lub konserwacji. Terminowa naprawa lub wymiana zużytych części silnika elektrycznego zapobiega tego typu uszkodzeniom.

Powyższe rodzaje uszkodzeń odpowiadają trzem okresom „życia” silnika elektrycznego: okresowi upływu, okresowi normalnej eksploatacji oraz okresowi starzenia.

V okres trwałości awaryjności silników elektrycznych jest wyższy niż przy normalnej eksploatacji. Większość wad produkcyjnych jest identyfikowana i korygowana podczas testów.Jednak w masowej produkcji nie da się przetestować każdego egzemplarza. Niektóre z maszyn mogą posiadać wady ukryte powodujące uszkodzenia w pierwszym okresie eksploatacji.

Ważny jest czas trwania drenażu, podczas którego osiągana jest niezawodność odpowiadająca normalnej eksploatacji. Awarie pierwszego okresu nie wpływają na niezawodność urządzenia w kolejnych okresach jego użytkowania.

Podczas normalnej eksploatacji awarie w działaniu silników elektrycznych mają zwykle charakter losowy. Ich wygląd w dużej mierze zależy od warunków pracy urządzenia. Częste przeciążenia, odchylenia od trybów pracy, dla których silnik elektryczny jest przeznaczony, zwiększają prawdopodobieństwo awarii. W tym okresie utrzymanie i terminowe usuwanie odchyleń od normalnych warunków pracy ma pierwszorzędne znaczenie. Zadaniem personelu serwisowego jest dbanie o to, aby okres normalnej pracy nie skrócił się poniżej czasu standardowego.

Wysoka niezawodność oznacza niski wskaźnik awaryjności w eksploatacji, a co za tym idzie dłuższy okres eksploatacji. Jeśli w praktyce zostanie ustalona systematyczna konserwacja zapobiegawcza silnika elektrycznego, wówczas czas jego normalnej eksploatacji osiągnie wartość projektową — 8 lat.

Trzeci okres „życia” silnika elektrycznego — okres starzenia — charakteryzuje się gwałtownym wzrostem stopnia awaryjności. Wymiana lub naprawa poszczególnych części nic nie daje, cała maszyna się zużywa. Dalsze jego użytkowanie staje się nieopłacalne. Zużycie całej maszyny ma pierwszorzędne znaczenie teoretyczne.Rzadko jest możliwe zaprojektowanie i eksploatacja maszyny w taki sposób, aby wszystkie jej części zużywały się równomiernie. Zwykle zawodzą poszczególne jego części i zespoły. W silnikach elektrycznych najsłabszym punktem jest uzwojenie.

Najważniejszym wskaźnikiem, od którego zależy niezawodność działania urządzenia technicznego, jest jego konserwowalność, rozumiana jako zdolność do wykrywania i usuwania uszkodzeń i awarii podczas konserwacji i naprawy. Możliwość naprawy jest określana ilościowo na podstawie czasu i kosztów pracy wymaganych do przywrócenia urządzenia technicznego do stanu używalności.

Schematy awarii silnika mogą być różne. Przywrócenie pełnej funkcjonalności zajmuje różny czas. Z obserwacji wynika jednak, że średni czas regeneracji dla danego poziomu konserwacji jest wspólny dla wszystkich instalacji. Ta wartość jest uważana za cechę podatności na konserwację.

MTBF nie charakteryzuje w pełni niezawodności urządzenia technicznego, a jedynie określa okres czasu, w którym urządzenie działa bezawaryjnie. Po wystąpieniu awarii potrzeba czasu, aby przywrócić jego wydajność.

Uogólniającym wskaźnikiem, który ocenia gotowość urządzenia do wykonywania swoich funkcji we właściwym czasie, jest współczynnik dostępności, który określa wzór

kT = tcr / (tcr + tv)

gdzie tcr to średni czas między awariami; tв — średni czas regeneracji.

Zatem kT — stosunek średniego czasu pracy do sumy czasu pracy i czasu regeneracji.

Niską niezawodność urządzenia można zrekompensować skróceniem czasu regeneracji.

Niski MTBF i długi czas odzyskiwania mogą być przyczyną niskiej dostępności urządzenia. Pierwsza z tych wartości zależy od niezawodności produktu i poziomu jego technicznej eksploatacji. Im wyższa jego jakość, tym dłuższy średni czas między awariami. Jeśli jednak odzyskiwanie i konserwacja zajmują dużo czasu, dostępność sprzętu nie wzrasta. Innymi słowy, korzystanie z wysokiej jakości sprzętu musi być uzupełnione wysokim poziomem konserwacja i naprawa… Tylko w tym przypadku możliwe jest osiągnięcie pracy ciągłej.

Z punktu widzenia produkcji ważne jest posiadanie ogólnie gotowego do użytku i bezawaryjnego sprzętu.Gotowość głównego zespołu napędowego (silnika elektrycznego) zależy również od niezawodności pracy urządzeń rozruchowych dla ochrona i kontrola.

Ochrona nie może zapobiec uszkodzeniu silnika, ponieważ nie może wpływać na te czynniki, które tworzą sytuację awaryjną.

Rola urządzenia zabezpieczające przed przeciążeniem jest zapobieganie uszkodzeniu silnika elektrycznego poprzez wyłączenie go na czas. Może to znacznie skrócić czas regeneracji sprzętu elektrycznego. Mniej czasu zajmuje wyeliminowanie przyczyny, która spowodowała tryb awaryjny niż naprawa lub wymiana uszkodzonego silnika.

Z drugiej strony nie należy dopuszczać do nieuzasadnionego przedwczesnego wyłączania silnika elektrycznego, ponieważ zmniejsza to niezawodność całego urządzenia. Bez względu na powód, podróż jest porażką. Nieodpowiednie zabezpieczenia zmniejszają MTBF, a tym samym dostępność.

W niektórych przypadkach wskazane jest, aby nie wyłączać instalacji elektrycznej, ale zasygnalizować tryb awaryjny.

Używając terminologii teorii niezawodności, możemy powiedzieć, że ogólnym celem ochrony jest skrócenie czasu regeneracji całej instalacji elektrycznej poprzez zapobieganie uszkodzeniom silnika elektrycznego. Zabezpieczenie musi reagować na te same przeciążenia, które faktycznie stwarzają ryzyko uszkodzenia silnika elektrycznego.

Niektóre rodzaje zatorów należy przezwyciężyć dzięki rezerwie mocy. Fałszywe wyłączenia zmniejszają niezawodność sprzętu i powodują szkody w produkcji. Nie należy im pozwalać.