1.rész

A HIBAELHÁRÍTÁS GYAKORLATA

Tény, hogy minden energia veszteség hőmérsékletemelkedéssel jár. Minél magasabb a hő annál nagyobb az energia veszteség és annál nagyobb az esélye és valószínűsége annak, hogy készülék meg fog hibásodni. A frissen üzembe helyezett elektromos készülékek, azonnal elkezdenek romlani. Fáradás, kor, rezgés, környezeti körülmények komolyan hozzájárulnak a veszteségek kialakulásához.  Egy egyszerű apró kis hiba is tönkre teheti az egész gyártósort.  Ma már nem ritka az olyan gyártási folyamat, ahol egyetlen percnyi kiesés százezres nagyságrendű kárt okozhat!!    Ezért nagyon fontos, hogy a termelő berendezések kiesés nélkül működjenek.

A motorok millió és millió fordulatot tesznek meg életciklusuk alatt. A nagy igénybevétel matt ezek különösképpen hajlamosak elromlani.  Megannyi fő ok van a túlmelegedésre például a gyengécske hűtés, a sok megállás és újraindítás, túlterhelés és túlfeszültség, valamint a kritikus hálózati energiaminőség. Azon belül is a kiegyenlítettlenség és a torz jelek.  Még a legkisebb feszültség kiegyenlítettlenség is okozhat tekintélyes motoráramot, ami esetleg visszatérhet az alacsony ellenállású semleges vezetéken. Ez önmagában is okozhat tüzet.

A követendő gyakorlat a karbantartásban.

Minden ilyen jellegű hiba felderíthető a tervszerűen megelőző karbantartás segítségével. A hibára hajlamos helyek felderítése és a hiba eltávolítása képes megelőzni a hiba bekövetkeztetét. A veszélyes gépállapotokat és a tüzet. A vizuális megtekintés nem elegendő. A hőanalízis megmutatja, hogy a készülékek és vezetékek milyen hőmérsékleten működnek. Könnyen megállapítható, ha ezek az értékek tervezett felett vannak.  Az energia veszteségnek mindig oka van!  Ha az okot azonnal nem derítjük ki akkor ott más elektromos berendezések is tönkre mehetnek. 

A karbantartást mindig a legjobb gyakorlat szerint kell elvégezni.  A biztonságra törekvés szempontjait figyelembe kell venni. Lásd az eset tanulmányokat!

A pontos sorrend mindig attól függ a telepünkön milyen berendezések működnek és milyen műszerek állnak rendelkezésre.

Mi az alábbi gyakorlatot ajánljuk megvalósításra.

1. Először gyűjtsük össze az adatokat. Mérjünk.
2. Utána el kell elhatározni mit is kell csinálni. Egy bizonyos jártasság után meg lehet határozni mit tekintünk normális működési körülménynek és mit olyannak, ahol már be kell avatkozni.

Ezek után adjunk az elvégzendő javításoknak biztonsági szempontok szerint prioritást, a gépállapot és különösen a hőmérsékletemelkedés függvényében.  Miután elvégeztük a javítást végezzük el a méréseket még egyszer és az új mért adatok kerüljenek be a rendszerbe.

Miket kell vizsgálni?

Hőanalízis

A tevékenységi jegyzék tartalmazza az általános hiba elhárítási utasításokat. A karbantartás számára a hőkamera a legjobb eszköz arra, hogy megtaláljuk, felfedezzük a normálistól eltérő állapotot. A hő adatok hőkamerával történő összegyűjtése az üzembe helyezés után és az időszakos felülvizsgálat során alapot ad arra, hogy a későbbiekben ezeket az adatokat használjuk a rendszeres felülvizsgálat és a javítások utáni állapot meghatározásához. 

A szigetelések ellenőrzése

A hőmérséklet ellenőrzés után egy szigetelés vizsgálóval (megohm mérővel) ajánlatos ellenőrizni, hogy milyen szigetelési állapotban vannak a tekercsek.

A vibrációs analízis

Megmutatja a motorok, csapágyak hibáit.

Nagyfeszültségű hálózati analízis

Arra derít fényt milyen a hálózati feszültség minősége, vannak-e harmonikusabb és egyéb hibák.

Véletlenszerűen fellépő hibák.

Amikor nincs meg a hiba nyilvánvaló oka.

A kézi oszcilloszkópon megnézhetünk alapjeleket, és lenyomozhatjuk az egyéb problémákat pl. egy energia lágerrel a kimaradó jelek okait.

Az aktuális cselekvési terv attól függ milyen műszerek állnak rendelkezésre. A 2. részben tárgyaljuk, hogy hogyan lehet meghatározni a leggyakrabban előforduló elektromos és elektromechanikai hibákat. A motorok különösen fontosak, mert egy telepen belül nagyon sok fordul elő belőlük. Ők hajtják meg a ventilátorokat, szivattyúkat és kompresszorokat. Az olyan felszereléseket, mint pl. a transzformátorok, tartályok szintén előrizni kell.

A 3. részben tárgyaljuk az energia veszteségeket.  Valamint hogyan kell olyan hibajelenségeket kezelni, amiknek nincs meg a nyilvánvaló oka.  A leírás végén összegyűjtöttünk néhány hivatkozást (4. rész) és egy összefoglalót (5.rész) Külön paneleken adjuk meg a műszerekkel szembeni követelményeket.

1.Mit kell megnézni és ehhez milyen eszközökre lesz szükséged?

1.1 A hőkamera, mint első számú   karbantartási eszköz.

A jó rendszertervezés és elosztás kritikus, mivel a hibák túlnyomó többsége az alulméretezett vezetékekre és a rosszul elkészített kötésekre vezethető vissza. A laza kötések is gyakran okoznak a későbbiek folyamán problémát. A motoroknak nem szabadna a tervezett vagy a maximumként magadott hőmérséklet határon felül dolgozni. A motor tekercsének minden 10 C fokkal történő emelkedése, a motortekercs szigetelési ellenállásának értéklét 50 %- ál csökkenti.   Még akkor is, ha a hőemelkedés csak rövid idejű.

A hőkamerák nem teszik feleslegessé a hagyományos ellenőrzéseket és az elektromos biztonság ellenőrzését.  Ezeket legfeljebb 5 évente el kell végezni. Vedd figyelembe, hogy a tárgyakon mért hőmérséklet egy relatív hőmérséklet, nem mindig ad megfelelő képet arról, hogy a mért hőmérséklet mennyire van közel a veszélyes zónához.

A termográfia a legjobb átfogó vizsgálati és megelőző karbantartási módszer.

Közelítsd meg a hibát strukturáltan

A tervszerű megelőzés időt ad arra, hogy az elvégzendő karbantartási feladatokat tervezni lehessen. Különösen akkor, ha a hibajavítást nem idegen cég, hanem a saját műszaki szakembereink fogják elvégezni. A műszaki dokumentációnak minden esetben nagyon részletesen kell tartalmazni a mért hőmérsékleteket és az egyéb adatokat környezeti hőmérséklet fény, áram stb.  A kollegák tapasztalata és ismeretére ott lesz szükség, amikor meg kell tudni mondani, hogy a közelmúltban milyen változások voltak az elektromos rendszerben, amik a problémát okozhatják.

A szervizeseknek tisztában kell lenniük az alapvető működési folyamatokkal, az elektromos berendezések hőkarakterisztikáit és érteniük kell.   Vagyis az egyes hibák milyen hőmérsékletváltozásokat okoznak.  Meg kell figyeljék a berendezéseket a bekapcsoláskor, a működés folyamán és a lehűléskor.  A megfigyelésnél a rendszerben a legrosszabb állapotot, csúcsterhelést kell teremteni.  De legalább 40 % leterheltség szükséges. Ellenőrizzük a motoron lévő adatlapon a motor működési hőmérsékletét és áramát.  Amikor alacsony terhelés mellett kell vizsgálni jegyezzünk fel minden hőmérsékletváltozást, még a le kisebbeket is.

Amikor csak lehetséges a vizsgált készülék burkolatát el kell távolítani, hogy láthatók legyenek az egyes alkotórészek, áramkörök.  (Ne feledjük, csak szakavatott személy, erre alkalmas védelmi ruházatban végezhet ilyen munkát!!)  Amikor ez nem lehetséges keressünk egy enyhén megemelkedett hőmérsékletű pontot a dobozoláson, Tekintsük ezt referenciának. A KÉSZÜLÉK BELSEJÉBEN VALÓSZÍNŰLEG ENNÉL JÓVAL MAGASABB HŐMÉRÉSKLET LESZ!!

Keressük meg a legmagasabb hőmérsékletű pontokat ugyanazon a készüléken, ugyanolyan működési feltételek mellett. Vegyük figyelembe, hogy a légmozgások, szelek, befolyásolják a pontos mérést. Fényes felületek és csatlakozások, valamint a készülékekre rakodó szennyezés befolyásolják a mért hőmérsékletet.

Kiegyenlítetlen terhelések, túlterhelések, harmonikusak ugyanazt a hibát mutathatják. Meg kell mérnünk az elektromos tereléseket ahhoz, hogy diagnosztizálni tudjuk a hibát. Egy hideg pont is jelentheti a hiba helyét.

Amikor a hiba küszöbön álló bekövetkezése nyilvánvaló ez „vörös riasztást” kell eredményezzen.

Küszöbön álló hiba vagy kritikus hely felfedezése a készüléken azonnali beavatkozást igényel! NETA (International Electrával Testing   asszociatívon) Azonnali beavatkozást kell jelentsen, ha a készüléken mért hőmérséklet 40 C fokkal magasabb, mint a környezeté, Továbbá azonos készülékek azonos feltételek mellett működnek és a felületükön mégis 15 C-ál nagyobb hőmérsékletet lehet mérni.

Azokon a helyeken, ahol a mérendő készüléket nem lehet elérni, például amikor a készülék tetejére motor vagy sebességváltó szekrény van szerelve, „hőtükröket” lehet alkalmazni (3 mm széles fényesre tisztított alumínium darab) Jó lehet ebben az esetben csak összehasonlító mérésre van lehetőség nem pontos hőmérséklet meghatározásra.

A hőkamerákkal végzett tervszerű megelőzés, karbantartás, csökkentheti a kieső időt és pénzt takarít meg.  Sok frissen fellépő hiba további meghibásodásokat okozhat pl. egy melegedő tekercs tovább csökkenti a szigetelési ellenállást, elszennyeződés tovább korrodálja a berendezést, illetve a rezgés tovább lazítja az összeköttetéseket.

Amikor egy berendezés elromlik az első teendőnk a gyártósort leállítani és újraindítani. Nekünk azonban meg kell találnunk a hiba okát. Meg kell nézni találunk-e elszínesedést, esetleg elszenesedést.  Nekünk kell eldönteni, hogy a rendelkezésre álló készülékeink közül melyikkel, mit fogunk mérni.  Hőkamera nélkül jóval kisebbek a lehetőségek és az esélyek. Természetesen az infravörös kamera csak a vizsgált eszköz felületének hőmérsékletét méri. Ez azonban utal arra, hogy ebben a rendszerben hiba van! Más készülékekkel kell meghatározni azt, hogy valójában mi is a hiba oka.

1.2 A szigetelési ellenállás mérése

 A tekercsek esetében megfelelőségi vizsgálatot és a szigetelésen keletkezett hibákat szigetelési vizsgálattal tudjuk megmérni.  A mérés során a készülékünk egy ismert nagyságú jelet – mondjuk 1.000 V-ot – generál és megméri a szigetelésen keresztül szivárgó áramot.  Ebből kalkulálja ki a szigetelési ellenállást. Így fedezi fel, hogy a fázis – és fázis, illetve fázis – és földelési vezeték között mekkora az ellenállás. A kezdeti szigetelési ellenállás egy készülék első bekapcsolásakor lehet akár1.000 Mohim is. Ezt az értéket gyorsan lecsökkenheti a magas működési hőmérséklet. A fentiek miatt a szigetelési ellenállást gyakran kell ellenőrizni.

Nagyon fontos!  Mielőtt megkezdi, a szigetelési ellenállásmérést a mérendő készüléket le kell választani a működő rendszerről. Amikor a leolvasott értékeket kiértékeljük, figyelemmel kell lenni a hőmérsékletre és a levegő nedvességtartalmára. A hőmérséklet és légnedvesség nő akkor a szigetelési ellenállás értéke csökken.  A szigetelési ellenállás értéke felére csökken a hőmérséklet minden 10 C emelkedésével.  Az előbbiek miatt meg kell mérnünk a szigetelési ellenállás mellett a hőmérsékletet is. Pl.  hőkamerával.

1.3. Rezgésmérés csapágyaknál és tengelyeknél.

A rezgésvizsgálat kulcs eleme a tervszerű megelőző karbantartásnak!  A rezgésmérővel meg lehet vizsgálni a rezgés spektrumát, mindhárom koordináta figyelembevételével.  Ideális, amikor egyszerre történik a három tengely mérése. A mérést a meghajtott tengelyek mindkét végén el kell végezni.

Három mérést kell csinálni egy tengelyű készülékeknél. Van olyan hiba, ami csak egy bizonyos tengelyen okoz rezgést!  A rezgésmérők drága műszerek. Pontosan kell, dolgozzanak, mert a mérés során a kezelőnek korlátozott idő áll rendezkedésre. Nincs idő egy alapos vizsgálatra.  Ennek ellenére nem szabad, hogy egy meglévő meghibásodást ne fedezzünk fel.

A motorrezgés egyes frekvenciái gyakran összeadódnak a forgási sebességgel, és gyakran mutatnak meghibásodott csapágyra, meghajlott tengelyre, meglazult kötésekre.  Ellenőrizzük a forgási sebességet, nem azt, amik a motor adatlapon olvasható, hanem a ténylegeset, ami alacsonyabb lehet, mint az adatlapon feltüntetett. Ez fontos lépés, mert a magasabb frekvenciák leosztódnak az állórész hornyaira és forgórész tengelyére.

Rezgés problémák gyakran vezethetnek vissza a forgórész problémáira.  A meghajlott tengely és a gyenge csatlakozás gyakran megkétszerezve, a forgási sebesség kétszeres értékeként jelenik meg.

Magasabb érték függhet attól, hogy hány golyó van a csapágyban vagy, hogy mennyi az állórész hornyainak a száma.  A pontos méréshez ezekre az adatokra feltétlenül szükség van. A mérés megkezdése előtt ezeket be kell szerezni. A csapágy golyóinak átmérője és a külső, illetve belső átmérő, szintén befolyásolni fogja a rezgést. Bármilyen méretkülönbség két ellenőrzés között komoly oka lehet egy alapos vizsgálatnak.

1.4. Erősáramú hálózati analízis

A hálózati hibák nagy része két nagy csoportra vezethető vissza, a kiegyenlítettlenségre és a harmonikusakra. 

Kiegyenlítettlenség

Még a legkisebb feszültség kiegyenlítettlenség is okozhatja az összeköttetések megromlását.

A kiegyenlítettlenség úgy keletkezik, hogy egy hálózati energia nem megfelelően jut le a felhasználás helyére. Alacsony feszültség az egyik vezetéken vagy a szigetelési ellenállás értékének lecsökkenése a motortekercsen belül. Ha egy motor kiegyenlítetlen állapotban dolgozik, akkor kisebb hatásfokkal teszi ezt és le fog csökkenni az élettartama.  Megnövekedett áramértékeket lehet mérni, alacsonyabb nyomatékot ad le és még mechanikus zavarok is felléphetnek.

Kiegyenlítetlen hálózat működési zavarokat okoz az egyfázisú terheléseknél, amiknek a feszültsége alacsony   vagy magasabb, mint a terhelés megadott feszültsége. Ez utóbbira különös figyelemmel kell lenni. A kiegyenlítettlenség problémája különösen ott lehet komoly, ahol a berendezést nem megfelelően helyezték üzembe vagy napenergia rendszert egy fázisra kötötték.  Az ilyen kiegyenlítettségből eredő veszteséget a hálózati fogyasztók/terhelések jobb csoportosításával vagy kiegyenlítő komponensek alkalmazásával lehet csökkenteni.

Harmonikusak és tranziensek

Szinusz feszültséget nem lineáris terhesére tesznek (amikor a terhelés mértéke függ a feszültségnagyságától) Ilyenkor olyan áramok keletkeznek, amik harmonikusakat tartalmaznak. A nem lineáris terelésre a legjobb példa az egyenirányítók.   A gyakorlatban ezek a kapcsolóüzemű tápegységek, változtatható sebességű motor meghajtások, a LED és a kompakt fénycsöves világítástechnikai megoldások és klímás elektronikus alkalmazások.

A LED-es megoldásokból származó tranziens feszültségek, motorok gyakori ki és bekapcsolása és a VSD (változtattathatod sebességű motormeghajtás) műveletek nagyon gyorsan, löket szerűén következnek be és sokkal nagyobb értékűek, mint a normál hálózati feszültség.  VSD különösen hajlamos arra, hogy mágneses mezőt indukáljon és az állórészre és a csapágyakra kedvezőtlen hatást fejtsen ki.  A tervezésnél erre különös figyelemmel kell lenni.  Ilyen feladat, hogy egyeztetni kell a meghajtást a motorokkal. Keramikus csapágyakat kell használni, szigetelt motorházat, és a tengelyt le kell földelni. A VSD kimenetet szűrni kell. A harmonikus veszteségek csökkenthetőek egyrészt úgy, hogy nem is engedjük, hogy létrejöjjenek másrészt aktív, illetve passzív szűrőket alkalmazásával.  

A harmonikusok és a kiegyenlítettlenség semleges áramokat okozhatnak. Ezeket szűréssel és a terelések jobb elosztásával lehet megszűrni. Amikor a hálózat sok kapacitív, illetve induktív elemet tartalmaz, akkor felléphet rezonancia frekvencia, ami hálózati rendszert zavarja.

Harmonikusak és tranziensek

Szinusz feszültséget nem lineáris terhesére tesznek (amikor a terhelés mértéke függ a feszültségnagyságától) Ilyenkor olyan áramok keletkeznek, amik harmonikusakat tartalmaznak. A nem lineáris terelésre a legjobb példa az egyenirányítók.   A gyakorlatban ezek a kapcsolóüzemű tápegységek, változtatható sebességű motor meghajtások, a LED és a kompakt fénycsöves világítástechnikai megoldások és klímás elektronikus alkalmazások.

A LED-es megoldásokból származó tranziens feszültségek, motorok gyakori ki és bekapcsolása és a VSD (változtattathatod sebességű motormeghajtás) műveletek nagyon gyorsan, löket szerűén következnek be és sokkal nagyobb értékűek, mint a normál hálózati feszültség.  VSD különösen hajlamos arra, hogy mágneses mezőt indukáljon és az állórészre és a csapágyakra kedvezőtlen hatást fejtsen ki.  A tervezésnél erre különös figyelemmel kell lenni.  Ilyen feladat, hogy egyeztetni kell a meghajtást a motorokkal. Keramikus csapágyakat kell használni, szigetelt motorházat, és a tengelyt le kell földelni. A VSD kimenetet szűrni kell. A harmonikus veszteségek csökkenthetőek egyrészt úgy, hogy nem is engedjük, hogy létrejöjjenek másrészt aktív, illetve passzív szűrőket alkalmazásával.  

A harmonikusok és a kiegyenlítettlenség semleges áramokat okozhatnak. Ezeket szűréssel és a terelések jobb elosztásával lehet megszűrni. Amikor a hálózat sok kapacitív, illetve induktív elemet tartalmaz, akkor felléphet rezonancia frekvencia, ami hálózati rendszert zavarja.

1.5. Rejtett hibák felfedezése oszcilloszkóppal és adatgyűjtőkkel

Van pár olyan eset, amikor a hibaelemzéshez a jeleket látnunk kell. Ilyenek a zajok vagy egyéb normálistól eltérő hullámalakok. A kézi oszcilloszkópok képesek arra, hogy megnézhessük velük az amplitúdókat jelek nagyságát, a jelek időbeli lefutását. Alakjukat, az alakok torzulását.  A különféle bejövő, kimenő jelek egyidejű vizsgálata választ adhat az olyan hiba lehetőségekre, mint pl. a feszültség és áram túlterhelés, jelek nem megfelelő időben történ szinkronizációja csillapítási és bemeneti impedanciák hibás értéke, és a dirrt.

Hordozható oszcilloszkópokkal meg lehet találni harmonikus, tranziens és a nem megfelelő tranziensek okozta hibákat, egy és háromfázisú hálózatokban is.  Felfedezhetőek a   AC! DC konverterek hibái, hibás JGT kapuk, vagy szűrük által okozott hibák, és vizsgálni lehet a pulzus szélesség modulációt, reflexiót, illetve a tranziensek és a kiegyenlítettség hibáit.

Véletlenszerűen fellépő hibák

A véletlenszerűen fellépő hibák leggyakoribb elfordulása a por, szennyezettség, korrózió és a vezetékek törése. A vezetékek elöregedése vagy a gyakori ki bekapcsolás is lehet a hiba oka. Ilyenkor a hiba meghatározására energia adatgyűjtőt ajánlott alkalmazni. Ilyenkor hosszabb időre felhelyezünk egy adatgyűjtőt a hálózatra és megmérjük vele a fogyasztást.  Látni fogjuk a mért jeleket, azok alakját, nagyságát. Képet kaphatunk az energiafogyasztásról.

A hálózati analizátort vagy egy lakatfogós multimétert ajánlott alkalmazni az áram kiegyenlítettlenség és a terhelési problémák megállítására minden fázison.