Fluke illustra i quattro passaggi fondamentali per prevenire dei costosi guasti ai motori elettrici utilizzati nelle applicazioni industriali. I sistemi di controllo dei motori utilizzati nei processi critici di produzione sono sempre più complessi, ciò rende estremamente importante la capacità di mantenerli sempre al massimo delle prestazioni durante la loro vita operativa. Qualunque guasto delle apparecchiature è sempre molto costoso, sia a causa del costo diretto delle parti di ricambio, sia a causa dei costi indiretti dovuti alla perdita di produzione causata da rotture impreviste e fermi macchina non programmati.
È molto importante prendere in considerazione sia i problemi di origine meccanica che di origina elettrica quando si indaga sulle cause di guasto di un motore. Ecco quattro passaggi indispensabili per prevenire guasti negli azionamenti dei motori e nei componenti rotanti in genere:
I quattro consigli per prevenire i guasti
1. Acquisire i dati di targa e le specifiche delle condizioni del bene al momento dell'installazione
Il primo passo per prevenire i guasti sui motori consiste nell'acquisire in fase di installazione tutte le informazioni critiche su di esso: condizioni operative, specifiche nominali e intervalli di tolleranza delle prestazioni attese. Avere dei dati che indicano come dovrebbe funzionare un’apparecchiature industriale facilita il rilevamento di variazioni.
Una corretta installazione pone le basi per garantire una lunga vita operativa, e può spesso anche prolungarla. Prima di rendere operativa un’apparecchiatura, si dovrebbe verificare l’eventuale presenza di problemi quali:
- Supporti asimmetrici: i piedi o le staffe di montaggio di un motore hanno forme irregolari o asimmetriche
- Disallineamento delle condutture: le sollecitazioni e le forze che agiscono sul resto dell'apparecchiatura si ritrasferiscono al motore
- Tensioni d’albero: il superamento della capacità isolante del grasso del cuscinetto provoca l’insorgere di archi elettrici e correnti indesiderate nel cuscinetto esterno
- Resistenza dell'isolamento dell'avvolgimento del motore
- Consumo energetico, armoniche e squilibrio elettrico
- Livello di vibrazioni complessivo
2. Stabilire un programma di manutenzione preventiva e attenersi ad esso
Come secondo passo è consigliabile definire un programma di manutenzione periodica per tenere traccia delle condizioni operative dei motori utilizzati in un impianto.
Durante ogni ciclo è possibile confrontare le nuove misurazioni con le specifiche originali del motore e le tolleranze rilevate durante l'installazione per identificare anomalie. La termografia va aggiunta alle regolari attività di test per comprendere se e dove si genera del calore eccessivo nei motori e nelle varie apparecchiature. Le termocamere ad alta sensibilità permettono di registrare minuscole differenze di temperatura per verificare se un motore durante il suo funzionamento è troppo caldo o troppo freddo.
Alcuni dei problemi meccanici più comuni che possono insorgere sono:
- Disallinamento: l'albero di trasmissione del motore non è allineato con il carico
- Sbilanciamento dell’albero: il centro di una parte rotante non giace sull'asse di rotazione
- Albero allentato: vi è un eccessivo spazio tra gli elementi rotanti e stazionari all'interno di un motore
- Usura cuscinetti: presenza di superfici che scivolano l'una contro l'altra senza una lubrificazione sufficiente a tenerle separate
Molti guasti che derivano da problemi meccanici si manifestano inizialmente come vibrazioni. Includere un sistema di sensori di vibrazione in un programma di manutenzione preventiva può aiutare a rilevare molti dei problemi prima che causino effettivamente dei guasti al motore.
3. Registrare le singole misurazioni per stabilire uno standard di riferimento
Il terzo passo è definire un riferimento di base delle prestazioni di un qualunque asset salvando le misurazioni e le immagini termiche ottenute dalla manutenzione preventiva. Qualsiasi cambiamento nella linea di tendenza superiore al 10-20% dovrebbe essere studiato, per identificare i fattori ad esso sottostanti e prevenire potenziali guasti.
Poiché gli inverter a frequenza variabile trasformano una forma d'onda d’ingresso in un'altra in uscita, stabilire un riferimento di base per i motori in funzione consentirà ai tecnici della manutenzione di osservare quando l'uscita cambia. L'utilizzo di un multimetro a vero valore efficace (true-RMS) e di un oscilloscopio portatile con una larghezza di banda di almeno 200 MHz aiuta a diagnosticare i problemi che possono insorgere con gli inverter. Alcuni di questi oscilloscopi offrono anche procedure guidate di test e misurazioni automatizzate sugli azionamenti a velocità variabile dei motori. Ciò semplifica la risoluzione dei problemi complessi legati agli inverter e fornire risultati affidabili e ripetibili.
Sarà cosi possibile rilevare rapidamente problemi quali:
- Riflessioni sui segnali PWM in uscita dell’inverter: disadattamento di impedenza tra sorgente e carico
- Correnti Sigma: correnti disperse che circolano in un sistema
- Sovraccarichi operativi: un motore sottoposto a eccessivo carico
Gli oscilloscopi portatili con una larghezza di banda limitata, e che quindi sono meno costosi, possono comunque osservare le forme d'onda e aiutare i tecnici a decidere come riparare un inverter. Come per molte altre riparazioni di beni industriali, risulta molto più conveniente prevenire i danni più ingenti rilevando e risolvendo i problemi nella fase iniziale, piuttosto che doversi precipitare in caso di guasto sull’impianto e dover sostituire l'intera risorsa o il sistema completo.
4. Analizzare le tendenze
Come quarto passo, una volta stabilita una linea di riferimento di base, è importante continuare a monitorare e registrare regolarmente le misurazioni. La memorizzazione dei dati e l'analisi delle tendenze possono aiutare a diagnosticare molti problemi basati sulla qualità dell'alimentazione come:
- Transitori di tensione: picchi di alta tensione molto brevi nel tempo che sono associati all’accensione e spegnimento di carichi significativi.
- Squilibri di tensione e corrente: differenze tra ampiezza, fase o sfasamento di tensione o corrente.
- Distorsione armonica: fonti aggiuntive indesiderate di tensione alternata ad alta frequenza o corrente che forniscono energia agli avvolgimenti del motore
Questi problemi possono essere identificati con degli adeguati analizzatori della qualità dell’alimentazione elettrica, che sono grado di catturare i transitori o le armoniche ad alta frequenza. Sulla base dei risultati ottenuti, potrebbe essere necessario un intervento esterno per risolvere il problema o addirittura installare apparecchiature elettriche aggiuntive, come filtri armonici attivi.
Essere proattivi per evitare di dover essere reattivi
Markus Bakker, Field Application Engineer di Fluke Corporation, ha dichiarato: "Dotare i vostri tecnici e manutentori degli strumenti di misura, delle conoscenze e dei dati appropriati consentirà loro di identificare tempestivamente degli indizi sull’insorgere di problemi nei motori prima che questi diventino gravi. Seguire i quattro passaggi sopra descritti li aiuterà a rilevare i problemi prima che un motore si guasti, il che contribuirà a evitare il costo della sostituzione delle apparecchiature, oltre che dei tempi di fermo dell’impianto".
