TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE
Zabezpieczenie drganiowe łożyskowań silników elektrycznych
Temat dotyczy silników elektrycznych na łożyskach tocznych
Awaria łożyska w silniku elektrycznym może mieć różne skutki. W najlepszym przypadku jeśli będzie konieczna wymiana tylko samego łożyska. Jest tu mowa o awarii łożyska, a nie o planowanej wymianie łożyska wskutek wyników prowadzonego monitoringu stanu łożyska. Chociaż często zdarzają się awarie łożysk nie wynikające ze złego stanu łożyska, lecz z innych przyczyn co będzie zobrazowane przykładami awarii w dalszej części artykułu. W najgorszym przypadku awaria łożyska może prowadzić do zniszczenia łożyska, elementów łożyskowania i zatarcia wirnika o stojan. W wielu przypadkach takie zniszczenia czynią naprawę silnika nieopłacalną. Obecnie takich awarii zdarza się coraz mniej z uwagi na zabezpieczenia temperaturowe łożysk. W większości silników są instalowane czujniki temperatury (najczęściej termorezystory Pt100) w komorze łożyskowej jak najbliżej pierścienia zewnętrznego łożyska tocznego.
W
ymagane jest w DTR podłączenie czujników temperatury łożysk w system zabezpieczeń automatycznie wyłączający napięcie z silnika przy przekroczeniu temperatury dopuszczalnej. Z reguły alarm przy temperaturze 95°C i automatyczne wyłączenie po przekroczeniu temperatury 100°C. Niestety w wielu przypadkach (również obecnie) czujniki służą tylko do odczytu temperatury łożysk, i nie są włączone w automatyczny system zabezpieczeń silnika. Podłączenie czujników temperatury w automatyczny system zabezpieczeń na pewno uchroni silnik przed najgorszym przypadkiem zatarcia wirnika o stojan. Lecz nie zawsze uchroni przed zniszczeniem oprócz łożyska pozostałych elementów łożyskowania takich jak pokrywki łożyskowe, uszczelnienia, labirynty, odrzutniki smaru, komorę tarczy łożyskowej, wał wirnika. Takie przykłady będą przedstawione w dalszej części opracowania. Zniszczenie łożyska tocznego następuje w skutek jego zatarcia gdy zamyka się
26
luz wewnętrzny do wartości ujemnej ponad granicznej i elementy toczne przestają się toczyć po bieżniach, a zaczynają się ślizgać. Wydziela się duża ilość ciepła wskutek tarcia ślizgowego. Na powierzchniach styku elementów tocznych z bieżniami temperatura może nawet wzrosnąć do kilkuset stopni. Jeżeli silnik nie zostanie niezwłocznie wyłączony zniszczenia oprócz łożyska mogą objąć również pozostałe elementy łożyskowania. Dowodem potwierdzającym opisany powyżej proces zacierania łożyska jest przykład awaryjnego wyłączenia silnika.
Przykład 1 Silnik został wyłączony przez czujnik drgań włączony w system automatyczny zabezpieczeń z nastawą 4,6 mm/s. Stwierdzono, że po wyłączeniu wał silnika płynnie i swobodnie się obraca. Na życzenie przybyłych specjalistów EMITu uzyskano zestawienie rejestru drgań i temperatury łożyska z czasu wyłączenia silnika co obrazuje załącznik nr 1.
Drgania na komorze łożyskowej silnika od strony napędu wzrosły gwałtownie z wartości 0,7 mm/s do 15 mm/s. Silnik pracował na wolnym powietrzu. Wyłączenie nastąpiło chłodną nocą o godzinie 3:12 dnia 29.10.2012 r. W momencie wyłączenia temperatura łożyska wynosiła zaledwie 28°C. Po wyłączeniu wskutek bezwładności przekazywania ciepła z pierścienia zewnętrznego łożyska do komory łożyskowej tarczy temperatura wzrosła do 32°C. Tak nagły duży wzrost drgań mógł być spowodowany tylko gwałtownym przyhamowaniem obrotu wirnika silnika przez łożysko. Pierwszy moment przycierania nastąpił 8 minut wcześniej o godzinie 3:04 następny o godzinie 3:08. Jednak wzrost drgań nie przekroczył 2,5 mm/s i czujnik drgań nie spowodował wyłączenia silnika. Już od pierwszego przyhamowania widać powolny wzrost temperatury łożyska. W celu potwierdzenia opisanego powyżej procesu zacierania zdemontowane łożysko zostało rozebrane. Widok kulek i bieżni łożyska obrazuje fotografia załącznik nr 2.
URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 1/2020
