Metody diagnozowania pras mechanicznych

Diagnostyka prasy mechanicznej na podstawie analizy parametrów elektrycznych

Silniki elektryczne stosowane zarówno w napędzie głównym prasy, jak i napędach pomp układów hydraulicznego i smarowania mogą być diagnozowane na podstawie analizy parametrów elektrycznych. Analiza parametrów elektrycznych bazuje na pomiarach:

• prądów fazowych,
• napięć fazowych i międzyfazowych,
• mocy,
• rezystancji obwodów elektrycznych i izolacji,
• natężenia pola magnetycznego itp.

Parametry te pozwalają wykrywać większość uszkodzeń elektrycznych i mechanicznych takich jak: przerwa w uzwojeniu stojana, brak styku na zaciskach, uszkodzenia klatki wirnika, uszkodzenie elementów łożyska, ekscentryczność, asymetria zasilania, występowanie wyładowań niezupełnych w układzie izolacyjnym, wyładowań elektrycznych w łożyskach.

Diagnostykę parametrów elektrycznych można realizować przy stosunkowo niskich nakładach finansowych. Dzieje się tak ze względu na powszechnie dostępny i przystępny cenowo sprzęt pomiarowy. Należą do niego woltomierze, amperomierze cęgowe, specjalizowane analizatory parametrów elektrycznych a także jakości energii itp.

Czytaj też >> Badania smarów łożysk tocznych w przemyśle

Nowoczesne metody

Do nowoczesnych metod diagnozowania napędów elektrycznych w czasie pracy ustalonej pod stałym obciążeniem można zaliczyć analizę widmową prądu stojana (MCSA – Motor Current Signature Analysis) i rzadko stosowaną w praktyce przemysłowej, ale mającą duży potencjał diagnostyczny, analizę modułu wektora przestrzennego (wektora Parka).

W metodzie MCSA wykorzystuje się widmo prądu fazowego stojana. W nim w zależności od niesprawności można zidentyfikować charakterystyczne wzorce składowych widmowych. Liczne badania prowadzone ze stosowaniem metody MCSA pozwoliły powiązać odpowiednie składowe częstotliwościowe widma prądu z wieloma bardzo dobrze znanymi uszkodzeniami napędów elektrycznych. Np. przerwy klatek wirników, ekscentryczność statyczną i dynamiczną czy uszkodzenia łożysk. Niewątpliwą zaletą metody MCSA jest łatwy a także stosunkowo prosty dostęp do źródła informacji, jakim jest sygnał prądu. To sprawia, że metodę można stosować zarówno do nadzoru ciągłego, jak i doraźnego.

Do pomiaru prądu można wykorzystać klasyczne przetworniki prądowe lub rozwiązania bazujące na czujnikach Halla lub cewkach Rogowskiego. To wpływa na niskie koszty implementacji metody, a także bezpieczeństwo montażu i obsługi.

Do prowadzanie doraźnej diagnostyki parametrów elektrycznych można stosować również proste, jak i zaawansowane analizatory silników np. [10], umożliwiające służbom UR prowadzenie analizy MCSA, testów nisko- i wysokonapięciowych, wykonywanie przeglądów sprawności silników, wykrywanie przypadków niedopasowania obciążeń, oscylacji obciążenia, a także występowania przejściowych maksimów poboru energii jak również detekcję wielu innych nieprawidłowości mogących prowadzić do awarii silnika.

Podsumowanie – prasy mechaniczne

Bezawaryjna praca pras mechanicznych pozwala na efektywną realizację procesu produkcji a także osiąganie wysokich wskaźników finansowych przedsiębiorstwa. Nieprzerwaną pracę pras mogą zapewnić z jednej strony odpowiednio dobrane i stosowane metody jak również narzędzia diagnostyczne [11], a z drugiej − optymalne sposoby eksploatacji i obsługi podzespołów prasy. Stosowanie nowoczesnych metod diagnozowania pozwala wykrywać uszkodzenia i prognozować ich rozwój dla potrzeb planowania remontów. Z kolei zapewnienie odpowiednich warunków eksploatacji i obsługi jest gwarantem długotrwałego i bezawaryjnego działania pras.

Piśmiennictwo

1. Cattell D.: Stamping 101: Anatomy of a Mechanical Stamping Press. Strona internetowa. https://www.thefabricator.com/thefabricator/article/bending/stamping-101-anatomy-of-a-mechanical-stamping-press. Dostęp 15.02.2023 r.
2. Siemens A.G.: Early detection of mechanical damage in press working lines, MP.R1.CC.0000.86.3.04 / Dispo 46371 BR 0513 3. SB 2 En, 2013. https://cache.industry.siemens.com/dl/files/185/109745185/att_910773/v1/6zb5131-0bc02-0ba0.pdf
3. ISO 20816-1:2016. Mechanical vibration. Measurement and evaluation of machine vibration. Part 1: General guidelines.
4. ISO 20816-3:2022. Mechanical vibration. Measurement and evaluation of machine vibration. Part 3: Industrial machinery with a power rating above 15 kW and operating speeds between 120 r/min and 30 000 r/min.
5. ISO 20816-9:2020. Mechanical vibration. Measurement and evaluation of machine vibration. Part 9: Gear units.
6. ISO 10816-7:2009. Mechanical vibration. Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts. Part 7: Rotodynamic pumps for industrial applications, including measurements on rotating shafts.
7. ISO 18434-1:2008. Condition monitoring and diagnostics of machines. Thermography. Part 1: General procedures.
8. ISO 4406:2021. Hydraulic fluid power. Fluids. Method for coding the level of contamination by solid particles.
9. ASTM E1934 – 99a (2014) Standard Guide for Examining Electrical and Mechanical Equipment with Infrared Thermography.
10. Strona internetowa All Test Pro. http://www.alltestpro.com/products/energized-motor-testing-products/all-test-pro-on-line-iitm.html. Dostęp dnia 13.09.2016 r.
11. Fidali M.: Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu. Wydawnictwo Elamed, Katowice 2020.

dr hab. inż. Marek Fidali, prof. PŚl
Politechnika Śląska

Galeria