Apparecchiature per l’analisi delle vibrazioni del motore: Monitoraggio delle vibrazioni vs ESA

Molte persone si accorgono dei problemi con i motori solo quando questi si scuotono, vibrano, si surriscaldano o emettono un suono udibile, prima di intervenire per risolvere il problema. I sensori di monitoraggio delle vibrazioni sono diventati più comuni, ma a volte non riescono a individuare in tempo il vero problema all’interno del motore prima che si verifichino ulteriori danni.

L’analisi della firma elettrica (ESA), una tecnologia che valuta i circuiti dei componenti all’interno dell’intero sistema del motore (centro di controllo motore (MCC) o azionamento a frequenza variabile (VFD)), dei cavi e dei motori, è utilizzata in altri tipi di apparecchiature per l’analisi delle vibrazioni del motore, come l’ALL-TEST PRO On-Line II™ (ATPOL II). L’ESA individua i guasti del motore nelle fasi iniziali, spesso prima che siano facilmente rilevabili.

Questo caso di studio esamina i punti di forza e di debolezza di due diversi tipi di apparecchiature per l’analisi delle vibrazioni del motore nella valutazione e nella diagnosi dei danni al rotore di un motore.

I retroscena

Easy Tool è un fornitore di soluzioni di monitoraggio delle condizioni con rappresentanti di assistenza e supporto in Italia. Situata nella città di Fabriano, in provincia di Ancona, Easy Tool rappresenta gli strumenti ALL-TEST Pro ed esegue servizi regolari di monitoraggio delle condizioni per un produttore di carta locale.

Ogni tre mesi, un ingegnere di campo si reca presso l’impianto di produzione della carta per testare le apparecchiature, tra cui ventilatori, motori, rulli e riduttori. I dati vengono raccolti quattro volte nel corso dell’anno per l’analisi delle tendenze e delle previsioni a supporto dei programmi di sicurezza e affidabilità delle apparecchiature del produttore di carta.

Nel settembre 2016, Ettore Di Pasquale, Field Engineer, ha utilizzato un approccio multi-tecnologico per diagnosticare correttamente un problema con un motore a induzione.

La configurazione del motore

Un motore a induzione da 15 kilowatt azionato da VFD è stato utilizzato per azionare un ventilatore industriale sulla cappa della sezione di essiccazione di una macchina che produce carta.

Mentre la macchina produce carta, questo ventilatore industriale estrae i fumi dalla macchina e li fa passare attraverso un filtro prima di rilasciare lo scarico nell’atmosfera.

L’analisi delle vibrazioni suggerisce uno sbilanciamento del motore (ma l’analisi della firma elettrica dimostra il contrario)

L’analisi iniziale delle vibrazioni ha mostrato valori di vibrazione elevati e uno spettro che poteva essere interpretato come uno squilibrio del motore. Anche se la prima porzione dello spettro sembrava simile a un modello di squilibrio, l’ingegnere di campo sapeva di dover continuare a indagare.

La velocità è stata misurata con una strobo e ha mostrato che i giri al minuto (RPM) cambiavano molto rapidamente, anche se il VFD era impostato per far funzionare il motore a una velocità fissa di 1.470 RPM. Una rapida variazione della velocità del motore a induzione indica la rottura delle barre del rotore.

A questo punto, l’ingegnere sul campo ha continuato con il suo approccio multi-tecnologico e ha eseguito un’analisi della firma elettrica con lo strumento portatile ALL-TEST PRO On-Line II™ per verificare le condizioni delle barre del rotore del motore.

L’analisi della firma elettrica conferma la rottura delle barre del rotore

L’analisi della firma elettrica (ESA) è una tecnologia di diagnostica del motore che utilizza la tensione di alimentazione e la corrente di funzionamento del motore per identificare i guasti esistenti e in via di sviluppo nell’intero sistema del motore.

In modalità ESA, l’ATPOL II™ valuta le condizioni dell’alimentazione in ingresso, del circuito di controllo, del motore stesso e del carico azionato.

L’ESA di questo motore a induzione ha mostrato significative variazioni di corrente: quando il motore accelera, assorbe più corrente; quando rallenta, assorbe meno corrente. Le grandi fluttuazioni di corrente variano di circa il 30% perché il motore varia il carico a causa delle variazioni di velocità.

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Risolvere il problema per prevenire i guasti al motore e garantire la sicurezza dei dipendenti

L’ingegnere di campo ha esaminato la sua analisi completa con il responsabile della manutenzione predittiva e dell’affidabilità del produttore di carta e ha suggerito di sostituire il motore. Un nuovo motore è stato prontamente installato durante un arresto programmato e un’altra analisi delle vibrazioni è stata eseguita sul nuovo motore per assicurarsi che funzionasse come previsto.

L’analisi delle vibrazioni del nuovo motore ha mostrato che le vibrazioni sono diminuite in modo significativo. Mentre il motore originale danneggiato aveva mostrato valori elevati di vibrazione di circa 11 mm/sec, l’analisi delle vibrazioni del nuovo motore ha mostrato valori intorno a 0,35 (30 volte meno vibrazioni).

Inoltre, il nuovo motore funzionava a velocità costante, assicurando che il ventilatore industriale potesse evacuare i fumi dalla macchina di produzione della carta con un flusso d’aria costante. Mantenere la velocità e il flusso d’aria per l’aspirazione dei fumi significava creare un ambiente di lavoro sano e sicuro per i dipendenti del produttore.

Conclusione sulle apparecchiature per l’analisi delle vibrazioni del motore

Lezioni apprese:

1. Se non fosse stata rilevata la rottura delle barre del rotore, il motore si sarebbe guastato. Il guasto al motore avrebbe causato condizioni di lavoro non sicure all’interno dell’impianto di produzione. I programmi di monitoraggio delle condizioni e di manutenzione predittiva (PdM) sono iniziative molto importanti che ogni produttore dovrebbe attuare.

2. Le sole apparecchiature di analisi delle vibrazioni del motore, come i sensori di monitoraggio delle vibrazioni, pur essendo molto informative e importanti, non sempre identificano chiaramente i guasti del motore. Le prove di vibrazione devono essere eseguite insieme all’analisi della firma elettrica. È fondamentale adottare un approccio multi-tecnologico quando si controllano le condizioni dei motori, poiché una sola tecnologia di solito non è “sufficiente” per diagnosticare correttamente la salute del motore.

3. Esistono strumenti portatili di facile utilizzo, come l’ALL-TEST PRO On-Line II™ (ora ALL-TEST PRO On-Line III™), che possono aiutarvi a verificare lo stato di salute dei vostri motori. L’ATPOL II™ è uno strumento di monitoraggio e diagnostica di inestimabile valore che può aiutarvi a capire cosa sta succedendo realmente alla vostra apparecchiatura. Assicuratevi di avere gli strumenti adeguati per supportare il vostro programma di monitoraggio delle condizioni.

Informazioni su All-TEST Pro, LLC.

ALL-TEST Pro mantiene la promessa di una vera e propria manutenzione e risoluzione dei problemi del motore, con strumenti diagnostici, software e assistenza innovativi che consentono di mantenere in funzione l’azienda.

Informazioni su SPM Instrument

SPM Instrument vanta oltre 40 anni di esperienza nel monitoraggio delle condizioni delle macchine, collaborando con diverse industrie in più di 50 paesi per fornire assistenza tecnica, supporto e formazione sulle pratiche di monitoraggio delle condizioni.