Работа электрических моторов

Если честно, каждый раз, когда слышу фразу ?работа электрических моторов?, хочется спросить – а вы когда-нибудь видели, как плавится обмотка из-за перекоса вала? У нас в Гуйчжоу Хайдвелл как-то привезли партию моторов для дробильных установок – вроде бы по паспорту всё идеально, но при нагрузке в 70% начиналась вибрация, которую на стенде не ловили. Оказалось, проблема в балансировке ротора, но не в классическом понимании, а в том, как он взаимодействует с магнитным полем при неравномерном нагреве. Мелочь, а за месяц три мотора угробили.

Подшипниковый кошмар в Сяохэ

Наш подшипниковый цех в районе Сяохэ – это отдельная история. Помню, в 2018 году для литейного производства ставили асинхронные двигатели с системой водяного охлаждения. По расчетам, температура не должна была превышать 80°C, но на практике подшипники начинали гудеть уже при 65°C. Разбирали – а там микротрещины в сепараторах. Пришлось вместе с технологами пересчитывать тепловые зазоры, заказывать подшипники с полиамидными сепараторами вместо штатных латунных. Кстати, именно тогда мы начали сотрудничать с Йонгли – их цех как раз специализировался на термостойких сериях.

Кто работал с мощными моторами в условиях высокой влажности, тот знает – стандартная изоляция класса F здесь не катит. У нас в Гуйяне бывает, что за смену влажность с 40% до 90% прыгает. Как-то раз поставили двигатель 160 кВт на конвейер руды – через две недели начались пробои в лобовых частях. Вскрыли – а там конденсат в пазах статора скопился. Пришлось заливать компаундом с повышенной адгезией, хотя по спецификации это не требовалось. Теперь для таких случаев держим специальные термошкафы для просушки обмоток перед сборкой.

Самое противное – когда проблемы начинаются после полугода работы. Был случай с крановыми двигателями – вибрация в пределах нормы, токи симметричные, а через 8 месяцев посыпались подшипники. Оказалось, дело в электромагнитной асимметрии, которая проявлялась только при определенном угле поворота крана. Ловили неделю с телеметрией, пока не обнаружили, что магнитная система статора имеет локальный перегрев в зоне крепления к раме. Переделали крепления – проблема ушла.

Реальная стоимость КПД

Все гонятся за высоким КПД, но редко кто считает, во что обходится его поддержание в реальных условиях. Например, у нас на дробилке стоял двигатель с заявленным КПД 96% – красиво? Только забыли уточнить, что это при номинальной нагрузке. А у нас нагрузка скачет от 40% до 110% каждые 20 минут. В итоге за год перерасход электроэнергии оказался выше, чем если бы поставили мотор с КПД 92%, но с пологой характеристикой. Сейчас для ударных нагрузок специально подбираем двигатели с запасом по магнитной индукции – пусть дороже, но хотя бы не горят.

Интересный случай был с частотными преобразователями. Ставили импортные – вроде всё хорошо, но моторы начали перегреваться на низких оборотах. Оказалось, ШИМ-сигнал давал гармоники, которые вызывали дополнительные потери в стали. Пришлось заказывать синус-фильтры, хотя изначально в проекте их не было. Сейчас для критичных применений сразу закладываем фильтры – да, дороже на 15-20%, зато ресурс моторов не страдает.

Кстати, про ресурс – многие забывают, что у электрических моторов есть особенность: после перегрева изоляция теряет эластичность. Был двигатель, который пережил три перегрева – вроде бы работает, но при вибродиагностике видно, что пропитка в пазах уже не держит. Такие мотора мы сразу отправляем в ремонт, даже если тесты в норме – опыт показал, что через пару месяцев они всё равно выйдут из строя.

Мелкие производства – отдельная боль

Работая с мелкими фабриками в Гуйчжоу, понял одну вещь – там чаще убивает не нагрузка, а пыль. Ставили мотор на камнерезный станок – через месяц вентилятор забился абразивной пылью так, что охлаждения не было вообще. Пришлось разрабатывать систему принудительного обдува с фильтрами – простейшее решение, но почему-то в паспорте мотора об этом ни слова. Теперь для пыльных цехов всегда рекомендуем двигатели с повышенным IP и отдельной системой охлаждения.

Ещё одна проблема – скачки напряжения. В том же 2019 году, когда наша компания ещё называлась ООО Гуйян Хайдвелл Машинери, поставили партию моторов на фабрику по переработке угля. Через три месяца – массовые отказы. Оказалось, в сети регулярно просаживалось напряжение до 300В, а защита не срабатывала. Двигатели работали с перегрузкой по току, изоляция постепенно деградировала. Пришлось ставить стабилизаторы и перематывать половину партии – урок на миллион юаней.

Сейчас при подборе всегда спрашиваю про качество сети – если есть сомнения, рекомендуем двигатели с запасом по магнитопроводу. Да, они тяжелее и дороже, зато не горят при просадках напряжения. Кстати, это одна из причин, почему мы перешли на сотрудничество с производителями, которые используют холоднокатаную сталь в сердечниках – потери меньше, да и к перегрузкам устойчивее.

Ремонт как диагностика

Когда разбираешь сотни двигателей в год, начинаешь видеть закономерности, которых нет в учебниках. Например, у моторов с алюминиевой обмоткой есть особенность – после 5-6 перегревов в местах пайки появляются микротрещины. Не всегда видны при осмотре, но при вибронагрузке приводят к обрыву. Теперь такие двигатели отправляем на ультразвуковой контроль, если были случаи перегрева.

Ещё запомнился случай с двигателем на 630 кВт – при вводе в эксплуатацию всё идеально, через месяц – повышенный шум. Разобрали – а там выработка на валу в зоне посадки подшипника. Оказалось, производитель сэкономил на термообработке вала. Пришлось наплавлять и шлифовать – работа на неделю. С тех пор для двигателей свыше 200 кВт всегда требуем протоколы термообработки вала.

Кстати, про подшипники – многие не обращают внимание на смазку. Был мотор, который вышел из строя через 2000 часов. Вскрыли – подшипник сухой. Оказалось, консистентная смазка несовместима с материалом сепаратора – она просто расслоилась за полгода. Теперь ведём таблицу совместимости смазок и производителей подшипников – мелочь, а экономит кучу нервов.

Что в итоге

За 12 лет работы с момента основания в 2012 году понял главное – работа электрических моторов это не про паспортные данные, а про то, как они ведут себя в реальных условиях. У нас в Гуйчжоу Хайдвелл Технолоджи накопилась куча таких ?нестандартных? случаев – от влияния высоты над уровнем моря на охлаждение до особенностей работы в кислых средах. И да, половину проблем можно было избежать, если бы на этапе проектирования учитывали реальные условия эксплуатации, а не идеальные лабораторные.

Сейчас, когда к нам обращаются за подбором оборудования, сначала отправляем технолога на объект – пусть посмотрит, как стоит оборудование, какая вентиляция, как организовано обслуживание. Часто бывает, что проблема решается простой перестановкой двигателя на 15 градусов для лучшего обдува, а не заменой на более мощный.

И последнее – никогда не экономьте на диагностике. Лучше потратить пару тысяч на виброанализ при пуске, чем потом менять двигатель за сотни тысяч. Проверено на собственном опыте, иногда горьком. Но как говорится, умные учатся на чужих ошибках, а мы в Хайдвелл за эти годы стали очень умными – пришлось.