Chúng ta thường nghe nói nhiều về bảo trì định kỳ PM và bảo trì chẩn đoán PdM cho động cơ điện, và cũng không ít lần tự hỏi làm thế nào để kết hợp hai phương pháp này cho một chương trình bảo trì hoàn hảo nhất, với mục tiêu kéo dài tuổi thọ và nâng cao tính ổn định của động cơ điện.
Bảo trì định kỳ
Bảo trì định kỳ bao gồm các giá trị kiểm tra nhanh để chỉ ra tình trạng sức khoẻ động cơ khi ngừng hoạt động. Trong trường hợp này, nhà máy cần phải lên lịch dừng máy, kế hoạch và nhân sự cho việc tháo, lắp, kiểm tra bằng các phép kiểm tra đơn giản, xem xét tình trạng bằng mắt… để quyết định tình trạng của động cơ.
Nếu phép kiểm tra là có tiêu chuẩn để so sánh, thì việc đánh giá tình trạng động cơ là dễ dàng và rõ ràng. Ví dụ, điện trở cách điện của một động cơ được đo bằng máy megaohm, tình trạng cuộn dây stator sẽ được đánh giá thông qua kết quả kiểm tra bằng số mega-ohm được hiển thị. Nếu kết quả đo là thấp và gần bằng không, dĩ nhiên, động cơ cần phải được bảo trì và quấn lại cuộn dây.
Các biện pháp kiểm tra thông thường được sử dụng trong bảo trì bao gồm kiểm tra điện trở cách điện IR, chỉ số phân cực PI, đo dòng điện và điện áp mỗi pha. Một vài biện pháp ít thông dụng hơn là kiểm tra mạch công suất (bao gồm: điện trở nội, điện cảm và điện dung), phân tích tín hiệu dòng điện của động cơ (MCSA).
Kiểm tra điện trở cách điện là một phương pháp kiểm tra offline dùng máy đo megaohm. Bằng cách bơm điện áp DC vào giữa cuộn dây và vỏ động cơ trong thời gian một phút theo tiêu chuẩn ANSI/EASAAR100. Nếu các pha của động có có thể được tách rời, mỗi pha nên được kiểm tra riêng biệt nhau. Tiêu chuẩn IEEE 43 được sử dụng để đánh giá tình trạng cách điện với các giá trị megaohm đo được.
Chỉ số phân cực PI là một cải tiến của của kiểm tra điện trở cách điện. Thời gian kiểm tra lên đến 10 phút và PI được tính là tỷ số IR 10 phút chia cho IR 1 phút. Chỉ số PI rất hữu ích cho việc đánh giá cuộn dây form-wound (cuộn dây có cấu trúc thứ tự). Với những cuộn dây random-wound (cuộn dây có cấu trúc ngẩu nhiên), bản chất cách điện có sự khác biệt so với form-wound trong việc chống lại với điện áp và thời gian bơm vào, chỉ số phân cực ít khi có ý nghĩa cho việc đánh giá cách điện trong trường hợp này; khi đó, điện trở cách điện được dùng để đánh giá tình trạng cách điện. Một ưu điểm của PI so với IR là đánh giá PI là không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cuộn dây động cơ miễn là nhiệt độ không thay đổi trong suốt quá trình kiểm tra.
Phương pháp kiểm tra mạch công suất ít được sử dụng hơn và phức tạp hơn kiểm tra megaohm. Thiết bị kiểm tra điện trở nội DLRO thường được sử dụng để đo điện trở nội của stator. Điện cảm và điện dung cần có những thiết bị chuyên dụng hơn. Điện trở nội từng pha có thể chỉ ra những kết nối hỏng có điện trở cao, hoặc sự mất kết nối. Phép đo điện cảm và điện dung giữa các pha có thể được so sánh để xác định sự cân bằng ba pha.
Phương pháp phân tích tín hiệu dòng điện động cơ dùng để phát hiện dòng điện cảm ứng từ rotor đến stator. Động cơ hoạt động tương tự một máy biến dòng, dòng điện trên stator được phân tích thành phổ các tần số đặc trưng, khi đó, bất kỳ bất thường của rotor đều được hiển thị. Hư hỏng rotor thường sinh ra các dải bên (sideband) gọi là các tần số pole pass. Để phương pháp này có hiệu quả, động cơ phải được hoạt động hơn 50% tải. Sự nứt, gãy thanh dẫn trong rotor lồng sóc có thể tạo nên các tần số dải bên, tần số này được tính bằng bội số của tốc độ hoạt động. Hở hoặc lỏng thanh dẫn trong rotor lồng sóc là nguyên nhân sinh ra các tần số dải bên có độ lớn bằng tần số nguồn cấp cho động cơ, nó xuất hiện xung quanh các tần số quét của rotor. Tần số quét của rotor được tính bằng tích của số thanh dẫn nhân với tốc độ hoạt động.
Phương pháp bảo trì định kỳ cho phần cơ khí bao gồm sự bôi trơn, kiểm tra bôi trơn và phân tích bôi trơn. Sự bôi trơn dầu mở cho bạc đạn yêu cầu cần phải có chương trình định kỳ, thời gian cho mỗi lần bôi trơn phải vừa đủ để đảm bảo mỡ cũ được đẩy ra ngoài hoàn toàn.
Kiểm tra bằng mắt cũng là bước quan trọng với thành phần cơ khí, động cơ nên được xem xét để phát hiện các phần nứt, gãy, rò rĩ dầu mỡ, bụi bẩn, ô nhiễm xâm nhập vào phần thông gió của động cơ. Công tác PM cần phải bao gồm việc kiểm tra phần tải, như kiểm tra lực căng của dây đai hoặc độ chặt của bu lông chân đế; độ ẩm và bụi bẩn phải được loại bỏ nếu được phát hiện. Quét nhiệt sử dụng camera nhiệt có thể được sử dụng để kiểm tra hiện tượng quá nhiệt, hoặc sự tăng nhiệt độ bất thường. Tương tự, kiểm tra siêu âm có thể được sử dụng để kiểm tra tình trạng của bạc đạn và bôi trơn.
Những hoạt đông khác của chương trình PM được thêm vào như vệ sinh, căng đai, xiết lực bu lông chân đế, các hoạt động này phụ thuộc vào các kết quả kiểm tra trước đó.
Bảo trì chẩn đoán
Mục tiêu của bảo trì chẩn đoán là ước lượng khoảng thời gian trước khi xảy ra hư hỏng không mong đợi, hoặc trước khi sửa chửa, hiệu chỉnh. Ưu điểm vượt trội hơn bảo trì định kỳ là bảo trì chẩn đoán thiết lập một chương trình theo dõi sát sao trong các bài kiểm tra và đánh giá. Từ kết quả theo dõi và đánh giá, chúng ta có thể ước lượng thời gian dẫn đến hư hỏng và thời gian cho đợt sửa chửa sắp tới.
Bảo trì chẩn đoán bao gồm theo dõi và đánh giá tất cả các hoạt động của chương trình bảo trì định kỳ. Điển hình như quét nhiệt và kiểm tra PI; kiểm tra mạch công suất, dòng điện và điện áp động cơ cũng không ngoại lệ. Đặc biệt, phương pháp phân tích tín hiệu dòng điện rất hữu dụng trong chương trình PdM. Ví dụ, bằng việc theo dõi giá trị điện trở cách điện, sự xuống cấp của cách điện có thể được phát hiện và hoạt động sửa chửa, vệ sinh hay thay mới cuộn dây có thể được tiến hành ngay sau đó. Sự theo dõi xu hướng (trending) cũng có thể được sử dụng để lên kế hoạch cho chương trình sửa chửa trước khi điện trở cách điện xuống cấp đến mức không đạt tiêu chuẩn.
Phương pháp phổ biến nhất cho chương trình PdM phần cơ khí là kiểm tra và phân tích rung động, bằng việc sử dụng phổ tần số của tín hiệu rung động, hay còn gọi là biến đổi Fourier (FFT) để đánh giá hư hỏng các thành phần cơ khí của động cơ. Thiết bị rung động có có thể thu thập tín hiệu, chuyển đổi về phổ tần số FFT, nơi mà các đỉnh tần số và biên độ được hiển thị riêng biệt và rõ rệt; sau đó, tự động lưu trữ cho việc theo dõi xu hướng. Giản đồ rung động theo thời gian và phổ FFT có thể được hiển thị trên thiết bị cầm tay hoặc trên phần mềm máy tính. Dữ liệu sẽ được so sánh, theo dõi xu hướng để xác định tình trạng của động cơ và phần tải.
Tình trạng cân chỉnh khớp nối của động cơ được đánh giá tốt nhất bằng công nghệ cân chỉnh laser. Nó chỉ yêu cầu một khoảng thời gian dừng máy rất ngắn so với việc dùng đồng hồ so truyền thống, kết quả cân chỉnh chính xác hơn và rất gần với tình trạng “cân chỉnh nóng” – cân chỉnh khi động cơ và phần tải vừa mới ngừng hoạt động, kết quả cân chỉnh gần nhất với tình trạng hoạt động của máy. Mặt hạn chế của việc kiểm tra cân chỉnh động cơ là cần một khoảng thời gian dừng thiết bị, hơn nữa là việc tách khớp nối nếu cần thiết. Lợi ích của nó là việc nâng cao độ đồng trục của động cơ và phần tải, yếu tố làm cho tuổi thọ của bạc đạn động cơ và cả phần tải được tăng cao.
Cân chỉnh buli-dây đai cũng có thể được thực hiện bằng thiết bị laser, hoặc bằng phương pháp căng dây truyền thống. Hầu hết các trường hợp đều có thể sử dụng phân tích rung động để kiểm tra tình trạng mất cân chỉnh, kể cả cân chỉnh khớp nối hay buli-đai.
Tình trạng dầu, mỡ bôi trơn cũng có thể được đánh giá dựa vào những thiết bị phân tích dầu, mỡ hoặc lấy mẫu về phòng thí nghiệm. Mẫu chất bôi trơn phải được lấy khi động cơ dừng, để tránh tình trạng thiếu hoặc thừa bôi trơn khi hoạt động.
Trên cả PM và PdM
Một số hoạt động không phổ biến trong chương trình PM và PdM, như là kiểm tra cao áp, kiểm tra điện áp dâng cao (surge test) và kiểm tra phóng điện cục bộ (PD). Nguyên nhân kiểm tra cao áp, kiểm tra điện áp dâng cao không nằm trong chương trình PM và PdM là do cuộn dây được bơm vào một điện áp kiểm tra vượt khỏi định mức. Điện áp vượt mức này có thể sinh ra các hư hỏng của cuộn dây. Đây là hai phương pháp kiểm tra phá huỷ.
Kiểm tra phóng điện cục bộ là một công cụ hữu ích cho việc đo mức độ PD trong thiết bị trung và cao áp; và nó có thể được sử dụng cho động cơ cả online và offline. Tuy nhiên, đó là một công nghệ rất phức tạp cần kinh nghiệm chuyên gia để phân tích, đánh giá, định vị các biểu đồ PD. Kiểm tra PD có thể được sử dụng cho động cơ trung thế hoặc động cơ hoạt động biến tần.
Theo Thomas H. Bishop, P.E.,
Senior Technical Support Specialist at the
Electrical Apparatus Service Association (EASA)
Lược dịch: VPower Reliability Group.