بخشی از مقاله
چکیده
سال هاست که اهمیت پایش وضعیت تجهیزات الکتریکی و مکانیکی برای واحدهای صنعتی شناخته شده است. پایش وضعیت تجهیزات مختلف موجود در شرکت فولاد آلیاژی ایران با استفاده از وسایل پیشرفتهی داده برداری و تحلیل تیم کارشناسی انجام میشود. هدف از نگارش این مقاله بیان مراحل کامل یک فرایند عیبیابی و رفع آن بر اساس اصول - Root Cause Analysis - RCA است.
در این مقاله سیستم خنک کننده محصولات خروجی کوره آنیل واحد عملیات حرارتی و تکمیلکاری بررسی شده و با استفاده از روشهای مختلف پایش وضعیت، شرایط عملکرد اجزاء مختلف سیستم سنجیده میشود. حاصل فرایند عیبیابی وجود نقصی در طراحی را مشخص میکند. در ادامه راهکارهایی برای رفع عیب ارائه گردید و با شبیه سازی عملی آنها برای سیستم تأثیرات مثبت و منفی روشها برای عملکرد کوره و سیستم خنک کنندهی آن مشخص شد.
مقدمه
پایش وضعیت تجهیزات از مهمترین اصول بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم ها به شمار می رود. امروزه روش های مختلفی برای بررسی شرایط عملکرد تجهیزات استفاده می شود. آنالیز تصاویر حرارتی، آنالیز ارتعاشات، آنالیز روغن، آنالیز جریان و...
نمونه هایی از این روش ها به شمار می روند. پژوهش های زیادی تاکنون در رابطه با روش های پایش وضعیت انجام شده است. به طور مثال افتخاری و همکاران در سال 2013 مقاله ای در رابطه با کشف عیب اتصال حلقه در موتورهای الکتریکی با استفاده از
روش آنالیز تصاویر حرارتی نوشته اند [1]، رامیرز و همکاران در سال 2014، عیوب بار موتور را با استفاده از آنالیز تصاویر حرارتی مورد بررسی قرار داده اند [2]، پیکازو و همکاران نیز در سال 2013، با استفاده از روش تحلیل نمودارهای حرارتی موتور عیوبی مانند شکستگی میله های روتور را شناسایی کرده اند [3] ، بونت و یانگ در سال 2009، روش های عیب یابی موتورها قبل از آسیب جدی آن ها با استفاده از روش های آنالیز تصاویر حرارتی و آنالیز ارتعاشات را مطرح کرده اند
بلینی و همکاران در سال 2008، تأثیرات عیوبی مانند عیوب روتور را بر روی طیف جریان استاتور موتور بررسی کردند [5]، مهالا در سال 2010، در رساله ی دکتری خود عیوب مختلف موتور و بار آن را با استفاده از آنالیز طیف جریان موتور مطالعه کرده است
شریفی و ابراهیمی در سال 2011، اثر عیب اتصال حلقه ی سیم پیچ را بر روی طیف جریان موتور بررسی کرده اند [7]، پروشتامن در سال 2014، از روش ریشه یابی عیوب، برای یافتن معمول ترین عیوب موتورهای الکتریکی کوچک استفاده کرده است
تربونا و همکاران نیز در سال 2014، رایجترین عیوب فنها و روش عیب یابی آنها را بررسی کردهاند .[9] این مقاله شامل مراحل عیب یابی، راهکارهای پیشنهادی برای رفع عیب، شبیه سازی روش های پیشنهادی، بررسی تأثیر هر روش بر روی کارکرد کوره و نتیجه گیری نهایی است.
برای عیبیابی سیستم عنوان شده از روش ریشهیابی علتها RCA استفاده شده است. در روش ریشه یابی عیوب RCA به صورت مرحله به مرحله علت های ممکن برای معلول مورد نظر بررسی می شوند. در هر مرحله از بررسی بر اساس شواهد و آزمایشات امکان وجود عیوب احتمالی بررسی شده و برخی از آنها حذف میشوند. در انتها پس از چندین مرحله، محتمل ترین علت و ریشهی اصلی موضوع مشخص میشود.
مراحل عیب یابی بر اساس اصول RCA
در طی بررسی های دوره ای تجهیزات دوار با استفاده از روش های مختلف پایش وجود عیبی در سیستم خنک کننده محصولات خروجی کوره آنیل واحد عملیات حرارتی و تکمیل کاری تأیید شد. این سیستم در انتهای کوره ی آنیل قرار دارد و وظیفه ی خنک کردن محصولات خروجی از کورهی آنیل را عهدهدار است.
سیستم خنک کننده محصولات خروجی از کوره آنیل شامل دو موتور فن دمنده با توان 15kW و یک موتور فن مکندهی 30kW است. این سیستم در انتهای کوره قرار دارد و به وسیله ی پرده هوا از کوره، مجزا شده است. شکل1 نمایی کلی از این سیستم خنک کننده را نشان میدهد.
شکل:1 سیستم خنک کننده محصولات خروجی کوره آنیل
در حین بررسی وضعیت عملکرد موتور فن های کوره آنیل مشاهده شد که دمای موتور فن مکندهی آن بسیار بالا است. شکل2 تصویر حرارتی موتور را نشان میدهد.
شکل :2 تصویر حرارتی موتور فن کوره
حداکثردمای بدنهی موتور 101/9 درجهی سانتیگراد و حداکثر دمای شافت موتور 108/2درجهی سانتیگراد ثبت شده است. دمای سطح موتور بسیار بالا است و عملکرد موتور الکتریکی در محدوده ی هشدار است. توان موتور فن مکنده 30 kW است و جریان نامی آن 56A است، ولی با اندازهگیری جریان مشاهده شد، جریان خط موتور در زمان کارکرد عادی 65A است. بالا بودن جریان موتور خود می تواند مهمترین علت افزایش دمای آن باشد. بنابراین معلولی که لازم است مراحل ریشه یابی دلایل برایش انجام شود، بالا بودن دما و جریان موتور الکتریکی فن مکندهی سیستم خنک کننده کوره آنیل است.
در ابتدا با فرض صحت طراحی انجام شده برای سیستم و انتخاب مناسب اجزاء، روند عیب یابی شروع می شود. علتهای ممکن برای افزایش دامنهی جریان و دمای موتور به دو دسته ی عیوب موتور الکتریکی و عیوب بار موتور، تقسیم می شوند. عیوب معمول موتورهای الکتریکی عبارتند از:
-1 عیوب بیرینگهای موتور
-2 عیوب مربوط به سیم پیچ موتور
-3 عیوب مربوط به روتور
-4 عیب خارج از مرکزی روتور و استاتور هرکدام از موارد احتمالی ذکر شده توسط روش خاصی از روشهای پایش وضعیت سنجیده میشوند. برای بررسی امکان وجود عیب در بیرینگ های موتور و خارج از مرکزی رتور و استاتور از طیف ارتعاشی بیرینگ های موتور استفاده شده است.
شکل3 طیف های ارتعاشی بیرینگ های موتور را در جهت افقی نشان می دهد. همانطور که در شکل مشخص است دامنه ی ارتعاشات موتور بسیار کوچک و قابل چشم پوشی است. همچنین ارتعاشاتی در فرکانس های مربوط به عیوب بیرینگها و خارج از مرکزی وجود ندارد.
وضعیت سیم پیچ موتور با روش اندازه گیری مقاومت عایقی توسط مگر و همچنین اندازهگیری مقاومت اهمی سیمپیچ مورد بررسی قرار گرفت، وجود هرگونه عیبی درون سیمپیچ موتور به کمک دو تست انجام شده، رد شد. برای بررسی وضعیت روتور از روش آنالیز طیف جریان موتور استفاده شده است.
