Contrôle et expertise prévisionnels des moteurs électriques Introduction Æ Il s ’agit de techniques de contrôle et/ou d ’expertise préventifs prévisionnels des moteurs électriques, à savoir: – effectués machine en fonctionnement (de préférence en charge) – sans perturbation de la production – sans démontage du moteur Æ A l ’inverse d ’autres contrôles très performants, mais effectués à l ’atelier, moteur démonté. Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 1 Principes Une étude par EPRI (Electric Power Research Institute) montre que les Æ défauts de moteur sont : – 9% liés à des problèmes de rotor. – 38% liés à des problèmes de stator. – 42% liés à des problèmes de roulement. L ’analyse vibratoire permet la détection des défauts de type Æ mécanique (roulement, alignement, balourd, etc …) Les technologies présentées ci-après permettent la détection des Æ problèmes d ’origine électrique. Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. Techniques disponibles Æ Les contrôles suivants peuvent être envisagés, en fonction du type de moteur: – Mesure et analyse du Flux Magnétique – Analyse spectrale et temporelle des courants statoriques ou rotoriques – Mesure des déséquilibres entre phase (amplitude et/ou déphasage dans les moteurs triphasés) – Mesure M d des courants t ett tensions t i d ’arbre ’ b – Mesure des températures (carcasse et surface) – Analyse des vibrations Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 2 Types de défaut Æ Défaut de barres rotoriques (moteur AC) Æ Défaut d’isolement ((moteur AC)) Æ Défaut du circuit d ’alimentation (moteur DC et AC piloté) Æ Passage de courants d ’arbre au travers des roulements (microérosion) Æ Cycles de fonctionnement (surcharge) Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 1- La vibration : périodique/ponctuel Æ Détection des problèmes de barres rotoriques sur les moteurs AC – Modulation des pics vibratoires liés à la vitesse de rotation du moteur par Nb Pôl Nbre Pôle x Gli Glissement Æ Détection des problèmes d ’alimentation (thyristors) sur les moteurs à courant continu (DC) – Apparition de pics vibratoires sous-multiples de 300 Hz (par exemple 150 Hz ou 50 Hz) Æ Détection de défauts liés à une « non-homogénéité » de l’entrefer – Pics situés à 100 Hz dans les spectres de vibrations Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 3 2- Les courants statoriques : périodique/ponctuel Æ Dans les moteurs AC : – Détection, quantification et suivi des problèmes de barres rotoriques par l ’analyse de la modulation du pic à 50 Hz par Nbre pôle x Glissement (SF ou Slip Frequency) 33 dB NPxSF Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 2- Les courants statoriques : Ponctuel Æ Dans les moteurs AC – Déséquilibre mesuré simultanément au minimum entre deux phases (variation de charge) : contrôle de l ’équilibre équilibre des amplitudes et du déphasage (120°) Enregistrement du courant de démarrage RMS Amplitude en AMP – Analyse du signal temporel du courant (distorsion) et du spectre (harmoniques) ROUTE SPECTRE 03/30/01 11:47:43 GLOBAL= 191.33 G-DG RMS = 190.25 LOAD = 100.0 T/M = 985. T/S = 16.42 2 10 1 10 0 10 10 (passage étoile - triangle par exemple) EL - MESURE ELECTRIQUE ELECTRIQUE-PH1 PHASE Nø1 3 10 -1 Amplitude en AMP 0 100 200 300 400 Fréquence en Hz 500 600 700 ROUTE F D'ONDE 03/30/01 11:47:43 RMS = 190.77 CR (+) =278.97 CR (-) =279.02 FactCR= 1.46 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 0 5 10 15 20 25 Temps enMS 30 35 40 Fréq: 50.00 Ord: 3.046 Spec: 190.76 Libellé: LPC5 HORS RT -A-1 Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 4 3- Le flux magnétique : périodique Æ Détection des défauts d ’isolement dans le stator et suivi de l ’évolution de la dégradation : – S i id Suivi dans lle ttemps d des pics i él électriques ti lié liés à lla vitesse it d de rotation et leur modulation RPM RPM RPM RPM RPM Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 4- Les courants rotoriques : ponctuel Æ Dans les moteurs DC : – Détection des problèmes de redressement du courant (thyristors) par l ’étude du signal temporel du courant : forme des arches, amplitudes des arches, phénomènes transitoires 1026 - PRESSE DORRIES 3 10261035 -IND COURANT D'INDUIT 60 Analyser F D'ONDE 11/30/99 10:53:08 dB = 26.48 CHRG = 90.0 T/M = 1214. T/S = 20.24 40 Amplitude en AMPS A Idem pour les courants statoriques des moteurs DC Etude des variations d ’amplitude (pompage ou modulation) CR (+) =44.92 CR (-) =35.33 FactCR= 2.13 20 0 -20 -40 0 2 4 6 8 10 12 Temps enMS 14 16 18 20 Temp: 2.939 Ampl: -18.30 Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 5 5- Les courants et tensions d ’arbre : RCFA Æ Dans les moteurs DC et AC pilotés – Mesure du niveau de tensions et de courants sur le rotor : valeurs moyennes y et de crête,, valeurs continues et alternatives Détection des problèmes potentiels de dégradation des roulements p p Spectre du courant T/M = 1499. T/S = 24.98 10 Amplitude en mAmps 20 COUP - COUPEUSE 2 -S1C COURANT ARBRE MOTEUR 1 AFFICHER F D'O 11-AOU-00 13:1 dB = 34.11 CHRG = 100.0 T/M = 1499. T/S = 24.98 120 AMPL = 49.70 CHRG = 100% 30 AE364 180 Spectre Affiche 11-AOU-00 13: 40 dB mAmps g Signal temporel du courant p COUP - COUPEUSE 2 -S1C COURANT ARBRE MOTEUR 1 AE364 50 60 CR (+) =123.04 CR (-) =117.58 FactCR= 2.42 0 -60 0 -10 -120 -20 -180 0 -30 0 1000 2000 3000 4000 Fréquence en Hz 5000 20 MESURES DES COURANTS 2.5 AMPL = .7137 CHRG = 100% 2.0 dB Volts T/M = 1499. T/S = 24.98 -40 AE364 3.0 Spectre Afficher 11-AOU-00 13:14 -20 -30 120 140 Signal temporel de la tension COUP - COUPEUSE 2 -S1V TENSION ARBRE MOTEUR 1 Amplitude en Volts AE364 100 PARAMETRES VALEURES D’ANALYSE ----------------VALEUR GLOBALE .715 715 V Volts lt CC 110.000 Volts AC global .855 Volts Crête de volt 48.750 Cr Volts Fréq de ligne .161 Volts Spectre de la tension 0 60 80 Temps enMS MESURES DES TENSIONS PARAMETRES VALEURES D’ANALYSE ----------------VALEUR GLOBALE 49 49.64 64 mAmps A CC -820.00 mAmps AC global 44.00 mAmps CC 10 Ohm 23.88 mAmps CA 10 Ohm 49.50 mAmps Fréq de ligne 3.77 mAmps -10 40 6000 COUP - COUPEUSE 2 -S1V TENSION ARBRE MOTEUR 1 AFFICHER F D'O 11-AOU-00 13:1 dB = -2.82 CHRG = 100.0 T/M = 1499. T/S = 24.98 1.5 CR (+) =2.43 CR (-) =1.68 FactCR= 3.36 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -50 -1.5 -2.0 -60 0 Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 1000 2000 3000 4000 Fréquence en Hz 5000 6000 0 20 40 60 80 Temps enMS 100 120 140 6- Cycles de fonctionnement Æ Sur les moteurs AC fixe : – Grâce à l ’exploitation du flux magnétique, enregistrement i t t des d variations i ti d de charge h pendant d t une période donnée FOUR ARC 1 - Load FOURS A ARC - FOUR A ARC 1 180 Alarme (haute) Avertiss. (haut % Max.: 159 Moy.: 32.57 Heure: 09:36:1 Date: 11/05/98 0.0 0.0 10/18/98 Jours 30.00 11/16/98 Copyright © 2005, Coservices International. All rights reserved. 6