Sähkömoottorien laakerivirrat, haaste kunnossapidolle

Abstract

Teollisuuden teknistyessä tarvitaan parempaa säädettävyyttä, mikä johtaa monestikin uusiin ongelmiin, jota tässä ”Sähkömoottoreiden laakerivirrat, haaste kunnossapidolle” opinnäytetyössä käydään läpi. Lopputyö tehtiin Stora Enson Anjalan voimalaitokselle. Työn tarkoituksena oli tutkia pienehkön 45 kW sähkömoottorin toistuvien vaurioitumisten juurisyy, sekä sen pohjalta toteuttaa parantavat toimenpiteet, joilla laakerien kestoikää saadaan paremmaksi. Työn teoriaosuudessa on käsitelty laakereiden suunnittelussa ja materiaalien valinnassa huomioonotettavia asioita, jotta mahdolliset sähkön aiheuttamat vuotovirtailmiöt eivät aiheuttaisi ennenaikaisia vaurioitumisia laakereille. Työssä käytettyä värähtelydataa on analysoitu sekä seurattu tehtyjen toimenpiteiden vaikutusta vuodesta 2016, minkä perusteella laakerien vaurioitumisen juurisyy on saatu selvitettyä. Työssä käytetyt mittalaitteet ja ohjelmat on esitelty teoriaosuudessa. Toimintopaikan käyttö muutettiin taajuusmuuttajakäyttöiseksi paremman säädettävyyden takia, mutta moottorille ei tehty mitään, joten työ sai alkunsa toistuvien laakerivaurioiden perusteella. Työn analysointiosuus perustuu tehtyihin mittauksiin, sekä niiden perusteella tehtyjen korjaavien toimenpiteiden seuraamiseen. Tehtyjen analysointien ja havaintojen perusteella suositeltiin siirtymistä hybridilaakereiden, eli keraamisilla kuulilla varustettujen laakereiden käyttöön vuonna 2021. Tehtyjen korjaavien toimenpiteiden, sekä värähtelyanalysointien perusteella, voidaan suositella hybridilaakereiden käyttöä kohteisiin, missä perinteiset joko ulko- tai sisäkehältään eristetyt laakerit eivät toimi laskettua toimintoaikaansa. Hybridilaakerin hyvä käytettävyys sähkön vuotovirtaongelmaisiin kohteisiin perustuu materiaalivalintoihin, koska metalli–metalli kontaktia ei pääse syntymään vierintäelimien ollessa keraamisia. Asiasanat: Sähkömoottori, laakerivirrat, hybridilaakeri

As the industry becomes technologized, better adjustability is needed. This will lead to new problems that were studied in this thesis. The thesis was commissioned by Storaenso Anjala Power Plant. The pur-pose of the thesis was to examine the root cause of repeated damage to the small 45 kW electric motor and to implement measures to improve the life of bearings. The theory part of the work includes issues to be considered in the design of bearings and the selection of materials, so that leakage current phenomena would not cause premature damage to bearings. The vibration data that was used in the thesis has been analyzed and the impact of the measures taken has been monitored since 2016. This enabled defining the root cause of damage to the bearings. The measuring instruments and programs used are presented in the theory section. The electrical motor use was changed to inverter driven for better adjustability without other measures to the motor. This resulted in repeated bearing damage, which gave impetus for this thesis. The analysis section of the thesis is based on the vibration measurements and subsequent monitoring of the corrective measures. Based on the analyses and observations, it was recommended that in 2021 the existing motor bearings should be replaced with hybrid bearings, that is, bearings with ceramic rollers. Based on corrective actions as well as the vibration analyses, the use of hybrid bearings is recommended for places where traditional bearings with an isolated inner or outer race do not work their calculated life. The suitability of a hybrid bearing in places where electricity leakage current is to be a problem is based on material choices because metal-to-metal contact is not generated with ceramic rolling elements Keywords: Electric motor, current leakage, hybrid bearing