การดูแลรักษามอเตอร์ในโรงงานอุตสาหกรรม

การบำรุงรักษาแบบทำเป็นประจำ (Regular Maintenance) จึงเป็นสิ่งสำคัญมาก โดยเฉพาะสิ่งที่ผู้เขียนจะกล่าวถึงต่อจากนี้ถือว่าเป็น 6 ภารกิจสำคัญที่จะช่วยให้มอเตอร์ไฟฟ้าในธุรกิจการผลิตของคุณสามารถทำงานตามหน้าที่ได้อย่างราบรื่นยาวนาน คือ

  • การหล่อลื่น (Lubrication)
  • การตรวจสอบแบริ่ง (Bearing Inspection)
  • การตรวจสอบสายพานขับ (Driven Belt Inspection)
  • การตรวจสอบโรเตอร์ (Rotor Inspection)
  • การตรวจสอบสเตเตอร์ (Stator Inspection)                     
  • การตรวจสอบการติดตั้งมอเตอร์ (Motor Mounts Inspection)

1. การหล่อลื่น

          สิ่งที่สำคัญมากประการหนึ่งสำหรับมอเตอร์ก็คือ การสร้างความมั่นใจแก่ผู้ใช้งานได้ว่ามอเตอร์ทุกตัวได้รับการหล่อลื่นอย่างถูกต้องเหมาะสม โดยผู้รับผิดชอบด้านงานหล่อลื่นซึ่งสามารถปฏิบัติตามสเปกที่ผู้ผลิตมอเตอร์หรือแบริ่งระบุไว้ มีการเซ็ตว่าช่วงเวลาใดจะต้องเข้าไปตรวจปริมาณจาระบีและระบบจ่ายน้ำมันหล่อลื่นให้แก่แบริ่งและจุดหมุนต่าง ๆ ตรวจหาร่องรอยการเกิดการรั่วไหลของสารหล่อลื่น หากพบว่ามี ให้จดบันทึกตำแหน่งที่พบและรีบดำเนินการแก้ไขอุดจุดรั่วโดยเร็ว

          การหล่อลื่นที่ถูกต้องเหมาะสมให้กับแบริ่ง จะช่วยยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์และป้องกันขดลวดไหม้เนื่องจากเพลาไม่หมุน (Frozen Shaft) ใช้ปริมาณสารหล่อลื่นให้ถูกต้อง ให้ระมัดระวังว่าจะไม่เกิดการหล่อลื่นที่มากเกินไป (Over-lubricating) เพราะ 1.จะเกิดแรงต้านการหมุนของโรเตอร์ และ 2.สร้างปัญหาเกิดการเสื่อมสภาพ (Deterioration) ของฉนวนขดลวดบริเวณที่มีน้ำมันหรือจาระบีไปเกาะติดและการระบายความร้อนออกจากขดลวดจะทำได้ไม่ดี จึงเกิดความร้อนสูงมาก (Overheating) และขดลวดไหม้ในที่สุด ดังแสดงในรูปที่ 3 ในทางกลับกันหากเป็นเรื่องการมีปริมาณจาระบีไม่เพียงพอ(Undergreasing or Insufficient Grease)  ผลที่เกิดขึ้นกับแบริ่งคือ เกิดการสึกกร่อนสูง โรเตอร์จะหมุนฝืด เกิดความร้อนสูงเกินกว่าจะยอมรับได้ สิ่งที่อาจจะเกิดขึ้นตามมาคือเกิดการเสียดสีกันระหว่างโรเตอร์กับสเตเตอร์หรือเพลาติดไม่หมุน

          สาเหตุของการมีปริมาณจาระบีไม่เพียงพอมาจากหลายสาเหตุเช่น การรั่วไหล เมื่อแบริ่งถูกใช้งานไปเป็นระยะเวลาหนึ่งก็จะมีการค่อย ๆ ระเหยออกไปตามกาลเวลา หรืออีกสาเหตุอื่น อย่างเช่นการตั้งช่วงห่างของการเติมจาระบีเข้าไปใหม่ (Re-lubricate Bearing) ยาวนานไป ซึ่งอาจป้องกันได้โดยการอัดจาระบีในปริมาณเล็กน้อยทุก ๆ เดือน เพื่อชดเชยจาระบีที่ระเหยออกไป ตรวจปริมาณจาระบีที่คงค้างในแบริ่งทุก 6 เดือนแล้วค่อยเปลี่ยนเป็นจาระบีใหม่ครั้งเดียวในทุก ๆ ปี สิ่งที่สำคัญคือใช้จาระบีเกรดเดียวกับที่ใช้อยู่เดิมเท่านั้น และห้ามนำจาระบีต่างเกรดกันมาผสมกันโดยเด็ดขาด สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือการเลือกใช้สารหล่อลื่นที่มีคุณภาพสูงตามที่ผู้ผลิตมอเตอร์ไฟฟ้าหรือแบริ่งให้คำแนะนำไว้เท่านั้น

ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับมอเตอร์เนื่องจากปริมาณจาระบีหล่อลื่นแบริ่งมีไม่เพียงพอ

ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับขดลวดสเตเตอร์จากการอัดจาระบีให้กับแบริ่งมากเกินไป (Overgreasing)

2. การตรวจสอบแบริ่ง

.

การตรวจสอบแบริ่งด้วยสายตา

(a) ภาพแสดงการเกิดปัญหาขึ้นกับแบริ่งด้านหนึ่งแล้วถ่ายโอนความความร้อน       

(b) ภาพแสดงมอเตอร์ร้อนขึ้นด้วยตัวเองจากสาเหตุการลดลงที่เกิดขึ้นไปยังคัปปลิ้งทางด้านขวามือของลมเป่าระบายความร้อนหรือเกิดการเยื้องศูนย์เพลา

สาเหตุส่วนใหญ่ของการพังเสียหายของมอเตอร์ หรือจะต้องหยุดการทำงานของมอเตอร์ชั่วคราวเพื่อทำการตรวจสอบเมื่อได้ยินเสียงผิดปกติขณะหมุนมักมาจากการขัดข้องของแบริ่ง ส่วนการพังจากสาเหตุอื่น ๆ ได้แก่ การเยื้องศูนย์ของมอเตอร์ การหล่อลื่นที่ไม่เหมาะสม โหลดเกิน การติดตั้งแบริ่งไม่ดีหรือเลือกผิดประเภทงาน สภาพบรรยากาศการทำงานโดยรอบเลวร้าย (อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับมอเตอร์อุตสาหกรรมอยู่ระหว่าง +40 °C ถึง -20 °C) และการระบายอากาศไม่ดี ฯลฯ

          ช่วงเวลาที่จะใช้สำหรับการตรวจสอบแบริ่งของมอเตอร์แต่ละตัวมักจะไม่ตรงกันเพราะการใช้งานหนักเบาแตกต่างกัน (ยกเว้นมอเตอร์ขนาดพิกัดใกล้เคียงกันและทำงานเป็นกลุ่ม) หากเป็นมอเตอร์ที่ทำงานหนักอาจจะต้องพิจารณาตรวจสอบกันเป็นรายวัน การตรวจสอบแบริ่งควรรวมถึงการตรวจสอบอุณหภูมิที่ผิวด้วยเครื่องอินฟราเรดสแกนเนอร์ เทอร์โมมิเตอร์ หรือ แผ่นชี้แสดงอุณหภูมิ เครื่องมือที่นิยมใช้กันมากในการตรวจสอบความร้อนและเสียงดังที่แบริ่งคือเทอร์โมสแกนและเครื่องคลื่นเสียงอัลตราโซนิก                                    

          ขณะทำการตรวจสอบแบริ่ง สภาพภายนอกที่ปรากฏ (Appearance) ในขณะนั้นจะต้องได้รับการถ่ายภาพและจดบันทึกไว้ จากนั้นให้เช็คปริมาณและสังเกตสภาพ เช่น สีของจาระบีที่เหลือตกค้างอยู่ หากพบหรือสงสัยว่าน่าจะผิดปกติ ให้นำส่งตัวอย่างจาระบีไปตรวจสอบ การทำความสะอาดแบริ่งสามารถใช้น้ำมันดิบ (Light Oil) หรือน้ำมันก๊าด (Kerosene) เป็นสารทำความสะอาดในอ่างเพื่อชะล้างสิ่งสกปรกออกไป

          หลังจากแบริ่งได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึงดีแล้ว ให้ทำการตรวจสอบสภาพของสิ่งเหล่านี้อย่างระมัดระวัง คือ รางลูกปืน (Raceway) และผิวนอก จำนวนกรงที่สึกหรอ (Cage Wear) การเพิ่มขึ้นของระยะคลอนภายใน (Internal Clearance) การเสื่อมลงของค่าเผื่อ (Degradation of Tolerances) และการตรวจสอบเพิ่มเติมเพื่อดูโอกาสที่จะเกิดความเสียหายอื่นหรือความผิดปกติอื่น ๆ ทั้งนี้เพื่อใช้ในการประเมินและตัดสินใจว่าแบริ่งตัวนั้นสามารถนำกลับมาใช้งานต่อไปได้อีกหรือไม่

3. การตรวจสอบสายพานขับ

ความถี่ในการตรวจสอบสายพานขับควรถูกรวมเข้ากับโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (PM Program) ไปเลย สิ่งที่ต้องตรวจสอบคือ เกิดความเสียหายขึ้นกับสายพานหรือไม่ ? หากมี รุนแรงเพียงใด ? และต้องไม่ลืมเช็คความตึงของสายพาน (Belt Tension) ด้วย และปรับแต่งตามความจำเป็น หากตรวจพบว่าสายพานขับหรือชุดต่อประกบ (Coupling) ไม่อยู่ในช่วงค่าเผื่อที่ยอมรับได้ให้ดำเนินการปรับแนวศูนย์ ให้กลับมาอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง (Proper Alignment)

          สังเกตและฟังเสียงผิดปกติขณะทำงาน หากเป็นระบบสายพานขับที่ได้รับการออกแบบมาดีและการติดตั้งถูกต้องจะมีเสียงเงียบระดับปกติและการสั่นสะเทือนขณะทำงานจะน้อยมาก

          ตรวจสอบความสมบูรณ์ของการ์ดป้องกันสายพานขับ ตำแหน่ง จุดขันแน่นมีจุดหลุดหลวมหรือไม่ ? มีโอกาสที่จะสร้างการบาดเจ็บแก่ผู้ปฎัติงานในบริเวณใกล้เคียงหรือไม่ ? ดูแลอย่าให้มีเศษผ้าทำความสะอาด สิ่งเปรอะเปื้อน และการสะสมของฝุ่นผงที่ด้านนอกและด้านในของการ์ด หากปล่อยให้เกิดการสะสมของสิ่งเหล่านี้มันจะกลายเป็นฉนวนกั้นอากาศไม่ให้ไหลได้โดยสะดวก ทำให้สายพานขับร้อนขึ้นกว่าปกติและมีอายุการใช้งานสั้นลง

          ตรวจดูว่ามีการหยดของน้ำมันหรือจาระบีจากการ์ดลงที่พื้นหรือไม่ ? หากพบว่ามีนั่นแสดงว่าเกิดการเติมสารหล่อลื่นที่มากเกินไปแก่แบริ่งแล้ว (Over Lubricated Bearing) ให้ค้นหาปริมาณที่เหมาะสมจากเอกสารคู่มือหรือคำแนะนำจากผู้ผลิต  แล้วลงมือแก้ไขให้ถูกต้องตามนั้นก่อนที่จะเกิดการพังเสียหายของสายพานขับก่อนเวลาที่ควรจะเป็น

   ปัจจัยต่อไปนี้จะเป็นตัวกำหนดความถี่ในการตรวจสอบสายพานขับ คือ

  • ระดับความวิกฤตในการหยุดใช้เครื่องจักร อุปกรณ์ หากเกิดปัญหาขึ้นกับสายพานขับ

          – Critical Drives ใช้การตรวจสอบด้วยสายตาอย่างเร็ว หยุดฟังเสียงผิดปกติขณะทำงาน และกลิ่นไหม้ 1 ครั้ง/วัน ถึง 2 สัปดาห์/ครั้ง

          – Normal Drives ใช้การตรวจสอบด้วยสายตาอย่างเร็ว หยุดฟังเสียงผิดปกติขณะทำงาน และกลิ่นไหม้ 1 เดือน/ครั้ง

  • วัฏจักรการทำงานของสายพานขับ
  • ความสามารถในการเข้าถึงสายพานขับ
  • ใช้ขับโหลดหนัก
  • ความบ่อยครั้งของการ Start/Stop
  • ความเร็วรอบขณะทำงานของสายพานขับ
  • ปัจจัยต่าง ๆ ของสภาวะแวดล้อมโดยรอบ
  • ความแปรปรวนของอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดและต่ำสุด (Extreme Temperature Variation)

          การเกิดอุณหภูมิสูงผิดปกติที่แบริ่งส่อถึงการเกิดปัญหา อุณหภูมิที่ปลอดภัยสำหรับการใช้งานแบริ่งส่วนใหญ่คือ +40 °C เหนืออุณหภูมิแวดล้อม (Ambient Temp)    

          สามารถใช้เครื่องเทอร์โมสแกนช่วยตรวจแรงเสียดทานระหว่างสานพานขับ คับปลิ้งและพูลเลย์ก็ได้ใช้งานง่าย สะดวก แม่นยำ วิเคราะห์ปัญหาได้รวดเร็วแก้ไขไขได้ตรงจุด และปลอดภัยสูงเนื่องจากไม่ต้องสัมผัสกับตัวงาน

การตรวจสอบแรงเสียดทานระหว่างสายพานขับกับพูลเลย์และความตึงของสายพานขับ

แสดงกราฟการเก็บข้อมูลระหว่างเดือน Mar.2001-2003 ทำให้ทราบว่าแต่ละช่วงแบริ่งกำลังทำงานอยู่ในโซนใด เช่น ปกติ ต้องการการหล่อลื่น และอันตราย

แหล่งกำเนิดปัญหาที่ส่งผลต่อการทำงานของสายพานขับและรายละเอียดของปัญหา

4. การตรวจสอบโรเตอร์

การตรวจสอบตามหัวข้อนี้ไม่ต้องการให้เช็คบ่อยครั้ง เพียงแต่ต้องการให้บรรจุไว้ในแผนรายปีของโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

ประเภทของโรเตอร์

เมื่อถอดโรเตอร์ออกจากสเตเตอร์แล้ว ให้ทำการตรวจสอบโรเตอร์ด้วยสายตา (Visual Inspection) ในหัวข้อต่อไปนี้

  • วัดช่องห่าง (Gap) ทั้งด้านบนและล่างระหว่างโรเตอร์กับสเตอร์ฟีลเลอร์เกจ (Feeller Gage) หากพบว่ามีค่าเปลี่ยนแปลงไปจากปีที่แล้ว นี่คือสิ่งบ่งชี้ว่าแบริ่งมีการสึกหรอและอาจต้องการให้มีการเปลี่ยนใหม่
  • ร่องรอยการแตกร้าวและการหลุดหลวมของโรเตอร์บาร์ (Cracked and Loose Rotor Bars) ทำให้มอเตอร์มีอาการดังนี้

          –  แรงบิดกระตุกเป็นจังหวะ (Torque Pulsations)

          –  ความเร็วรอบขึ้น ๆ ลง ๆ (Speed Fluctuations)

          –  เกิดเสียงรบกวน (Noise)

          –  เกิดความร้อนสูง (Overheating)

  • ความสมบูรณ์ของวงแหวนลื่น (Slip Rings) คอมมิวเตเตอร์ (Commutators) และแปรงถ่าน (Brushes) ถ้ามี
  • ช่องว่าง/โพรงอากาศ (Voids/Porosity) ที่โรเตอร์บาร์และวงแหวนส่วนปลาย
  • การเกิดรอยไหม้/การเปลี่ยนสีของแผ่นเหล็กลามิเนต (Burned/Discolored Laminations)
  • ความสมดุลของน้ำหนักโรเตอร์ (High Concentration of Balance Weights)
  • ความสะอาดภายหลังการทำความสะอาดโรเตอร์แล้ว

การตรวจสอบโรเตอร์แบบ Squirrel Cage ทำให้พบว่าเกิดความเสียหายเป็นรอยไหม้ที่บริเวณจุดต่อเชื่อมระหว่างโรเตอร์บาร์กับวงแหวนส่วนปลาย (End Rings)

 โดยปกติแล้วความเสียหายที่เกิดขึ้นกับโรเตอร์มักจะมีที่มาจาก 2 สาเหตุหลัก คือ

          1. การสตาร์ทมอเตอร์ซ้ำบ่อยครั้งเกินไปในระยะเวลาติดกัน (Excessive Number of Starts)   

          ในมอเตอร์ขนาดใหญ่ โดยเฉพาะที่มีโรเตอร์แบบ Squirrel Cage ความยืนยาวของอายุการใช้งานของมอเตอร์เป็นสัดส่วนผกผันกับจำนวนครั้งของการสตาร์ทมอเตอร์

          2. เวลาที่ใช้ในการออกตัวหมุนยาวนานกว่าที่มอเตอร์ถูกออกแบบไว้ (Longer Starting Times than the Motors is Designed)

          เหตุการณ์นี้มักจะเกิดขึ้นเมื่อมอเตอร์จะต้องออกตัวขับเคลื่อนโหลดที่มีความเฉื่อยสูง (Large Inertia Loads)

5. การตรวจสอบสเตเตอร์

กลไกที่ทำให้เกิดความเสื่อมถอยของสเตเตอร์ สามารถแยกจัดประเภทได้ดังนี้

          1. ความเสื่อมถอยที่เกี่ยวข้องกับความร้อน (Thermal Deterioration) เกิดขึ้นเนื่องจากมีอุณหภูมิขณะทำงานสูงกว่าอุณหภูมิของวัสดุฉนวนที่จะสามารถทนได้อย่างปลอดภัย

          2. ความเครียดทางไฟฟ้า (Electrical Stress) สูงเกินกว่าที่วัสดุฉนวนจะสามารถทนได้อย่างปลอดภัย เช่น ค่าไดอิเลคตริคมีอายุสั้น (Dielectric Ageing) การแทรคกิ้ง (Tracking)  โคโรน่า (Corona) และทรานเชี้ยน (Transient)

          3. ความเครียดทางกล (Mechanical Stress) จากการขยับหรือสั่นสะเทือนของขดลวดสเตตอร์ โรเตอร์มีความบกพร่อง

          4. ความเครียดจากสภาพแวดล้อม (Environmental Stresses) อุณหภูมิแวดล้อมไม่เหมาะสม มีการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ ความสกปรกที่จับอยู่บนขดลวดจากจาระบีหรือน้ำมัน ฝุ่นผง เคมี ความชื้น การขีดข่วน ชิ้นส่วนเสียหาย และอยู่ในบริเวณที่ห้ามไม่ให้มีการระบายความร้อน

          5. การออกแบบยังไม่ดีพอ การใช้วัสดุการผลิต และการประกันคุณภาพกระบวนการผลิต (Inadequate Design, Materials Application and Manufacturing QA Processes)       

(ขวา) สเตเตอร์ของมอเตอร์ขนาด 3550 kW 8P 6600 volt Frame 900 Stator Windings

  การตรวจสอบสเตเตอร์เริ่มต้นด้วยการตรวจสอบด้วยสายตา (Visual Inspection) อย่างทั่วถึงทั้งหมดที่แกนเหล็กสแตอร์และขดลวด ตรวจหาร่องรอยการเกิดสัญญาณต่อไปนี้เช่น

  • การขยับตัวของขดลวดในร่องสล็อตของสเตเตอร์และลิ่มขัดร่อง
  • การสะสมของฝุ่นผง น้ำมันและจาระบี
  • น้ำมันบนปลายรอบขดลวด
  • การหลุดหลวมหรือแตกหักของเสิร์จริง (Surge Ring)
  • การหลวมของสเปเซอร์บล๊อก (Spacer Block) และอุปกรณ์ประกอบให้แน่นทั้งหลาย
  • สีของน้ำยาวานิชที่ทาเคลือบขดลวดเปลี่ยนสีไป ตกสะเก็ด หรือมีสัญญาณอื่น ๆ ที่ส่อว่าเกิดความร้อนสูงบริเวณนั้น
  • ความเสียหายของแผ่นลามิเนตและแกนโบลต์
  • สาย Main Lead จากปลายขดลวดมีสัญญาณว่าว่าเกิดความร้อนสูง หรือฉนวนหุ้มสายไฟฟ้าชำรุด
  • ฉนวนหุ้มขดลวดเกิดการเสื่อมสภาพ หรือมีการดิสชาร์บางส่วน (Partial Discharge: PD) เกิดขึ้น

การคลอนหลวมของคอยล์บล๊อค (Coil Block) ทำให้เกิดดิสชาร์จบางส่วน (PD) ขึ้นที่ส่วนปลายขดลวด

การตรวจหาร่องรอยการเกิดปัญหาดิสชาร์จบางส่วนของฉนวนขดลวดเป็นเรื่องจำเป็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดพิกัดแรงดันไฟฟ้า 4 kV หรือสูงกว่า

6. การตรวจสอบการติดตั้งมอเตอร์

  การตรวจสอบในหัวข้อนี้ไม่ต้องดำเนินการบ่อยครั้ง เช่น ตรวจสอบเป็นรายปีหรือดำเนินการไปในคราวเดียวกันกับการตรวจสอบโรเตอร์และสเตเตอร์ หรือรายการอื่น ๆ ก็เพียงพอแล้ว

  • ตรวจการบิดงอของแผ่นเหล็กรองรับฐานมอเตอร์ (Base Plates) การแตกร้าวของฐานคอนกรีต    
  • ตรวจสอบการยึดอย่างแน่นหนาของโบลต์สมอ (Anchor Bolts) กับฐานคอนกรีต โบลต์ยึด และขันแน่นด้วยแรงตามที่สเปกกำหนดด้วยประแจทอร์กตามจุดต่าง ๆ ให้ครบทุกตัว 
  • ตรวจการเดินระบบการจ่ายน้ำมันหล่อลื่นและจาระบีจากศูนย์กลาง
  • ตรวจความสมบูรณ์ของการต่อกราวด์และจุดต่อกราวด์กับแท่นเครื่อง
  • ตรวจความแน่นหนามั่นคงแข็งแรงของการ์ดป้องกัน และระบบส่งสัญญาณเตือนทั้งหมด

วิธีการควบคุมในปัจจุบันและการทำ PM (Current Control/Prevention Methods)

ภารกิจสำคัญทั้ง 6 ประการที่นำเสนอนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงป้องกันโดยรวม ทั้งนี้อาจรวมเอาการทำความสะอาดเป็นระยะ การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน การทดสอบค่าความต้านทานของหน้าสัมผัส การตรวจสอบชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนไหว การตรวจสอบการทำงานของโอเวอร์โหลดรีย์ และอื่น ๆ เพิ่มเติมได้

            การปฏิบัติตามโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงป้องกันได้อย่างละเอียดและสมบูรณ์แบบเป็นหัวใจของความสำเร็จที่จะช่วยยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์ไฟฟ้าได้นานขึ้น ทั้งยังลดโอกาสความเป็นไปได้ที่ธุรกิจการผลิตจะต้องหยุดชงักไประยะหนึ่งจากสาเหตุมอเตอร์หยุดทำงานไปได้อย่างมั่นใจ

error: Content is protected !!