Motores de alta tensiónManual de diagnóstico de fallas comunes: vibraciones, aumento de temperatura y ruptura de aislamiento: todo lo que necesitas saber en un solo artículo

Cuando un motor de alta tensión falla, las pérdidas por la paralización de la producción en una fábrica suelen ascender a decenas de miles de yuanes por hora. Contar con la capacidad de diagnosticar fallas con anticipación permite localizar rápidamente el problema al aparecer los primeros indicios y reducir las pérdidas al mínimo. Este manual ha sido elaborado por Xi’anMotores Taifu SimoElaborado por el equipo de ingenieros de mantenimiento del grupo, este documento abarca las tres categorías de fallas más comunes: vibraciones excesivas, aumentos anómalos de temperatura y fallas de aislamiento, y incluye métodos de evaluación en el lugar y recomendaciones para su resolución.

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Primera categoría: fallas por vibraciones que exceden los límites permitidos

La vibración es el indicador más claro del estado de los motores de alta tensión. La norma GB/T 10068 establece que el valor eficaz de la velocidad de vibración de los motores de alta tensión no debe superar los 2,8 mm/s (clase A) o los 4,5 mm/s (clase B) durante el funcionamiento en vacío. Si se exceden estos valores, se debe realizar una investigación inmediata.

1.1 Vibraciones por desequilibrio

Características de la falla:La frecuencia de vibración es igual a la frecuencia de giro del motor (1X); la vibración en la dirección horizontal es mayor que en la vertical; la temperatura de los cojinetes es normal.

Causas comunes:

• Desequilibrio en la masa del rotor (error de fabricación o falta de reequilibrado tras una reparación)
• Asimetría en el devanado del rotor (cables rotos o cortocircuitos locales)
• Acumulación desigual de sarro en las aspas del ventilador
• Descentramiento en el montaje del acoplador

Decisión en el momento:Al recopilar datos en el dominio del tiempo y del dominio de la frecuencia con un vibrómetro, si la componente 1X es dominante (supera el 50% de la vibración total), se puede determinar de manera preliminar que existe un desequilibrio. Después de detener la máquina, limpia el ventilador y revisa si hay piezas sueltas en el rotor; si es posible, realiza un equilibrado dinámico en el lugar.

1.2 Vibraciones por desalineación

Características de la falla:La frecuencia de vibración es principalmente de 2X (el doble de la velocidad de giro); la vibración axial es notable y la dirección de la vibración es opuesta en los dos cojinetes.

Causas comunes:

• Desalineación entre el motor y la máquina de carga (desalineación angular o desalineación paralela)
• El desplazamiento del motor se debe a que los pernos de las patas del motor se aflojaron
• Cambios en la alineación causados por el hundimiento de los cimientos o la deformación térmica

Método de eliminación:Después de detener la máquina, verifique la alineación del acoplamiento con un comparador de cuadrante; la holgura radial debe ser ≤0,05 mm y la desviación axial ≤0,05 mm/100 mm. Una vez realineado, apriete los pernos de los pies de la máquina y, si es necesario, utilice arandelas para ajustar la altura.

1.3 Vibraciones por fallas en los cojinetes

Características de la falla:La frecuencia de vibración incluye componentes de alta frecuencia (por lo general, entre varias veces y varias decenas de veces la frecuencia de giro), lo que provoca un aumento de la temperatura de los cojinetes y un ruido de funcionamiento inusual.

Referencia sobre la frecuencia de fallas de los cojinetes (motor de 4 polos, velocidad de 1480 rpm):

• Frecuencia de fallas del anillo exterior: aproximadamente 180—250 Hz
• Frecuencia de fallas del círculo interno: aproximadamente 250—350 Hz
• Frecuencia de fallas de los elementos rodantes: aproximadamente 120—180 Hz

Recomendaciones para su manejo:Una vez que el rodamiento presente los síntomas característicos de falla, se debe reemplazar durante la próxima parada programada. No se recomienda seguir operando con el rodamiento defectuoso, ya que su falla podría provocar que el rotor roce la carcasa, lo que causaría pérdidas importantes.Motores SimoLas principales series de productos de alta presión utilizan rodamientos estándar de SKF o NSK,Página de búsqueda de accesoriosSe puede obtener el modelo correspondiente del rodamiento.

Segunda categoría: fallas por aumento anormal de temperatura

La temperatura de los devanados de los motores de alta tensión es el indicador de estado más importante. El límite de aumento de temperatura para los motores con aislamiento de clase F es de 105 K (la temperatura de los devanados no debe superar los 145 °C cuando la temperatura ambiente es de 40 °C). Por cada aumento de 10 °C en la temperatura, la vida útil del aislamiento se reduce aproximadamente a la mitad (ley de Arrhenius).

2.1 Aumento de la temperatura debido a una sobrecarga

Método de evaluación:Mide la corriente trifásica del motor y compárala con la corriente nominal indicada en la placa de identificación. Si la corriente supera el valor nominal en 10% o más y el motor funciona durante un tiempo prolongado, se puede considerar que hay una sobrecarga.

Análisis de causas:

• La potencia real de la carga supera el valor de diseño (cambios en las condiciones de funcionamiento, obstrucción de las tuberías, desgaste de la bomba, etc.)
• Las fallas en el sistema de transmisión aumentan la resistencia (cojinetes atascados, problemas con el acoplador)
• La tensión de alimentación es baja (por debajo del valor nominal en 5% o más), lo que provoca un aumento de la corriente

2.2 Aumento de la temperatura debido a una falla en el sistema de enfriamiento

Motor IC411 totalmente cerrado y refrigerado por aire (el método de refrigeración más común):

• Verifica que el sentido de giro del ventilador externo sea el correcto (si gira al revés, la eficacia de la refrigeración disminuye considerablemente)
• Revisa si las aletas de disipación de calor de la carcasa están obstruidas por polvo (limpialas periódicamente, con una frecuencia no mayor a 6 meses)
• Verifica que las aspas del ventilador estén completas y no presenten roturas

Motor de ventilación para conductos IC611 (comúnmente utilizado en motores de alta potencia y alta tensión):

• Verifica si la temperatura del aire de entrada supera los 40 ℃
• Verifica si los conductos de aire de enfriamiento tienen fugas o están obstruidos
• Verificar si el caudal de aire del ventilador de enfriamiento cumple con los requisitos de diseño

2.3 El desequilibrio de corriente trifásica provoca un aumento de temperatura

Criterios de evaluación:Un desequilibrio de corriente trifásica superior a 5% se considera anormal; si supera los 10%, se debe tomar medidas de inmediato.

Fórmula para calcular el desequilibrio:Desequilibrio (%) = (valor de desviación máximo ÷ promedio de las tres fases) × 100%

Causas comunes y medidas a tomar:

• Desequilibrio en la tensión trifásica de la fuente de alimentación: revisa el sistema de suministro eléctrico y comunícate con la empresa de suministro eléctrico para que lo solucione.
• Cortocircuito entre espiras del devanado: es necesario desarmar el equipo para inspeccionarlo; en casos graves, hay que volver a enrollarlo
• Mal contacto en la caja de conexiones: revisa y aprieta los terminales de conexión; elimina la capa de óxido

Tercera categoría: fallas de aislamiento

Las fallas de aislamiento son el tipo de falla más grave en los motores de alta tensión; si no se manejan adecuadamente, pueden provocar cortocircuitos a tierra, daños al equipo e incluso accidentes que pongan en riesgo la seguridad de las personas.

3.1 Especificaciones para la medición de la resistencia de aislamiento

La medición periódica de la resistencia de aislamiento es la medida más eficaz para prevenir fallas en el aislamiento:

• Instrumentos de medición:Para motores de más de 10 kV, se utiliza un megohmetro de 5000 V; para motores de 6 kV, se utiliza un megohmetro de 2500 V.
• Momento de la medición:Antes de cada puesta en marcha (después de más de 48 horas de inactividad) y cada seis meses, se debe realizar una inspección periódica
• Criterios de calificación:El valor de la resistencia de aislamiento (MΩ) no debe ser inferior a la tensión nominal del motor (kV) × 1000; es decir, la resistencia de aislamiento de un motor de 6 kV no debe ser inferior a 6 MΩ.
• Coeficiente de absorción:La relación R60/R15 debe ser mayor que 1,3 (a temperatura ambiente); si es menor que 1,3, el estado del aislamiento es dudoso.

3.2 Causas de la disminución de la aislabilidad y medidas a tomar

Humedad (la causa más común):

• Fenómeno: baja resistencia de aislamiento, con un coeficiente de absorción cercano a 1, que se reduce aún más tras detener la máquina y dejarla enfriar
• Procedimiento: Secado en vacío con corriente (manteniendo la corriente por debajo del valor nominal 60%), o secado en horno tras desmontar el equipo (90—100 ℃, 8—12 horas)

Acumulación de suciedad en los devanados:

• Fenómeno: La resistencia de aislamiento es baja, pero relativamente estable; se observan manchas en la superficie.
• Tratamiento: Limpiar con un limpiador específico y, una vez seco, aplicar barniz aislante.

Envejecimiento del aislamiento:

• Síntoma: La resistencia de aislamiento disminuye año tras año, la pérdida en el medio aumenta y se observan grietas en la superficie del devanado.
• Medidas a tomar: Evaluar la vida útil restante y elaborar un plan de rebobinado. El equipo de reparación de motores de Xima ofreceServicio de rebobinado de bobinados de motores de alta tensión, con servicio de evaluación y diagnóstico a domicilio

3.3 Monitoreo de descargas parciales

Las descargas parciales (PD) son una señal temprana del deterioro del aislamiento de los motores de alta tensión; cuando alcanzan cierto nivel, pueden provocar una ruptura del aislamiento. Se recomienda que los motores de alta tensión importantes, con una potencia de 1000 kW o más, cuenten con un sistema de monitoreo en línea de descargas parciales, que permita un monitoreo continuo las 24 horas del día y emita una alerta antes de que se produzca la ruptura del aislamiento.

Ciclos recomendados para el mantenimiento preventivo

• Inspección diaria:Registro visual de vibraciones, temperatura, ruido y corriente eléctrica
• Mensualmente:Lubricación y reengrase de los rodamientos (la cantidad de grasa se determina según la velocidad de giro y las especificaciones de los rodamientos)
• Cada seis meses:Medición de la resistencia de aislamiento, apriete de los terminales de conexión, limpieza de los canales de disipación de calor
• Cada año:Inspección con parada total de la máquina, que incluye la medición del desgaste de los cojinetes, la medición del juego de aire y la prueba de pérdida del medio aislante
• Cada 3 a 5 años:Revisión general, que incluye la extracción del rotor para su inspección, pruebas de descargas parciales en los devanados, cambio de cojinetes y pintura anticorrosiva

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