Beschermringen voor lagers helpen de uptime van cementfabrieken te verhogen

Het leek alsof niets het gekrijs kon stoppen. Niet dat de enorme kogelmolen van de Monarch Cement Company niet al luidruchtig was. Aangedreven door een motor van 5.000 pk, verpulvert het 100 ton klinker (een verbrand mengsel van kalksteen en schalie) per uur. Maar het gekrijs was niet wat Randy Riebel wilde horen. Als elektrotechnisch supervisor in de fabriek van Monarch in Humboldt, Kansas, wist hij dat het geluid betekende dat de lagers van de motor aan het draaien waren - alweer.

In feite was het geluid van chronische lagerschade maar al te bekend in de fabriek, die de capaciteit heeft om 1,3 miljoen ton cement per jaar te produceren. Sinds 2001, toen de kogelmolen nieuw was, waren de motorlagers drie keer vervangen.

“We bleven die lagers smeren, maar ze bleven piepen”, herinnert Riebel zich. “We wisten dat als we te lang zouden wachten, de wanden van de lagers geribbeld zouden worden zoals in het verleden, en we keken niet uit naar een nieuwe vervanging vanwege alle kosten en uitvaltijd. Het duurt minstens 10 dagen om die motor te trekken - het is een grote productie. Soms moeten we hulp inhuren, een takel huren om het op een vrachtwagen te zetten en het wegbrengen om opnieuw te worden opgebouwd. Dus deze keer (zomer van 2009) besloot ik iets anders te proberen.”

Het "iets anders" was de AEGIS iPRO Bearing Protection Ring, vervaardigd door de in Maine gebaseerde Electro Static Technology (EST). Door schadelijke elektrische stromen veilig weg te leiden van lagers naar aarde, verlengt de iPRO de levensduur van middenspanningsmotoren en generatoren en verbetert zo de betrouwbaarheid van volledige systemen waarin ze worden gebruikt. Het is verkrijgbaar in verschillende maten voor generator-/motorassen met een diameter tot 30 inch.

Onderhoudsvrij, de AEGIS iPRO is ideaal voor middenspanningsmotoren die pompen, compressoren, mixers, shredders, transportbanden en andere machines aandrijven die worden gebruikt in de mijnbouw, voedselverwerking, afvalwaterbehandeling, petrochemische raffinage en vele andere toepassingen met hoge stroomsterkte. De iPRO beschermt ook de lagers van generatoren in zowel nuts- als on-site stroomopwekkingssystemen.

Riebel had schade aan elektrische lagers besproken met Scott Wilkins, manager motorwerkplaatsactiviteiten voor Independent Electric Machinery Company (IEMCO), een plaatselijke reparatiewerkplaats voor motoren en apparatuur. Wilkins raadde de iPRO aan en Riebel liet IEMCO er twee op de kogelmolenmotor installeren. Terwijl EST voor de meeste grote motoren aanbeveelt om een ​​iPRO aan de aandrijfzijde en isolatie aan de niet-aangedreven zijde te installeren, raadt EST aan voor sommige grote motoren - vooral die waarin geen isolatie is ontworpen of waar isolatie niet gemakkelijk kan worden geïnstalleerd - om iPRO te installeren ringen aan zowel de aandrijfzijde als de niet-aangedreven zijde van de motor.

Riebel en Wilkins kozen voor het iPRO-model met splitring, dat is ontworpen om retrofits in het veld te vergemakkelijken. De bijpassende helften van elke iPRO werden rond de motoras geïnstalleerd zonder dat de motor van de frees hoefde te worden losgekoppeld.

IEMCO, een familiebedrijf opgericht in 1906, verkoopt, onderhoudt, repareert en test motoren, generatoren, takels, lasmachines en schakelapparatuur voor elektrische distributie. Het hoofdkantoor van IEMCO in Kansas City, Kansas, heeft een volledig uitgeruste machinewerkplaats. Het bedrijf heeft ook vijf andere servicecentra in de regio. Omdat ze routinematig met grote motoren werken, is het personeel van IEMCO zich terdege bewust van de ernstige schade die asstromen kunnen veroorzaken aan motorlagers.

Beperking van schade aan elektrische lagers
Indien niet omgeleid, kunnen asspanningen ontladen via lagers, putjes in de kogels en racewanden. Zonder langdurige lagerbescherming kan geconcentreerde pitting met regelmatige tussenpozen langs een racewand wasbordachtige ribbels veroorzaken die ribbels worden genoemd, een bron van geluid en trillingen. Het uiteindelijke resultaat is motorstoring.

Ironisch genoeg vereisen sommige producten die zijn ontworpen om lagers te beschermen, zoals conventionele geveerde aardingsborstels, zelf uitgebreid onderhoud. Andere, zoals isolatie en keramische lagers, kunnen schade aan aangesloten apparatuur verschuiven.

Om de elektronenoverdrachtsnelheid te verhogen, is de gehele binnenomtrek van de iPRO bekleed met meerdere rijen geleidende microvezels. Deze microvezels zijn stevig vergrendeld in het gepatenteerde AEGIS FiberLock-kanaal van de ring en omringen de motoras volledig, waardoor miljoenen ontladingspunten voor schadelijke asstromen ontstaan ​​en het pad van de minste weerstand wordt gecreëerd dat deze stromen effectief wegleidt van lagers naar aarde. De microvezels zelf zijn speciaal ontworpen voor uitzonderlijke flexibiliteit om breuk te voorkomen en ervoor te zorgen dat de ring de hele levensduur van de motor meegaat. Omdat het de levensduur van lagers, motoren en motoraangedreven systemen verlengt, kwalificeert de iPRO zich als duurzame technologie onder het Federal Energy Management Program.

Een zeurend, wijdverbreid probleem
Aannemers en winkels voor woningverbetering in zes staten in het Midwesten zijn afhankelijk van de Monarch-fabriek, die cement per vrachtwagen en trein naar zijn terminals in Des Moines, Iowa, en Dodge City, Kansas stuurt. De terminals distribueren het cement naar 13 Monarch-dochterondernemingen, die het in hun respectieve gebieden verkopen. Een deel van het cement wordt in bulk verkocht, een deel in zakken. En een deel ervan wordt verder verwerkt door de dochterondernemingen, die bouwproducten maken of steen en zand toevoegen om stortklaar beton te produceren.

Toen Monarch in 1908 werd opgericht, werden brokken gestraald kalksteen ("shot rock") tot 1,20 meter breed met de hand in door muilezels getrokken karren geladen. Nu wordt deze kalksteen verplaatst door enorme voorladers, 50-tons dumptrucks en transportbanden om te worden verwerkt door een reeks computergestuurde brekers, ovens en molens tot het zo fijn is als gezichtspoeder.

De meeste verwerkingsmachines worden aangedreven door elektromotoren en het probleem van chronische lagerschade beperkt zich geenszins tot de kogelmolens van de fabriek. Veel van de motoren worden bestuurd door frequentieregelaars (VFD's), die extra hoogfrequente stromen op motorassen induceren. Een ventilator- of pompmotor heeft de neiging minder stroom te verbruiken als de ingang wordt gemoduleerd door een VFD, maar de voordelen van een verbeterde efficiëntie gaan verloren als de motor steeds uitvalt.

Dergelijke storingen waren terugkerende hoofdpijn voor Riebel, maar omdat de twee AEGIS iPRO-ringen die in 2009 zijn geïnstalleerd de lagers van de kogelmolenmotor lijken te beschermen, heeft hij IEMCO sindsdien de iPRO laten installeren op nog negen motoren die uit dienst moesten worden genomen.

Een voorbeeld hiervan is een VFD-gestuurde koelventilator waarbij de 300 pk-motor bijna acht jaar lang regelmatig moest worden vervangen. Elke keer moest de oven minimaal een dag worden stilgelegd. De oude motor werd verwijderd en de herbouwde reservemotor moest worden uitgelijnd en gekoppeld.

"We zouden de getrokken motor opsturen om opnieuw te worden opgebouwd, maar drie tot zes maanden later zouden we hetzelfde opnieuw moeten doen", zegt Riebel. “Voor de ventilatormotor van de koeler hebben we isolatie op beide lagers geprobeerd. Met de isolatie ging de motor twee jaar mee tussen storingen. De overbrugde elektriciteit kan de lagers in de ventilator zelf hebben beschadigd. Isolatie duwt het probleem alleen maar verder. De elektriciteit moet ergens heen als ze niet geaard is. De iPRO heeft deze ventilator een nieuwe start gegeven.”

"We realiseerden ons niet echt wat het probleem was", blikt Riebel terug. “Er was niet veel informatie beschikbaar over schade aan elektrische lagers. We wisten gewoon dat lagers het zouden begeven en dat de motor oververhit zou raken, maar we wilden niet weten waarom. Keer op keer hebben we de motor gewoon weggestuurd, opnieuw opgebouwd en weer in gebruik genomen. We wisten de oorzaak niet.”

Opgelost door een innovatieve, groene technologie
Het is nu beleid van Monarch om IEMCO de iPRO-ring in de winkel te laten toevoegen wanneer een VFD-gestuurde Monarch-ventilatormotor wordt gereviseerd. zuigt ovenverwarmde lucht door een walsmolen om de kalksteen en schalie te drogen tijdens het ruwe maalproces. Andere motoren die nu iPRO's hebben, zijn onder meer vier in de ovens van de fabriek, waar lucht naar binnen en naar buiten wordt geperst:twee 2.000 pk ID-ventilatormotoren en twee 1.000 pk baghouse (stofverzamelende) ventilatormotoren.

Omdat een cementfabriek een zeer stoffige plaats is en veel motoren buiten staan, is Monarch begonnen te specificeren dat sommige van zijn nieuwe motoren moeten worden uitgerust met de AEGIS Severe-Duty SGR Bearing Isolator Shaft Grounding Ring, een ander product van Electro Static Technology. Net als bij de iPRO omringen de beveiligde geleidende microvezels van de AEGIS Severe-Duty SGR de motoras volledig voor een efficiënte aarding, maar dit model heeft een ingebouwde IP56 contactloze isolatieafdichting om extra bescherming te bieden tegen stof, water en andere verontreinigingen.

De onderhoudsmanager van Monarch, Mark Pily, gaf toestemming voor de aankoop van de eerste motor van de fabriek met een in de fabriek geïnstalleerde Severe-Duty SGR, na overleg met Wilkins van IEMCO. Op het moment van schrijven is een luchtcompressormotor van 200 pk de enige motor die in de fabriek in bedrijf is.

"We willen de lagers schoon houden omdat we die motor heel hard duwen", legt Riebel uit. “Meestal verliezen we die motor door een storing in de wikkeling. Ik denk dat het grootste deel daarvan wordt veroorzaakt doordat de lagers beginnen te falen, waardoor de motor overbelast raakt.”

Een greintje preventie
Met behulp van een spanningssonde en oscilloscoop meet Riebel periodiek de asspanningsmetingen op alle motoren van de fabriek met aardingsringen. Hij is tevreden met de resultaten omdat de meetwaarden laag zijn, wat aangeeft dat de ringen potentieel schadelijke asspanningen hebben verminderd.

Riebel geeft ook een hoge waardering aan de service die de fabriek van IEMCO heeft gekregen:“Naar mijn mening zijn ze verreweg de beste winkel waarmee we hebben gewerkt, en we hebben met bijna elke winkel in de omgeving samengewerkt. Scott (Wilkins) is echt betrokken. Hij is echt iemand die het de eerste keer goed doet.'

De tijd zal uitwijzen hoeveel geld de ringen Monarch in het algemeen zullen besparen, maar Riebel is ervan overtuigd dat de AEGIS iPRO een effectieve, langdurige lagerbescherming biedt die de kosten van stilstand en motoronderhoud vermindert.

"Tot nu toe, zo goed", zegt hij. "Op de 5.000 pk, aangezien de laatste set lagers maar een jaar meeging, is de kans groot dat we nu problemen zouden hebben opgemerkt, maar we hebben er geen gehad - geen gepiep."

Neem voor meer informatie contact op met:John Shepherd, regionale verkoopmanager Midwest, Electro Static Technology, Loveland, OH 45140. U kunt bellen naar 513-417-1161, e-mailen naar [email protected] of naar www.est-aegis.com .

Figuur 1. Fabriek van Monarch Cement Company in Humboldt, Kansas.

Figuur 2. De kogelmolen waar de eerste twee aardingsringen werden geïnstalleerd in de fabriek van Monarch Cement Company. De lagers van de 5.000 pk motor van de molen vielen regelmatig uit totdat schadelijke spanningen werden omgeleid door een AEGIS iPRO Bearing Protection Ring (inzet) aan elk uiteinde van de motor. Deze retrofits ter plaatse werden uitgevoerd zonder dat de motor van de molen hoefde te worden losgekoppeld, dankzij het gebruik van een versie met splitring van de iPRO.

Afbeelding 3. Een AEGIS iPRO-lagerbeschermingsring geïnstalleerd in een interne lagerhouder in de IEMCO-winkel als onderdeel van een motorrevisie voor machines van Monarch Cement Company.

Afbeelding 4. Na het succes van de AEGIS iPRO Bearing Protection Ring op zijn kogelmolen, installeerde Monarch Cement Company de ring op deze baghouse-ventilatormotor (blauw) die ook nodig had frequente lagervervangingen.