Для большинства оборудования обслуживание контактных колец намного проще, чем люди ожидают. Большая часть приложений вообще не нуждается в плановом обслуживании, а устройствам, которые в нем нуждаются, обычно требуется лишь короткая и простая процедура. Объем работы сводится к двум вещам: сколько оборотов совершает контактное кольцо и в какой среде оно работает. Цельтехническое обслуживание промышленных контактных колецявляется простым, обеспечивает стабильное питание, сигналы управления и передачу данных, предотвращая при этом простои, которых можно избежать, и большая часть этого достигается за счет базовыхчистка и осмотра не ремонт.
Данное руководство отражает общепринятую практическую практику с точки зрения производителя контактных колец. В нем объясняется, когда токосъёмное кольцо действительно требует внимания, как проводится быстрая очистка, позволяющая поддерживать работоспособность агрегатов,-работающих непрерывно, как распознавать симптомы неисправности перед заменой неподходящей детали, почему смазка обычно является ошибкой и когда замена имеет больше смысла, чем еще одна чистка.
Что такое обслуживание контактных колец?
Техническое обслуживание контактных колец — это осмотр, очистка и проверка работоспособности электрического контактного кольца, которое передает мощность или сигналы между неподвижной и вращающейся частью. Типичная процедура предполагает удаление пыли со щеток, проверку щеток, колец, клемм и проводки, проверку на наличие коррозии, перегрева или ненормального износа, подтверждение стабильности передачи питания и сигнала, проверку надежности корпуса и уплотнений и запись обнаруженного.
Для большинства устройств щеточного-типа наиболее важной задачей является поддержание внутреннего контактного интерфейса в чистоте и сухости. Мелкая проводящая пыль, влага, масляный туман и коррозия повышают электрический шум, прерывают сигналы и сокращают срок службы. Все остальное в программе предназначено для того, чтобы уловить эти условия до того, как они достигнут поверхности контакта.
Как часто следует обслуживать контактные кольца?
Единого интервала не существует, и честный ответ зависит не от календаря, а от накопленной ротации и условий эксплуатации. Думайте об общем количестве оборотов за срок службы устройства, а не только о часах установки. Токосъемное кольцо крана может провернуться лишь небольшое количество раз за весь срок службы, тогда как кольцо внутри ветряной турбины может провернуться порядка десятков миллионов раз за год. Таким образом, два агрегата с одинаковыми заводскими табличками могут приземлиться по совершенно разным графикам.
Прерывистому или-приложению с малым циклом часто не требуется ничего, кроме проверки во время планового обслуживания оборудования. Приложения с непрерывным-вращением, высоким-током или передачей сигналов-обычно выигрывают от определенного интервала. Практический опыт показывает, что многие подразделения непрерывной-работы хорошо справляются не более чем с одним профилактическим посещением в год, а основная задача — очистка внутренних компонентов от пыли от щетки — часто занимает всего несколько минут. Формирование этой привычки – это именно та документированная программа,-основанная на определенных условиях, которую поощряют признанные стандарты; для общепромышленного электрооборудования принципы, изложенные вNFPA 70B, Стандарт технического обслуживания электрооборудования, интервалы вокруг критичности и состояния каждого актива, а не фиксированное правило.
Таблица ниже — это отправная точка для планирования,-основанная на опыте, а не стандарт соответствия. Используйте его, чтобы составить первый график, а затем настройте его в соответствии с тем, что показывают ваши собственные журналы проверок с течением времени. Дополнительную информацию о том, как условия эксплуатации меняют график, см. в обсужденииРекомендуемый интервал технического обслуживания электрических контактных колец.
| Тип приложения | Типичная потребность в техническом обслуживании | На чем сосредоточиться |
|---|---|---|
| Оборудование, используемое нерегулярно или с малым-циклом, например краны и подъемные системы. | Низкий | Коррозия на холостом ходу, ослабление проводки и надежность контактов во время планового обслуживания. |
| Оборудование непрерывного-вращения, например ветряные турбины или роторные производственные системы. | От среднего до высокого | Удаление пыли щеткой, проверка износа, стабильность сигнала |
| Высокая-запыленность или грязная промышленная среда | Высокий | Загрязнение, засорение корпусов, ускоренный износ |
| На открытом воздухе или во влажной среде | От среднего до высокого | Влага, коррозия, повреждение уплотнений, ухудшение изоляции |
| Конфиденциальные данные или цепи связи | Высокий | Электрический шум, периодическая потеря сигнала, пыль между силовой и сигнальной секциями |
| Сильноточные-кольцевые контактные кольца | От среднего до высокого | Тепловые следы, ослабленные клеммы, износ контактов, повышение сопротивления |
Для критически важного оборудования планируйте работу до того, как производительность станет нестабильной. Несколько минут удаления пыли кистью- стоят недорого; незапланированная остановка линии, связанная с более сложным поиском неисправностей и возможным повреждением подключенных систем, не является таковой.
Как очистить и осмотреть контактное кольцо, шаг за шагом
Точная процедура зависит от модели и оборудования, в котором оно установлено, но приведенные ниже шаги охватывают общие рекомендации по очистке контактного кольца и его безопасной проверке.
1. Выключите питание и примените блокировку/маркировку.
Прежде чем открывать или проверять контактное кольцо, выключите оборудование и следуйте процедуре блокировки/маркировки, принятой на вашем объекте. Убедитесь, что питание отключено и накопленная энергия высвобождена. Это не необязательная ведение домашнего хозяйства: в Соединенных Штатах контроль опасной энергии во время обслуживания регулируетсяOSHA 29 CFR 1910.147, и в большинстве регионов действуют аналогичные правила. Не работайте с контактным кольцом, если производитель оборудования не предусмотрел для этого специальную безопасную процедуру.
2. Осмотрите корпус и место установки.
Начните за пределами сборки: обратите внимание на ослабленные монтажные болты, поврежденный корпус или крышку, попадание воды, масляный туман или химическое загрязнение, натяжение кабеля в точке ввода, ослабленные кабельные вводы, а также трещины в изоляции или повреждения оболочек. Внешние проблемы часто порождают внутренние: например, незакрепленный кабельный ввод является распространенным путем попадания влаги и пыли к контактам.
3. Проверьте проводку, клеммы и разъемы.
Осмотрите видимую проводку и клеммы на предмет ослабления соединений, изменения цвета, коррозии, повреждения изоляции или признаков перегрева. Относитесь к силовым и сигнальным цепям по-разному. Неплотное подключение к сети приводит к выделению тепла и часто проявляется в виде обгоревшей или обесцвеченной клеммы; плохое соединение сигнала чаще приводит к периодическим неисправностям, которые трудно отследить, поскольку большую часть времени схема все еще работает.
4. Удалите с кисти пыль и загрязнения.
Пыль от щеток является наиболее распространенной причиной необходимости чистки контактного кольца. В устройствах щеточного-типа при нормальном износе контактов образуется мелкая проводящая пыль, и если она накапливается, это может привести к ухудшению изоляции, повышению электрических помех и нарушению сигналов низкого-уровня. Сама очистка выполняется быстро: сжатый сухой воздух, если это одобрено производителем, пылесос и щетка, предназначенная для электрических компонентов, или комбинация того и другого, а также одобренный очиститель контактов, если это позволяет конструкция. Избегайте агрессивных методов, не применяйте давление, приводящее к более глубокому проникновению пыли, и не используйте воду, обычные растворители или масляные чистящие средства, если это специально не одобрено производителем. Дополнительную информацию об этой части процедуры см. в разделе «Какдержите щетки в токопроводящем контактном кольце.
5. Осмотрите щетки и контактные кольца.
После очистки проверьте поверхности щеток и колец на предмет неравномерного износа щеток, сломанных или застрявших щеток, глубоких задиров, следов поджогов или выкрашиваний, потери давления пружины и несоосности между щеткой и кольцом. Легкий износ может быть нормальным. Сниженное давление пружины или щетки, близкие к пределу износа, требуют замены щеток, а не очередной чистки, тогда как глубокие канавки, подгорания или повторяющиеся загрязнения указывают на более серьезную проблему на входе.
6. Проверьте наличие влаги и коррозии.
Влага вызывает коррозию, ток утечки и нестабильность сигнала, и это особенно важно на открытом воздухе и в морских условиях, в ветряных турбинах, передвижном оборудовании и во всем, что подвергается смыву или конденсации. Если вы обнаружили коррозию внутри устройства, не просто протрите видимую поверхность и перезапустите, выясните, как попала влага, и устраните это, иначе она вернется. Там, где проникновение воды повторяется, подход к герметизации является реальной проблемой, и стоит пересмотреть принципыводонепроницаемая конструкция контактного кольцаперед следующим обслуживанием.
7. Соберите и протестируйте.
Закройте корпус и убедитесь, что все крышки, уплотнения и кабельные вводы надежно закреплены, затем проверьте его в нормальных условиях эксплуатации. В зависимости от применения тестирование может охватывать непрерывность питания и сигнала, сопротивление контактов, сопротивление изоляции, качество передачи данных, уровень шума и рабочую температуру. Сопротивление изоляции имеет признанный метод — процедуры, основанные на мегаомметре-, вIEEE 43, Рекомендуемая практика испытания сопротивления изоляции вращающегося оборудования., опишите, как применить тест и прочитать результат. Запишите все; журнал — это то, что позже скажет вам, является ли устройство стабильным или медленно деградирует. Практическое описание электрических проверок приведено в этом руководстве накак проверить контактное кольцо.
Общие признаки того, что контактное кольцо нуждается в обслуживании
Следите за периодической потерей питания, нестабильной передачей сигнала или данных, электрическими помехами или ошибками связи, аномальным нагревом, видимой пылью от щеток, коррозией или влажностью внутри корпуса, следами поджогов на клеммах или контактах, повышением сопротивления контактов, необычным запахом или изменением цвета, повторяющимися неисправностями после перезапуска и проблемами, которые появляются только во время вращения.
В приложениях с энкодерами, датчиками, Ethernet, полевой шиной, видео или управлением с низким-напряжением первым предупреждающим знаком почти всегда является проблема с сигналом, а не с проблемой питания, поскольку сигналы переносят гораздо меньше дополнительного сопротивления и шума, чем питание. Во многих полевых условиях самым первым симптомом является не полная потеря мощности, а периодические ошибки энкодера, Ethernet или датчика, которые появляются только во время вращения устройства.
Устранение неисправностей контактного кольца по симптомам
Большинство обращений в службу поддержки начинаются с симптома, а не с контрольного списка. В таблице показаны общие симптомы того, что следует проверить в первую очередь, поэтому контактное кольцо исследуется до того, как контроллер, кабель или датчик будут признаны недействительными.
| Симптом | Сначала проверьте | Типичное действие |
|---|---|---|
| Ошибки сигнала или данных только во время вращения | Загрязнение сигнальных колец, перемычек контактов щеток, изношенность сигнальных щеток. | Очистите и проверьте сигнальные контакты перед заменой контроллера или кабелей. |
| Питание в порядке, но данные пропадают | Плохое разделение цепей питания и сигналов, электромагнитные помехи, загрязнение сигнальной секции. | Осмотрите сигнальную часть, проверьте экранирование и заземление. |
| Аномальный нагрев терминала | Ослабленное или слишком низкое по размеру сильноточное-соединение, износ контактов, перегрузка | Повторно-затяните клеммы, осмотрите область контакта, подтвердите номинальную нагрузку |
| Электрический шум или ошибки связи | Пыль от щеток, износ контактов, оксидная пленка, заземление | Очистите, осмотрите контактные поверхности, проверьте заземление. |
| Растущее контактное сопротивление | Окисление, поверхностная пленка, загрязнение, низкое давление щетки. | Очистите кольца, проверьте и восстановите давление щетки. |
| Плохой контакт после длительного простоя | Окисление поверхности или коррозия из-за простоя, а не износа. | Нанесите очиститель контактов, поверните устройство, еще раз проверьте, прежде чем осуждать его. |
| Та же неисправность возвращается после чистки | Более глубокий износ, механическая проблема или экологическая причина. | Перейдите к ремонту или замене и исследуйте систему. |
Распространенной и дорогостоящей ошибкой является замена контроллера или участка кабеля, когда настоящей неисправностью является тонкая пленка проводящей пыли, перекрывающая два сигнальных кольца. Эмпирическое правило: если ошибки сигнала возникают только во время вращения, проверьте загрязнение контактов, прежде чем заменять что-либо на выходе.
Нужно ли смазывать контактные кольца?
Для большинства электрических контактных колец смазка не требуется и может вызвать проблемы. Многие системы щеток уже содержат графит, который действует как сухая самосмазывающаяся контактная среда, именно поэтому добавление масла или смазки не является необходимым и обычно вредным: оно притягивает пыль, загрязняет контактную поверхность, повышает сопротивление и нарушает передачу сигнала.Не смазывайте контактное кольцо, если это четко не указано в инструкциях производителя.
Это одна из самых частых ошибок при обслуживании. Логика кажется логичной, деталь вращается, поэтому смазка «должна» помочь, но интерфейс электрического контакта не является механическим подшипником, и неподходящая смазка может превратить пятиминутную-очистку в сигнал или сбой в подаче электроэнергии. Также не существует универсального правила: требования различаются в зависимости от материала контактов, уплотнения и типа подшипника. В случае сомнений сначала подтвердите; этот обзор того,контактные кольца со сквозными-отверстиями требуют смазкипоказывает, насколько ответ зависит от конкретной конструкции.
Очистить, отремонтировать или заменить?
Очистка решает проблемы, вызванные пылью, легким загрязнением или незначительной нестабильностью контактов. Другие условия требуют ремонта, восстановления или замены, и решение обычно сводится к тому, насколько глубоки повреждения и продолжает ли неисправность возвращаться.
| Условие найдено | Наиболее вероятное действие |
|---|---|
| Легкая пыль от кисти или поверхностная пленка; стабильная производительность после очистки | Очистите и верните в эксплуатацию. |
| Окисление поверхности после длительного хранения; восстанавливается после вращения | Очищайте, вращайте и контролируйте, замена требуется редко. |
| Неравномерный износ щеток, пониженное давление пружины, износ щеток близок к пределу | Заменить щетки |
| Глубокие задиров, пригары или выбоины на кольцах; сильная коррозия; треснутый корпус или поврежденные уплотнения | Ремонт, восстановление или замена |
| Сигналы по-прежнему нестабильны после тщательной очистки; одна и та же схема неоднократно выходит из строя | Замените и исследуйте более широкую систему. |
Когда одна и та же неисправность продолжает повторяться, контактное кольцо часто является симптомом, а не причиной. Он находится внутри более крупной электрической и механической системы, поэтому перед установкой еще одного проверьте условия нагрузки, прокладку кабеля, заземление, вибрацию, герметичность и выравнивание установки. Как только вы сможете отделить настоящий износ контактов от этих внешних причин, станет гораздо легче отследить их истинную причину повторяющихся сбоев.
Требования к техническому обслуживанию в зависимости от применения
Ветровые турбины
Токосъемные кольца турбин работают почти непрерывно и часто одновременно передают питание, сигналы управления и цепи связи. Учитывая десятки миллионов оборотов в год, а также вибрацию, перепады температур и воздействие внешних факторов, стоит проводить ежегодный профилактический осмотр, направленный на защиту от пыли, защиту от влаги, износ контактов, стабильность сигнала и натяжение кабеля внутри гондолы. Профиль обязанностей настолько требователен, что важна сама конструкция, поэтому специально-созданконтактные кольца ветряной турбиныопределяются иначе, чем единицы общего-назначения.
Краны и подъемное оборудование
Токосъемные кольца крана вращаются гораздо меньше, чем турбинные агрегаты, поэтому вид отказа меняется. Многие из них выходят из строя без планового обслуживания, а когда они выходят из строя, то причина зачастую не в износе, а в простое стоянки. Во время длительных периодов простоя поверхности колец, часто латунные, могут окисляться или корродировать, а при первых запусках наблюдается плохой контакт или выпадение колец. Исправление обычно незначительное: очиститель электрических контактов плюс простой поворот устройства, а при использовании щеток с высоким-контактным-давлением щетки имеют тенденцию снова протирать поверхность начисто при первых оборотах. Прежде чем осуждать токосъемное кольцо крана, которое не использовалось, поверните его и еще раз проверьте контакт, прежде чем предположить, что оно неисправно.
Оборудование для упаковки и автоматизации
Упаковочные машины, индексирующие столы и автоматизированные ячейки могут выполнять множество циклов в день, поэтому основное внимание уделяется износу, накоплению пыли, ослаблению-связанной с вибрацией и надежности сигнала. Поскольку неисправность здесь может привести к остановке всей линии, обычно лучше поставить агрегат на профилактическое обслуживание, чем ждать, пока он выйдет из строя в середине-смены.
Робототехника и испытательное оборудование
Роботизированные соединения, испытательные стенды, системы контроля и прецизионные поворотные платформы зависят от чистой передачи сигнала, и даже небольшое количество электрических помех может нарушить работу датчиков, измерительных систем или каналов связи. Техническое обслуживание должно включать проверку сигналов, проверку разъемов и тщательный контроль загрязнения. Если данные с высокой-пропускной способностью пересекают вращение,Контактное кольцо Ethernetтребует особого внимания, чтобы держать под контролем шум и перекрестные помехи.
Как конструкция контактного кольца влияет на техническое обслуживание
Техническое обслуживание – это частично вопрос сервиса, частично вопрос выбора. Хорошо подобранное контактное кольцо-просто требует реже открываться. Факторы конструкции, влияющие на техническое обслуживание, включают материал щетки и конструкцию контактов, контактное давление, материал и отделку кольца, разделение между силовыми и сигнальными цепями, защиту корпуса от пыли и влаги, кабельный ввод и разгрузку от натяжения, качество подшипников, термическую конструкцию и модульный доступ для проверки.
На точке разделения стоит остановиться, поскольку она напрямую влияет на интервалы чистки. Силовые щетки генерируют большую часть проводящей пыли внутри сборки, поэтому физический барьер или сепаратор между кольцами питания и кольцами связи/передачи данных удерживает эту пыль от стороны данных. В результате уменьшается количество проблем с сигнальными-цепями и заметно увеличиваются интервалы между чистками. Аналогичным образом, наружный блок выигрывает от более прочной герметизации и-стойких к коррозии материалов, а сильноточный блок – от проводников соответствующего размера, надежного управления температурой и надежных клемм.
Если вы выбираете контактное кольцо для нового оборудования, с самого начала определитесь с техническим обслуживанием. Спросите, сколько оборотов он совершит, на какой скорости, что он несет, насколько сурова окружающая среда, насколько легко добраться до него для осмотра, какова стоимость отказа и насколько доступны запасные части. Там, где доступ ограничен или время простоя дорогое, запечатанное устройство или-специальное устройство часто является лучшим выбором, чем стандартное.изготовленное на заказ контактное кольцомогут быть настроены именно с учетом этих ограничений, включая специальный пылезащитный барьер между силовой и сигнальной секциями.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Как часто следует обслуживать контактные кольца?
О: Не существует универсального интервала; это зависит от накопленных революций и окружающей среды больше, чем от календарного времени. Установки с низким-циклом работы могут нуждаться только в проверке во время планового обслуживания оборудования, в то время как для установок с непрерывным-режимом часто достаточно одного быстрого профилактического посещения в год. Следуйте инструкциям производителя, а затем отрегулируйте их, используя собственные журналы проверок.
Вопрос: Можете ли вы смазать контактное кольцо?
О: Обычно нет. Во многих контактных кольцах используются самосмазывающиеся-графитовые щетки,-которые добавляют масло или смазку, притягивая пыль и нарушая контактную поверхность. Смазывайте только в том случае, если этого требует документация производителя, поскольку требования зависят от материала контактов, уплотнения и типа подшипника.
Вопрос: Что вызывает шум контактных колец или ошибки связи?
О: Обычными причинами являются пыль от щеток, износ контактов, оксидная пленка, влага, проблемы с заземлением и недостаточное разделение силовых и сигнальных цепей. Очистка контактов и проверка заземления решают большинство случаев; Шум, сохраняющийся после чистки, указывает на более глубокий износ или проблему на уровне-системы.
Вопрос: Как очистить контактное кольцо от щетки?
О: Выключите питание и изолируйте устройство, затем используйте сжатый сухой воздух, если это разрешено, пылесос и щетку, предназначенные для электрических компонентов, или и то, и другое. Обычно это занимает всего несколько минут. Избегайте давления, которое приводит к проникновению пыли глубже, а также воды и обычных растворителей, если они не одобрены производителем.
Вопрос: Почему контактное кольцо выходит из строя после простоя без использования?
О: Во время длительного простоя поверхности колец могут окислиться или подвергнуться коррозии, что проявляется в плохом контакте при перезапуске оборудования. Это часто ошибочно принимают за вышедший из строя блок. Очистка поверхности и вращение контактного кольца обычно восстанавливают хороший контакт, особенно при использовании систем щеток высокого-давления, которые очищают кольца при их вращении.
Вопрос: Когда следует заменить контактное кольцо?
О: Рассмотрите возможность замены в случае глубоких задиров, прожогов или точечной коррозии на кольцах, сильной коррозии, сломанных держателей щеток, потери давления пружины щеток, поврежденной изоляции, треснувшего корпуса или вышедших из строя уплотнений, а также сигналов, которые остаются нестабильными после тщательной очистки. Повторяющиеся сбои в одной и той же цепи требуют замены, а также исследования окружающей системы.
Заключительные мысли
Техническое обслуживание контактных колец должно осуществляться в соответствии с применением, а не фиксированным правилом, и для большинства устройств оно действительно минимально. Многим контактным кольцам ничего не нужно, пока что-то не пойдет не так; Для непрерывных-дежурных и чувствительных к сигналам-устройствам требуется лишь короткая, запланированная процедура. Важнейшие задачи-просты: поддерживать чистоту контактной зоны, очищать щетки от пыли, проверять износ и проводку, предотвращать попадание влаги, а также проверять мощность и качество сигнала после обслуживания, избегая при этом несанкционированной смазки, жесткой очистки и отложенного осмотра при появлении предупреждающих знаков.
Для оборудования, которое работает непрерывно, работает на открытом воздухе, передает конфиденциальные данные или вызывает дорогостоящие простои при остановке, рассматривайте обслуживание контактных колец как часть общего плана обеспечения надежности, а не второстепенную мысль. И когда вы проектируете новое вращающееся оборудование или заменяете существующее устройство, взвешиваете рабочую среду, количество оборотов, тип сигнала и простоту обслуживания, прежде чем выбирать контактное кольцо, это одно решение определяет каждое последующее посещение технического обслуживания.