ทำไมต้องตรวจสุขภาพมอเตอร์ไฟฟ้า

คิดว่าหลายท่านคงมีความคุ้นเคยกับการตรวจสุขภาพประจำปี เหตุผลสำคัญก็เพื่อให้ทราบถึงแนวโน้มที่อาจก่อให้เกิดโรค เมื่อทราบแล้วจะได้หาแนวทางในการลดโอกาสที่จะเกิดโรคนั้นๆ เช่น ตรวจพบไขมันในเลือดเพิ่มสูงขึ้นทุกๆปี ถ้าปล่อยให้เป็นเช่นนี้ไปเรื่อยๆ ก็อาจก่อให้เกิด โรคความดันโลหิตสูง และโรคหัวใจ เป็นต้น ถ้าเราทราบเช่นนี้ทำให้สามารถว่าแผนในการลดความเสี่ยงการเกิดโรคได้ทันท่วงที

ในทำนองเดียวกันมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งเป็นอุปกรณ์สำคัญในโรงงานอุตสาหกรรม อาจทำงานล้มเหลวหรือเกิดความเสียหายขึ้นเมื่อไรก็ได้ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อกระบวนการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งมอเตอร์ขนาดใหญ่ที่เป็นกำลังหลักของการผลิต

ความล้มเหลวและความเสียหายของมอเตอร์ไฟฟ้า

ข้างล่างนี้แสดงตัวอย่างความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดที่สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยใช้วิธีการตรวจสอบสภาพการทำงานของมอเตอร์ฟ้า:

ความผิดปกติของตลับลูกปืน(bearings): อาจเกิดจาก การหล่อลื่นที่ไม่ถูกต้อง ความเค้นทางกล การประกอบที่ไม่ถูกต้อง การเยื้องศูนย์ เป็นต้น สิ่งเหล่านี้อาจส่งผลกระทบต่อชิ้นส่วนต่างๆ ของตลับลูกปืน

ความผิดปกติของขดลวดสเตเตอร์(Stator Winding Faults): โดยปกติเป็นผลมาจากความร้อนสูงเกินไป การปนเปื้อน การเลือกขนาดที่ไม่เหมาะสม เป็นต้น ซึ่งอาจทำให้เกิดการลัดวงจรที่ขดลวดเฟสเดียวกัน เฟสต่อเฟส และขดลวดรัดวงจรลงกราวด์ เป็นต้น ความล้มเหลวดังกล่าวทำให้เกิดความไม่สมดุลทางไฟฟ้าของสเตเตอร์รวมทั้งการทำให้เกิดกระแสฮาร์มอนิก

ความผิดปกติของโรเตอร์(Rotor Faults): มักเกิดจากแท่งตัวนำหักหรือวงแหวนปลายหักการจัดแนวโรเตอร์ไม่ตรงและไม่สมดุล

นอกจากนี้อาจมีความผิดปกติประเภทอื่นๆ อีก เช่น มอเตอร์เพื่อขับโหลดผ่านการเชื่อมต่อกับ รอก สายพาน และเกียร์ เป็นต้น ความล้มเหลวที่เกิดจากกระบวนการปิโตรเคมี และอื่นๆ

การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์(Predictive maintenance)

จะดีกว่าไหมถ้าเราทราบปัญหาสุขสภาพของมอเตอร์เพื่อวางแผนในการบำรุงรักษาก่อนที่มันจะทำงานล้มเหลว ซึ่งเป็นการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ (Predictive maintenance) เป็นเทคนิคในการคาดการณ์ว่าเมื่อใดมอเตอร์อาจทำงานล้มเหลว เพื่อให้สามารถซ่อมบำรุงได้ก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวขึ้นจริง

การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์มีจุดมุ่งหมายเพื่อป้องกันการเกิดความล้มเหลวหรือเสียหายโดยการบำรุงรักษาล่วงหน้า ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงการหยุดของเครื่องจักรโดยไม่ได้วางแผนและลดการหยุดโดยไม่จำเป็น(Downtime)

การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์(Predictive maintenance)มีความสำคัญในแง่ของความปลอดภัยของมอเตอร์และส่วนประกอบของมัน ซึ่งรวมถึง ตัวควบคุมมอเตอร์ ตลับลูกปืน(bearings) เป็นต้น ข้างล่างนี้แสดงเหตุผลว่าทำไมการตรวจสุขภาพและการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์จึงมีความสำคัญสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า:

1.ลดต้นทุน
เราสามารถประหยัดเงินได้จากการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ โปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (Preventive maintenance)ที่อิงตามเวลาได้พิสูจน์แล้วว่ามีต้นทุนที่สูงกว่า สมมุติว่าต้องเปลี่ยนตลับลูกปืน(bearing)ให้กับมอเตอร์ตัวหนึ่งทุกๆหนึ่งปี แต่ถ้ามอเตอร์ตัวนั้นถูกใช้งานเพียง 50% ทำให้การเปลี่ยนตลับลูกปืนนั้นทำเร็วกว่าที่มันจะทำงานล้มเหลวทำให้เกิดทุนโดยไม่จำเป็น

2.ลดเวลาหยุดเครื่อง (Downtime)
เนื่องจากการบำรุงรักษาพยากรณ์ (Predictive maintenance) จะช่วยป้องกันความล้มเหลวก่อนที่จะเกิดขึ้น จึงช่วยลดเวลาหยุดเครื่องจักรที่เกิดจากความล้มเหลวของมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3.ยืดอายุของมอเตอร์และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
แน่นอนว่าถ้าเราทราบปัญหาที่กำลังจะเกิดขึ้นกับมอเตอร์ไฟฟ้า เราสามารถวางแผนเพื่อซ่อมบำรุงได้ทันท่วงทีช่วยทำให้อายุการใช้งานของมอเตอร์ยาวนานขึ้น

4.ส่งเสริมพนักงานทำงานเชิงรุก
เมื่อพนักงานทำตามกิจวัตรเดิม ๆ อาจเกิดความนิ่งนอนใจ และยึดติดกับความคิดแบบเดิม ๆ ในการรอให้มอเตอร์และอุปกรณ์ทำงานล้มเหลวเสียก่อนแทนที่จะเป็นเชิงรุกเกี่ยวกับการป้องกัน การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์จะช่วยให้พนักงานมีความกระตือรือร้นมากขึ้นในการป้องกันมอเตอร์ไฟฟ้าเสียหาย

5.การสนับสนุนทางเทคนิคที่ดีกว่า
วิธีทำการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ คือ การ "รับรู้" ข้อมูลจุดสำคัญทั้งหมดของระบบ ซึ่งทำได้โดยการติดตั้งเซนเซอร์ซึ่งเชื่อมต่อกับชุดควบคุมภายนอก ด้วยวิธีนี้เราสามารถตรวจสอบสภาพการทำงานของมอเตอร์จากระยะไกลหรือจากที่ไหนก็ได้ การสนับสนุนทางเทคนิคสามารถทำที่ดีขึ้นและเร็วขึ้น ช่วยป้องกันมอเตอร์เสียหายก่อนที่มันจะเกิดขึ้น

เทคนิคการวิเคราะห์สำหรับการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์

มีเทคนิคหลายอย่างที่นำมาใช้ทำการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ แต่พอจะแยกได้เป็น 2 กลุ่ม คือ การวิเคราะห์สภาพทางกล(กายภาพ) เช่น การสั่นสะเทือน(Vibration) และการวิเคราะห์สภาพทางไฟฟ้า เช่น แรงดัน และกระแสไฟฟ้า เป็นต้น ตัวอย่างข้างล่างนี้แสดงประเภทของการวิเคราะห์สภาพของมอเตอร์ไฟฟ้า
1. การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน(Vibration analysis):
การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนส่วนใหญ่จะใช้สำหรับอุปกรณ์ที่ทำงานแบบหมุน เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าจะสร้างความถี่ในการสั่นสะเทือนที่มีลักษณะเฉพาะ เมื่อทราบบรรทัดฐานแล้ว รูปแบบที่ตรวจจับได้จะสามารถระบุได้ว่าเกิดอะไรขึ้นกับมอเตอร์ เช่น มีความไม่สมดุล การเยื้องศูนย์ หลวมหรือตลับลูกปืนในมอเตอร์ทำงานผิดปกติ

2. การวิเคราะห์อินฟราเรด(Infrared analysis):
การถ่ายภาพอินฟราเรดช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถวัดอุณหภูมิของมอเตอร์ไฟฟ้าได้ การวิเคราะห์อุณหภูมิจะช่วยเผยให้เห็นปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของตลับลูกปืน การไหลเวียนของอากาศความผิดปกติของฉนวนไฟฟ้า แรงดันไฟที่ไม่สมดุล หรือการเยื้องศูนย์ของเพลา

3. การวิเคราะห์ด้วยสัญญาณทางไฟฟ้า (Electrical Signature Analysis):
เป็นเทคนิคการตรวจสอบสภาพมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านการวิเคราะห์สัญญาณไฟฟ้า เช่น กระแส และแรงดันไฟฟ้า และอื่น ๆ มอเตอร์ไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณแรงดันและกระแสจะถูกวิเคราะห์โดยสัมพันธ์กับรูปแบบความผิดปกติบางอย่าง

นอกจากนี้ยังมีการนำเทคนิคอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น การตรวจสอบอุณหภูมิ การวิเคราะห์น้ำมันและก๊าซ เป็นต้น

การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ในโรงงานช่วยยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์ไฟฟ้าได้ นอกจากจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายแล้วการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ยังให้ประโยชน์อีกหลายประการดังที่กล่าวมา ปัจจุบันมีเทคโนโลยี IoT ที่จะช่วยให้การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ง่ายกว่าอดีต  นอกจากนั้นการนำเทคโนโลยี AI และ Machine Learning มาช่วยวิเคราะห์และคาดการณ์ความล้มเหลวที่อาจเกิดได้ ทำให้ลดการพึ่งพาผู้เชี่ยวชาญซึ่งเราจะกล่าวถึงเรื่องนี้ในภายหลัง