چگونه آزمایش تخلیه جزئی آنلاین می تواند عمر ژنراتور را افزایش دهد؟

بیشتر بخوانید: بررسی انواع روش های تست تخلیه جزئی

تخلیه جزئی آنلاین

آزمایش تخلیه جزئی آنلاین یک ابزار مفید برای ارزیابی وضعیت عایق سیم پیچ استاتور – یک عامل تعیین کننده کلیدی عمر ژنراتور است. این تکنیک نظارت بر وضعیت می تواند به اپراتورها اطمینان دهد که با درجاتی از تخریب عایق کار کنند، از برگشت گران قیمت جلوگیری کرده و عمر مفید سیم پیچ استاتور را به حداکثر برساند. خرابی ماشین های دوار به دلیل خرابی عایق می تواند باعث آسیب فاجعه بار به تجهیزات، از دست دادن یا کاهش توان خروجی، قطعی های اجباری طولانی مدت و هزینه های سنگین برای شرکت برق شود. بنابراین، تشخیص شروع خرابی قابل توجه عایق و شناسایی خرابی های احتمالی در اسرع وقت مطلوب است. همانطور که در زمینه پزشکی، آزمایش تخلیه جزئی آنلاین منظم و تشخیص زودهنگام مشکلات به معنای شانس بیشتری برای بقا برای “بیمار” است. در مواجهه با فشار فزاینده برای افزایش در دسترس بودن واحد و در عین حال کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری،

شرکت های تاسیساتی و سایر تولیدکنندگان برق در حال دور شدن از شیوه های نگهداری مبتنی بر زمان به سمت تکنیک های تعمیر و نگهداری مبتنی بر شرایط هستند. یکی از این فناوری ها آنالیز تخلیه جزئی آنلاین است که صاحبان و اپراتورهای ژنراتورها (و موتورهای بزرگ) از آن برای نظارت بر وضعیت سیستم عایق استاتور استفاده می کنند. اندازه گیری تخلیه جزئی آنلاین (PD) به عنوان یک روش موثر و قابل اعتماد برای ارزیابی وضعیت عایق استاتور برای هشدار دادن به پرسنل کارخانه در مورد خرابی های احتمالی ماشین شناخته شده است. اندازه‌گیری‌ها با ماشین در حالت عادی به دست می‌آیند و بنابراین بخشی جدایی‌ناپذیر از یک برنامه تعمیر و نگهداری مبتنی بر شرایط را تشکیل می‌دهند. نظارت منظم بر وضعیت عایق سیم پیچ استاتور می تواند به کاربران این اطمینان را بدهد که با خیال راحت ماشین ها را کار کنند، حتی ماشین هایی که درجاتی از تخریب عایق را متحمل شده اند.

استفاده از PD برای ارزیابی تخریب

ژنراتورها و موتورهای عامل تحت فشارهای الکتریکی، مکانیکی، حرارتی و محیطی قرار می گیرند که باعث پیری و تخریب سیستم عایق استاتور می شود. خراب شدن عایق سیم پیچ استاتور عامل مهمی در تعیین طول عمر ژنراتورها و موتورهای فشار قوی است. تخلیه جزئی اساسا جرقه هایی هستند که در حفره های داخل سیستم عایق الکتریکی یا در مجاورت عایق سیم پیچ های استاتور ولتاژ بالا رخ می دهند. آنها علامت اصلی زوال عایق استاتور هستند.خراب شدن سیستم عایق استاتور در اکثر ژنراتورها و موتورها یک فرآیند تدریجی است. خرابی عایق سیم پیچ استاتور معمولا در طی سالها یا دهه ها اتفاق می افتد نه ساعت ها یا روزها. بنابراین اندازه‌گیری‌های دوره‌ای PD آنلاین که مثلاً در فواصل سه ماهه انجام می‌شوند، برای تشخیص شروع و نظارت بر پیشرفت زوال سیم‌پیچ استاتور مناسب هستند.هنگامی که فعالیت PD شناسایی شد، وضعیت عایق استاتور را می توان بر اساس روند داده های PD ارزیابی کرد. مالک دستگاه می‌تواند با نظارت بر PD آنلاین تا رسیدن به شرایط بحرانی به کار دستگاه ادامه دهد و در نتیجه طول عمر دستگاه را به حداکثر برساند. اقدامات تعمیر و نگهداری مناسب را می توان قبل از بدتر شدن مشکلات انجام داد تا از خرابی عایق جلوگیری شود.

گرمای بیش از حد استاتور

تنش حرارتی، به ویژه گرمای بیش از حد، عامل اصلی پیری عایق است و بنابراین یکی از دلایل اصلی بسیاری از خرابی های سیم پیچ استاتور است. مثال زیر موردی را توصیف می‌کند که سیم‌پیچ استاتور یک ژنراتور توربین بخار بزرگ برای مدت کوتاهی اما به شدت بیش از حد گرم شده بود و چگونه شرکت برق تصمیم گرفت به کار دستگاه ادامه دهد. مولد توربین بخار 730 مگاوات، 20 کیلو ولت مورد بحث از سال 1972 در خدمت بوده است. این واحد به دلیل سستی ساختاری با ارتعاشات رزونانسی 120 هرتز سیم پیچ انتهایی مواجه شده است. بین سال‌های 1972 و 1988، ژنراتور برای تعمیر آسیب‌های عایق مانند خطاهای اتصال فاز به زمین، بلوک‌های شل و ترک‌های جوش در حلقه‌های نگهدارنده، دچار تعطیلی‌های تعمیر و نگهداری زیادی شد. خوشبختانه هیچ یک از خسارت‌های وارده منجر به ازبین رفتن نشد. ساختار سیم پیچ انتهایی ژنراتور در سال 1989 با ماژول های نگهداری سیم پیچ استاتور Westinghouse بهبود یافت که به طور موثر ساختار سیم پیچ انتهایی را سفت کرد و یکپارچگی عایق ژنراتور را افزایش داد.

با این حال، در طول راه اندازی در سال 1993، ژنراتور به دلیل خرابی سیستم خنک کننده خودکار هیدروژنی بسیار داغ شد. دمای سیم پیچ استاتور قبل از کشف خرابی خنک کننده و خاموش شدن سریع ژنراتور به 165 درجه سانتیگراد رسید. گوه‌ها، بلوک‌های پرکننده و اتصالات مهاربندی هر دو استاتور و روتور ذوب شده یا سیاه‌سوخته شده‌اند. با این حال، عایق استاتور ترموپلاستیک کلاس B شکست نخورد. نظر بسیاری از کارشناسان در آن زمان این بود که در صورت راه اندازی مجدد، به احتمال زیاد سیم پیچ استاتور چه در حین راه اندازی مجدد و چه در مدت زمان بسیار کوتاهی از کار می افتد و در عوض باید فوراً بچرخد. اطمینان برای ادامه کار ژنراتور از بین رفت. استاتور و روتور بلافاصله با گوه‌های شکاف و پرکننده‌های جدید مجدداً جوش داده شدند و با رزین جدید رنگ‌آمیزی شدند. با این حال، به دلیل قطعی طولانی مورد نیاز و هزینه بالای یک بازپیچ اضطراری، شرکت کوشید تا قبل از تصمیم گیری در مورد بازگشت فوری استاتور، میزان آسیب سیم پیچ استاتور را تعیین کند. آزمایش‌های گسترده‌ای مانند ضریب توان، های پات DC، اسکن‌های حرارتی هسته و آزمایش‌های کاوشگر Corona/TVA آفلاین انجام شد. سیم پیچ استاتور در برابر hipot مقاومت کرد اما نشانه هایی از شلی سیم پیچ و تسریع زوال سیم پیچ در تست های FRF ساختاری (تابع پاسخ فرکانس) و ضریب توان را نشان داد. پس از بررسی داده‌های آزمایش‌های عایق استاتور آفلاین، شرکت برق تصمیم گرفت یک سیستم نظارت بر وضعیت آنلاین برای عایق استاتور نصب کند و به کار ژنراتور با همان سیم‌پیچ استاتور ادامه دهد. پس از بررسی داده‌های آزمایش‌های عایق استاتور آفلاین، شرکت برق تصمیم گرفت یک سیستم نظارت بر وضعیت آنلاین برای عایق استاتور نصب کند و به کار ژنراتور با همان سیم‌پیچ استاتور ادامه دهد.

این ابزار با موفقیت ژنراتور را مجدداً راه اندازی کرد و شروع به نظارت دقیق بر خوانش های PDA آنلاین برای تشخیص هرگونه نشانه ای از تخریب شدید عایق کرد. همانطور که در شکل های 1 و 2 نشان داده شده است، اولین قرائت های آنلاین PDA در جولای 1993 انجام شد. سطوح PD به طور نگران کننده ای بالا نبود. این نشان می دهد که سیستم عایق هنوز در وضعیت خوبی قرار داشت، حتی اگر ژنراتور بیش از حد گرم شده بود. اعتماد به ادامه کار ژنراتور دوباره به دست آمد. تخلیه جزئی که در سیکل مثبت (0-180 درجه) موج سینوسی ولتاژ AC ظاهر می شود منفی و آنهایی که در سیکل منفی (180-360 درجه) هستند مثبت نامیده می شوند. منحنی های مثبت و منفی در شکل 1 با یکدیگر همپوشانی دارند، بدون غلبه یک قطب پالس بر دیگری. این نشانه ای از PD داخلی است که در عایق groundwall رخ می دهد. PD  groundwall داخلی اغلب در داخل عایق ترموپلاستیک که به آرامی تخریب می شود، رخ می دهد، به خصوص اگر بیش از حد گرم شده باشد. گاز هیدروژن تحت فشار با پوشاندن حفره های موجود در مواد عایق، فعالیت PD را کاهش می دهد. روند PDA از سال 1993 تا 1999 ثابت بود و با داده های آزمون ضریب توان سازگار بود. یک قرائت اخیر PDA، که در اوت 1999 گرفته شده است، نشان داده شده است. غلبه پالس منفی در منحنی ها وجود دارد. این نشانه ای از PD داخلی است که نزدیکتر به رابط بین هادی مسی و عایق groundwall رخ می دهد. فعالیت کم PD که در ابتدا توسط سیستم PDA شناسایی شد، از تصمیم شرکت برای ادامه کار ژنراتور با وجود گرم شدن بیش از حد سیم پیچ استاتور پشتیبانی کرد. خوانش مداوم PDA از سال 1993 تا به امروز به این شرکت اعتماد برای ادامه راه اندازی واحد و به حداکثر رساندن طول عمر آن داده است. هزینه اجتناب‌شده ریواندینگ اضطراری میلیون‌ها دلار بود.

تجربه موتور

انجام خدمات تست ژنراتور- تست تخلیه جزئی آنلاین

تکنیک های تخلیه جزئی آنلاین نیز در مورد موتورهای ولتاژ بالا نصب شده در نیروگاه ها و سایر تاسیسات مفید بوده است. به عنوان مثال، در سال 1992 یک سیستم PDA بر روی یک موتور 13.2 کیلوولت 13000 اسب بخار با عایق اپوکسی میکا نصب شد. اولین آزمایش PDA در سال 1993 انجام شد. فعالیت PD در فاز C بالا بود. غلبه پالس های منفی نشان می دهد که تخلیه جزئی و لایه لایه شدن در فصل مشترک هادی مسی و عایق groundwall رخ می دهد. این نوع تخلیه جزئی هم به عایق دیوارهای زمینی و هم به عایق حلقه به حلقه حمله می کند و باعث ایجاد درختان الکتریکی و اتصال کوتاه های حلقه به حلقه می شود. هیچ وسیله عملی برای ترمیم چنین نقص هایی وجود ندارد. نظارت منظم PDA می تواند هرگونه پیشرفت در فعالیت PD را تشخیص دهد و نشانه ای از زوال بیشتر عایق را نشان دهد. اگرچه فعالیت PD در این موتور نسبتاً بالا بود، تصمیم گرفته شد که موتور را با آزمایش‌های منظم PDA برای نظارت بر وضعیت عایق سیم‌پیچ استاتور به‌جای انجام یک ریواند فوری ادامه دهیم. نتایج آزمایش منظم PDA در طول پنج سال نشان می‌دهد که فعالیت PD در فاز C با وجود بالا بودن، پایدار است.

قرائت های پایدار PD در آزمایش تخلیه جزئی آنلاین نشان می دهد که زوال شدید عایق بیشتر رخ نداده است. نتیجه آزمایش فاز C در سال 1998 نیز مشخص شده است. نظارت منظم PDA به مهندس تعمیر و نگهداری این اطمینان را داده است که موتور با عایق ضعیف آن برای مدت شش سال کار کند. طول عمر عایق سیم پیچ استاتور افزایش یافته و صرفه جویی قابل توجهی حاصل شده است. موتور هنوز در حال کار است و تا زمانی که تغییر قابل توجهی در فعالیت PD تشخیص داده شود یا زمان مناسبی برای ریواندینگ برسد به کار خود ادامه خواهد داد. حساسیت بالاتر خازن‌های کوپلاژ بهبودیافته با حساسیت افزایش‌یافته اجازه می‌دهند تخلیه جزئی در عایق سیم‌پیچ استاتور در مراحل اولیه شناسایی شوند و همچنین اطلاعات تخلیه جزئی بیشتری را برای تجزیه و تحلیل داده‌ها ارائه می‌دهند. این فناوری نویدبخش افزایش فرصت برای افزایش طول عمر عایق سیم پیچ استاتور است.