Mantenimiento proactivo de motores y generadores de alta tensión

Un factor crucial en el mantenimiento proactivo de motores y generadores de alto voltaje (HV), especialmente aquellos en aplicaciones industriales críticas, es la evaluación del estado y la esperanza de vida restante de los devanados del estator. Los motores y generadores de alta tensión suelen estar hechos a medida y no se pueden reemplazar rápidamente en caso de que ocurra una falla inesperada. Esto significa que el mantenimiento correctivo requiere mucho tiempo y el operador puede experimentar largos períodos de tiempo de inactividad imprevisto y costoso.

¿Cómo se pueden predecir y evitar estos problemas?

Evaluación de estado:

Se utilizan varios métodos de prueba e inspección para recopilar información útil sobre el estado del aislamiento del devanado del estator. Una prueba de CC, por ejemplo, ayuda a determinar la limpieza del devanado según el IR (resistencia de aislamiento) y el PI (índice de polarización) medidos. Sin embargo, en la práctica, se ha visto que todavía se puede observar contaminación en un devanado a pesar de los valores aceptables de IR y PI.

Las mediciones tradicionales, como las mediciones de IR / PI y Tan delta, dependen de las tendencias de los valores medidos para extraer información significativa. Esto implica que se deben realizar mediciones periódicas y que la condición de medición debe ser la misma en el momento de cada medición. Cualquier cambio en las condiciones de medición, como la calidad de la energía, puede cambiar la tendencia e inutilizarla.

Fallos de grandes motores y generadores:

Los grandes motores y generadores de potencia nominal de 2 MW y superiores están diseñados para alta potencia y presentan una proporción relativamente mayor de fallas de bobinado que los diseños de menor potencia. Según las cifras de una encuesta IEEE, el 33 por ciento de todas las fallas detectadas durante el funcionamiento normal están relacionadas con el devanado del estator. Sin embargo, la cifra correspondiente de fallas detectadas durante el mantenimiento o las pruebas es solo del 8 por ciento.

Esta encuesta destaca claramente las grandes brechas en las mediciones existentes y los métodos de inspección para identificar los problemas de aislamiento del devanado del estator de manera proactiva.

Estrés del EQUIPO y esperanza de vida:

Antes de intentar realizar una evaluación sobre la salud del aislamiento o su vida útil restante, es importante comprender primero las tensiones que influyen en ellos. Cualquier método de medición o inspección debe poder cubrir todos los aspectos relacionados con el estrés para hacer una predicción correcta.

Los diferentes tipos de tensión que actúan sobre el aislamiento del devanado del estator en un momento dado pueden clasificarse en EQUIPO:térmica, eléctrica, ambiental y mecánica.

En el corazón de cualquier enfoque de gestión del ciclo de vida para motores y generadores está la comprensión de cómo las tensiones de TEAM y la resistencia del aislamiento varían con el tiempo y su posible efecto en el material del dispositivo.

La degradación del aislamiento del devanado del estator se puede describir en términos generales mediante el uso de dos curvas para demostrar cómo la tensión y la resistencia cambian con el tiempo.

La curva de tensión muestra la carga combinada sobre el aislamiento del devanado derivada de su funcionamiento, incluidas las condiciones irregulares como los transitorios. La curva de resistencia muestra cómo las condiciones de funcionamiento y el envejecimiento influyen en la resistencia del aislamiento del devanado. La falla ocurre cuando estas dos curvas se cruzan.

El análisis oportuno permite predecir la vida residual del devanado del estator y luego se puede programar el mantenimiento proactivo para evitar fallas prematuras y costosos tiempos de inactividad no planificados. El conocimiento de la vida residual original y el aumento de la vida útil creado por las medidas de mantenimiento aseguran que las curvas de tensión y resistencia no se encontrarán inesperadamente.

Medidas:

La predicción científica de la vida útil residual del aislamiento de un devanado del estator implica una serie de pasos.

Antes de que se pueda realizar cualquier análisis de las perspectivas futuras de un motor o generador, se debe determinar su condición actual. Esto exige el conocimiento de parámetros básicos como horas de funcionamiento, carga, número de arranques, ciclo de trabajo, temperaturas, historial de mantenimiento, etc. Todos estos factores tienen un impacto en la evaluación de la condición / esperanza de vida y deben recopilarse e incluirse en el análisis.

Sin embargo, no todos los datos están disponibles en las hojas de especificaciones y los registros del motor o generador. Un aislamiento de devanado de estator, en diferentes etapas del proceso de envejecimiento, tiene propiedades que solo pueden explorarse mediante mediciones. Cuatro medidas que se recomiendan encarecidamente son:

• PDCA - Análisis de corriente de despolarización de polarización
• TDCA:análisis de capacitancia tan delta
• Análisis de descargas parciales
• NLIBA:análisis del comportamiento del aislamiento no lineal

PDCA proporciona considerablemente más información que las mediciones de índice de polarización (PI) y resistencia de aislamiento (IR) más utilizadas. PDCA es un método de CC en el que el aislamiento del devanado se carga inicialmente y luego se descarga a tierra a través de un medidor de baja corriente.

A partir de estas mediciones, es posible derivar un valor de almacenamiento de carga para el aislamiento del devanado y compararlo con los valores de referencia para condiciones normales. Esto permite un análisis más completo que si solo se utilizaran PI e IR y el método puede proporcionar valores satisfactorios incluso con devanados muy contaminados. PDCA da una idea de la cantidad y ubicación del almacenamiento de carga dentro del aislamiento del motor o generador e identifica la contaminación en la superficie del devanado. También proporciona información adicional sobre el estado del aislamiento del devanado, incluido el posible envejecimiento y holgura.

En referencia al caso de la página 1, los valores de IR, PI fueron 2205MOhms y 4.79 respectivamente, que eran normales. Sin embargo, se observó una contaminación severa en el devanado.

Los valores de PDCA se midieron de la siguiente manera:

• T1:78,68% (7%)
• Q2:65,49% (10%)
• Q3:128,56% (20%

Los valores de PDCA mostraban claramente la presencia de contaminación, mientras que los valores tradicionales de IR / PI no podían detectarla.

Se limpió el devanado y se realizaron nuevamente mediciones que reiteraron los hallazgos de PDCA.

Después de la limpieza:

IR - 32464 Mohm (> 100)

PI - 5,63 (> 2)

Primer trimestre:7,84% (7%)

Q2 - 8.84% (10%)

Tercer trimestre:8,86% (20%)

Las mediciones de CA de TDCA, análisis de descargas parciales y NLIBA brindan más información sobre el volumen del aislamiento, mientras que las mediciones de CC brindan más detalles sobre el estado de la superficie del aislamiento.

Análisis:

Con la información anterior en la mano junto con los datos recopilados, el siguiente paso es obtener una imagen general de la salud del aislamiento del devanado del estator y la estimación del tiempo de vida restante. La base de datos de varios miles de mediciones anteriores realizadas en varias máquinas proporciona un valioso apoyo en el análisis final.

Esto ofrece una base sólida para determinar la condición de un devanado del estator, realizar cálculos de tensión y estimar la vida residual esperada.

Maximizar valor: Si se tienen en cuenta todos los aspectos de las tensiones y se siguen los procesos de medición correctos, es posible realizar una predicción precisa de la vida útil del aislamiento del devanado del estator, lo que contribuye a aumentar el tiempo de actividad y reducir los costes de mantenimiento.

Este artículo fue escrito por Vijay Anand de Baldor Electric Company. Vijay es un especialista regional en productos, monitoreo y diagnóstico de condiciones para Baldor.

En J / E, somos distribuidor autorizado de Baldor. Llevamos productos como rodamientos, engranajes y componentes de pt. Para consultas sobre cualquiera de nuestros productos, diríjase a nuestra página de contacto o envíenos un correo electrónico a [email protected]