Manutenção proativa de motores e geradores de alta tensão

Um fator crucial na manutenção proativa de motores e geradores de alta tensão (AT), especialmente aqueles em aplicações industriais críticas, é a avaliação das condições e a expectativa de vida restante dos enrolamentos do estator. Os motores e geradores de alta tensão são normalmente feitos sob medida e não podem ser substituídos rapidamente caso ocorra uma falha inesperada. Isso significa que a manutenção corretiva consome muito tempo e o operador pode passar por longos períodos de inatividade imprevista e dispendiosa.

Como esses problemas podem ser previstos e evitados?

Avaliação da condição:

Vários testes e métodos de inspeção são usados ​​para reunir informações úteis sobre a condição do isolamento do enrolamento do estator. Um teste DC, por exemplo, ajuda a determinar a limpeza do enrolamento com base no IR (resistência de isolamento) e PI (índice de polarização) medido. No entanto, na prática, foi visto que a contaminação ainda pode ser observada em um enrolamento, apesar dos valores de IR e PI aceitáveis.

As medições tradicionais, como IR / PI e medições Tan delta, dependem das tendências dos valores medidos para extrair qualquer informação significativa. Isso implica que medições periódicas precisam ser feitas e a condição de medição precisa ser a mesma no momento de cada medição. Qualquer mudança nas condições de medição, como qualidade de energia, pode alterar a tendência e torná-la inútil.

Falhas de grandes motores e geradores:

Grandes motores e geradores com classificação de 2 MW ou mais são projetados para alta potência e exibem uma proporção relativamente maior de falhas de enrolamento do que projetos de baixa potência. Com base nos números de uma pesquisa IEEE, 33 por cento de todas as falhas detectadas durante a operação normal estão relacionadas ao enrolamento do estator. No entanto, o número correspondente para falhas detectadas durante a manutenção ou teste é de apenas 8 por cento.







Esta pesquisa destaca claramente as grandes lacunas nas medições existentes e métodos de inspeção para identificar problemas de isolamento do enrolamento do estator de forma proativa.



Estresse da EQUIPE e expectativa de vida:

Antes de tentar fazer qualquer avaliação sobre a saúde do isolamento ou sua vida útil restante, é importante primeiro entender as tensões que os influenciam. Qualquer método de medição ou inspeção deve ser capaz de cobrir todos os aspectos relacionados ao estresse, a fim de fazer uma previsão correta.

Os diferentes tipos de tensões que atuam no isolamento do enrolamento do estator em um determinado momento podem ser classificados em TEAM - térmicos, elétricos, ambientais e mecânicos.



No cerne de qualquer abordagem de gerenciamento do ciclo de vida para motores e geradores está a compreensão de como as tensões do TEAM e a resistência do isolamento variam ao longo do tempo e seus possíveis efeitos no material do dispositivo.

A degradação do isolamento do enrolamento do estator pode ser descrita em termos gerais usando duas curvas para demonstrar como a tensão e a resistência mudam ao longo do tempo.



A curva de tensão mostra o carregamento combinado no isolamento do enrolamento decorrente de sua operação, incluindo condições irregulares, como transitórios. A curva de resistência mostra como as condições operacionais e o envelhecimento influenciam a resistência do isolamento do enrolamento. A falha ocorre quando essas duas curvas se cruzam.

A análise oportuna permite a previsão da vida residual do enrolamento do estator e a manutenção proativa pode então ser programada para evitar falha prematura e tempo de inatividade não planejado caro. O conhecimento da vida residual original e o aumento da vida útil criado pelas medidas de manutenção garantem que as curvas de tensão e resistência não se encontrem inesperadamente.

Medições:

A previsão científica da vida residual de um isolamento do enrolamento do estator envolve várias etapas.

Antes que qualquer análise das perspectivas futuras de um motor ou gerador possa ser feita, sua condição atual deve ser determinada. Isso exige conhecimento de parâmetros básicos como horas de operação, carregamento, número de partidas, ciclo de trabalho, temperaturas, histórico de manutenção, etc. Todos esses fatores têm impacto na avaliação das condições / expectativa de vida e devem ser coletados e incluídos na análise.

No entanto, nem todos os dados estão disponíveis nas folhas de especificações e registros do motor ou gerador. A isolação do enrolamento do estator, em diferentes estágios do processo de envelhecimento, possui propriedades que só podem ser exploradas por meio de medições. Quatro medidas fortemente recomendadas são:

• PDCA - Análise da corrente de despolarização da polarização
• TDCA - Análise de capacitância Tan delta
• Análise de descarga parcial
• NLIBA - Análise do comportamento do isolamento não linear

O PDCA fornece consideravelmente mais informações do que as medições mais comumente usadas de resistência de isolamento (IR) e índice de polarização (PI). PDCA é um método DC no qual o isolamento do enrolamento é inicialmente carregado e, em seguida, descarregado por meio de um medidor de baixa corrente para o aterramento.

A partir dessas medições, é possível derivar um valor de armazenamento de carga para o isolamento do enrolamento e compará-lo aos valores de referência para condições normais. Isso permite uma análise mais abrangente do que se apenas PI e IR fossem utilizados e o método pode fornecer valores satisfatórios, mesmo com enrolamentos altamente contaminados. O PDCA dá uma ideia da quantidade e localização de armazenamento de carga dentro do isolamento do motor ou gerador e identifica contaminação na superfície do enrolamento. Ele também fornece informações adicionais sobre o estado do isolamento do enrolamento, incluindo possível envelhecimento e frouxidão.



Referindo-se ao caso na página 1, os valores de IR, PI foram 2205 MOhms e 4,79 respectivamente, que eram normais. No entanto, foi observada contaminação severa no enrolamento.

Os valores PDCA foram medidos como abaixo:

• T1 - 78,68% (7%)
• 2º trimestre - 65,49% (10%)
• Q3 - 128,56% (20%

Os valores PDCA mostraram claramente a presença de contaminação, enquanto os valores tradicionais de IR / PI não foram capazes de detectá-la.

O enrolamento foi limpo e as medições foram feitas novamente, o que reiterou os achados do PDCA.

Após a limpeza:



IR - 32464 Mohm (> 100)

PI - 5,63 (> 2)

T1 - 7,84% (7%)

Q2 - 8,84% (10%)

Q3 - 8,86% (20%)

As medições AC do TDCA, Análise de descarga parcial e NLIBA fornecem mais informações sobre o volume do isolamento, enquanto as medições DC fornecem mais detalhes sobre a condição da superfície do isolamento.

Análise:

Com as informações acima em mãos, juntamente com os dados coletados, a próxima etapa é obter uma visão geral da integridade do isolamento do enrolamento do estator e estimativa do tempo de vida restante. A base de dados de vários milhares de medições anteriores feitas em várias máquinas fornecem um suporte valioso na análise final.

Isso oferece uma base sólida para determinar a condição de um enrolamento do estator, fazer cálculos de tensão e estimar a vida residual esperada.



Maximize o valor: Levando em consideração todos os aspectos das tensões e seguindo os processos de medição corretos, a previsão precisa da vida útil do isolamento do enrolamento do estator é possível, contribuindo para o aumento do tempo de atividade e redução do custo de manutenção.

Este artigo foi escrito por Vijay Anand, da Baldor Electric Company. Vijay é especialista em produtos regionais, monitoramento de condições e diagnóstico da Baldor.

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