Monitoring točivých strojů

Neplánovaná porucha generátorů a kritických motorů ve výrobním procesu může mít závažné ekonomické a bezpečnostní důsledky. Monitoring částečných výbojů umožňuje včasné varování před možným selháním a poskytuje čas na plánování údržby.

Na rozdíl od off-line metod využívá běžného provozního stavu, jedná se o on-line diagnostiku. Všechny sledované aktivity jsou generovány provozním napětím, výsledky tedy odpovídají skutečným provozním podmínkám. On-line monitoring vždy představuje trvalou instalaci senzorů a vazebních členů na předem určená místa. Klasické uspořádání vypadá následovně: Měřený objekt - vazební kondenzátor - předzesilovač signálu - měřicí a monitorovací jednotka s přenosem dat. Výhodou permanentního monitoringu je neustálý dohled a znalost stavu důležitých částí energetických systémů, nastavení limitů a varovných hlášení, generovaných přímo monitorovacím systémem.

Izolační systémy vinutí statoru jsou odolné vůči účinkům částečných výbojů (ČV), což je odlišuje od izolačních systémů používaných téměř ve všech ostatních aplikacích, kde je ideální provozní stav bez ČV. Izolace statoru může typicky tolerovat aktivitu ČV po mnoho let, aniž by to vedlo k poruše. Jelikož jsou izolační systémy statoru navrženy pro provoz v prostředí s ČV, neexistují v současné době žádné standardy, které definují kritéria maximálních hodnot. Monitoring ČV na točivých strojích sleduje zejména trend naměřených výsledků a porovnává je s dostupnými referenčními daty. Defekty izolace statoru se projevují specifickými vzorci fázového rozložení ČV, což činí z monitoringu ideální nástroj pro hodnocení stavu generátorů a velkých motorů. Lze tak identifikovat, ve které části izolace se výboje vyskytují (některé jsou méně závažné, než jiné) a také, jaký je vývoj konkrétní závady, jak bude uvedeno v následujícím příkladu uvedeném na obrázcích 1a a 1b.

Obr. 1a. Výboje na výstupu z drážky v počátečním stádiu

Obr. 1b. Výboje na výstupu z drážky v pokročilém či finálním stádiu

Jedná se o výboje na výstupu z drážky, na obr. 1a v počátečním stádiu, na obr. 1b v pokročilém, finálním stádiu. Termické a mechanické namáhání na výstupu z drážky může způsobovat malé povrchové trhliny. Prvotní stádium představuje povrchové výboje degradující vnější izolační vrstvu, což má vliv na místo překrytí mezi vodivou a polovodivou vrstvou. Vzorec fázového rozložení je srovnatelný s drážkovými výboji, ale amplitudy výbojů se typicky pohybují v rozsahu 10 až 50 nC. Povrchové praskliny se postupně mění na rostoucí štěrbinu v důsledku výbojové aktivity. Polovodivá vrstva se následně oddělí, což má za důsledek intenzivní výboje způsobené elektrodou na plovoucím potenciálu, čímž se změní vzorec fázového rozložení a také zvýší amplituda výbojů > 100 nC. Nastávají viditelné přeskoky vůči stahovacím zubům a dokonce zpětně vůči jádru a stahovací plotně. Tato změna spustí alarmové hlášení. Provozovatelé tak mohou efektivně plánovat čas odstávky a opravy stroje a nečekat až do následného kolapsu.

  
Obr. 2a. Vazební kondenzátory s integrovanou měřicí impedancí, Obr. 2b. Signál je veden do skříně s monitorovací jednotkou

Obr. 2c. Signál je dále zpracováván příslušným SW

Příklad instalace monitorovacího systému ICMmonitor může vypadat následovně: na obr. 2a jsou umístěny vazební kondenzátory s integrovanou měřicí impedancí, od nich je signál veden do skříně s monitorovací jednotkou (obr. 2b) a dále zpracováván příslušným SW (obr. 2c).

Schematicky je zapojení zobrazeno na obr 3.

Pro vzdálený přístup a dohled existuje několik možností, např. mobile web server, který umožňuje přistupovat k datům odkudkoliv na světě pomocí webového prohlížeče (obr. 4).

Obr. 3. Schéma zapojení monitorovacího systému ICMmonitor

Obr. 4. Pro vzdálený přístup a dohled existuje řada možností, např. mobile web server

O firmě Power Diagnostix

Power Diagnostix, člen skupiny Megger vyrábí kvalitní diagnostické přístroje a online monitorovací systémy pro vysokonapěťové aplikace. Společnost byla založena v roce 1986 jako DG Instruments GmbH a vybudovala si solidní pověst ve specializovaném oboru měřicích a monitorovacích zařízení pro vysokonapěťovou a pulzní energetiku.

Více informací a kontakty lze získat na webech www.megger.cz a www.pdix.com.