Система непрерывного оперативного контроля потока ротора Iris Power FluxTracII

Второе поколение устройств непрерывного оперативного контроля для обнаружения короткозамкнутых витков обмотки ротора во время эксплуатации, в электродвигателях с гладким ротором и турбогенераторах и в явнополюсных электродвигателях и гидрогенераторах.

Приборы Iris Power FluxTracII могут контролировать и оценивать до 4-х машин одновременно, таким образом, что когда обнаруживается короткозамкнутый виток ротора, активируется сигнальное реле. Приборы сохраняют основные измерения, последний набор измерений с активацией сигнального реле и последний набор измерений без активации сигнального реле. Данные могут загружаться локально или дистанционно или автоматически передаваться через Modbus по протоколу TCP/IP в заводскую систему SCADA (АСУТП, Систему контроля и сбора данных).

Схема коммутаций системы мониторинга Iris Power FluxTracII

Схема применения системы мониторинга Iris Power FluxTracII

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

• Напряжение: 115/230 В, 50/60 Гц
• Потребление: <100 Вт
• Бросок тока: 40 A макс.

КОНТАКТНАЯ ГРУППА СИГНАЛЬНОГО РЕЛЕ

• Полупроводниковое, программируемое либо как реле с замыкающими контактами, либо как реле с размыкающими контактами, и либо как с моментальным срабатыванием (4 с) или как самоблокирующееся реле
• Напряжение нагрузки (пиковое): 12–250 В пер. тока, 12–400 В пост. тока.
• Ток нагрузки: 0,5 A макс.
• Предельно допустимое напряжение между выходными зажимами и землёй: 1500 В перем.тока

СИСТЕМА СВЯЗИ

• Локальный порт USB (разъем типа B), порт Ethernet (разъем RJ45)

ВХОДЫ ПОТОКА

• Ввод допустимого диапазона (абсолютная максимальная величина): 100 мВ до 68 В

ВХОДЫ СИНХРОНИЗАЦИИ

• Датчик синхронизации (Keyphasor) (Вариант 1): допустимый диапазон абсолютной пиковой величины 500 мВ до 38 В, номинальное оперативное выходное напряжение 22 В пост. тока.
• Вход синхрон. пер. т. (Внешнее напряжение пер. т., Вариант 3): диапазон среднеквадратичного значения 50 В перем. тока. до 237 В перем.тока.

УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

• Температура (рабочая / хранения): 0 ºC до 40 ºC / -20 ºC до 50 ºC
• Относ. влажность: макс. 95 % без конденсации / без конденсации
• Солнечный свет: закрывать от прямых солнечных лучей

СБОР ДАННЫХ ПО ПОТОКУ

• Полюса на машину Iris Power FluxTracII-R: до 4
• Полюса на машину Iris Power FluxTracII-S: от 4 до 128
• Время измерения на машину Iris Power FluxTracII-R: 5 с
• Время измерения на машину Iris Power FluxTracII-S: 30 с
• Точки нагрузки на машину: 10, при нормальной работе; плюс 1, для работы системы Iris Power RFAII-S
• Основные измерения на точку нагрузки (пишется раз): 4
• Последние измерения на точку нагрузки: 22
• Данные по полной памяти, для загрузки: 1144 измерения (11 × 26 × 4), примерно 440 MB

СБОР ДАННЫХ ПО ДАТЧИКУ СИНХРОНИЗАЦИИ

• Задания на оборот FluxTracII-R: 1
• Задания на оборот FluxTracII-S: 3 (0º, 60º, и 180º), для турбин с реверсивным приводом; в ином случае: 1
• Частота для отметки времени сигнала: 66 МГц

ДАННЫЕ ПО СИГНАЛУ

• Пороговые значения в датчике синхронизации: 1 на полюс
• Пороговые значения в датчике синхронизации: 1 на машину.
• Настраивается необходимое число полюсов за пределами порога.

КОРПУС

• Фиберглассовая коробка NEMA 4X – передняя дверца с рояльной петлей и окошком
• Примерный вес: 10 кг (22 фунта)
• Размер: 42 см (16,55”) × 38 см (14,96”) × 21,1 см (8,3”)
• Монтаж: 47,4 см (17,6”) × 30,5 см (12”)

ДЛЯ ЗАКАЗА 

№ детали	Описание
M1011	Iris Power FluxTracII-R прибор непрерывного контроля потока ротора одной машины с неявнополюсным ротором
M1012	Iris Power FluxTracII-R допускает контроль потока ротора еще на одной машине (максимум четыре машины на прибор)
M1015	Iris Power FluxTracII-S прибор непрерывного контроля потока ротора в одной явнополюсной электрической машине
M1016	Iris Power FluxTracII-S допускает контроль потока ротора еще на одной машине (максимум четыре машины на прибор)

ОБМОТКИ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА И РОТОРА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изоляция в круглых роторах должна выдерживать серьезные электрические, механические и природные напряжения. Дефекты изоляции могут возникать по вине многих факторов, включая:

• механический износ, вызванный, например, частыми циклами пуска /остановки;
• деформацию, поломку и перемещение из-за центробежного механического напряжения и циклов расширения / сжатия термического характера во время циклов нагрузки;
• перегрев из-за перегрузки, перевозбуждения или ненадлежащего / сниженного охлаждения
• локальный перегрев в высокоомных паяных соединениях и в короткозамкнутых витках
• загрязнение в охлаждающем газе или образование медной пыли, приводящих к трекингу поверхности между витками полюса или к земле
• перенапряжения, вызванного системными событиями или от цепей возбуждения в статических возбудителях.

Пробой изоляции может приводить к электрическим соединениям между витками и, в конечном итоге, в замыкании обмотки на землю.

Межвитковое замыкание – это наиболее частый механизм дефекта изоляции ротора. Витковые замыкания могут приводить к:

• термическому дисбалансу ротора, приводящему к механической вибрации;
• магнитному дисбалансу потока, приводящему к механической вибрации ротора
• повышенной температуре ротора и последующей деградации изоляции
• перегреву, приводящему к выходу из строя изоляции и замыканию на землю с возможностью катастрофического замыкания на землю во второй точке
• невозможности достижения номинальных мегавольтамперных характеристик для этой машины.

Мониторинг магнитного потока через установленные на постоянной основе датчики магнитного потока в воздушном зазоре является отработанной технологией на синхронных электрических машинах для определения того, произошли ли в обмотке ротора межвитковые замыкания. Замер потока обеспечивает самые прямые средства оперативного мониторинга состояния обмоток ротора, предоставляя информацию о целостности межвитковой изоляции обмоток. Эта информация очень важна для планирования техобслуживания, диагностики аномальных вибраций и подтверждения целостности нового ротора и ротора с перемотанной обмоткой.

ВОЗМОЖНОСТИ

• Немедленный анализ состояния обмотки круглого ротора обычно при любой нагрузке машины
• При необходимости способность анализа испытаний при различных нагрузках для более уверенного предсказания состояния обмотки ротора
• В состоянии выполнить точечный замер или автоматически получить результаты за несколько дней во время обычных изменений нагрузки генератора без вмешательства оператора
• Работает с обычным датчиком потока, установленным на клин или установленным на зуб Iris Power TFProbe, который часто можно установить на место без извлечения ротора.

ТЕОРИЯ МОНИТОРИНГА ПОТОКА

Мониторинг потока основывается на замерах локального магнитного поля, вызываемого каждой обмоткой в роторе. Поток рассеяния определяется полными ампер-витками от каждого паза ротора. Любое изменение ампер-витков в обмотке из-за короткозамкнутых витков вызывает изменение потока рассеяния. Чтобы измерить поток рассеяния, сенсор датчика потока устанавливается на постоянной основе на статоре. Во время работы машины поток от каждого проходящего паза вызывает напряжение в датчике потока. Трудность измерения потока рассеяния в том, что основной радиальный магнитный поток на порядки амплитуд больше потока рассеяния. Чтобы довести до максимума чувствительность к короткозамкнутым виткам во всех катушках ротора, сигналы от датчика потока необходимо замерить при различных условиях нагрузки, начиная от нулевой до полной нагрузки. При прохождении через нуль полного потока (что является функцией реальной и реактивной нагрузки машины), чувствительность к потоку рассеяния является наивысшей. Таким образом, показания потока на старом оборудовании первого поколения должны браться при различных точках нагрузки в зависимости от количества пазов в полюсе.

Типичная форма кривой напряжения от датчика потока

На графике показана типичная форма кривой напряжения от датчика потока. Каждый пик напряжения представляет поток рассеяния вокруг одной обмотки ротора. Витковое замыкание в обмотке уменьшает пики, связанные с этими двумя противоположными пазами, содержащими дефектную обмотку. Анализируя формы кривой напряжения при различных точках нагрузки генератора, можно определить любые пазы с короткозамкнутыми витками. Новая технология, используемая в Iris Power FluxTracII, обычно не требует изменений нагрузки.

ОБЫЧНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Во время установки генератора на текущее или капитальное техобслуживание  трудно оценить состояние изоляции обмотки ротора. Без снятия бандажных колец и клиньев обмотки доступ к обмотке строго ограничен. Нелинейные проверки для обнаружения короткозамкнутых витков и мест пробоя на землю также могут быть удручающе неэффективными из-за зачастую прерывистого характера пробоев во время работы и остановки. Поэтому линейные измерения гораздо более предпочтительны по сравнению с нелинейными испытаниями и контролями. Линейные измерения требуют установки на постоянной основе датчика потока на статоре для измерения потока пазового рассеяния. В большинстве машин, предлагаемых ПО, датчик потока крепится к клину обмотки статора, выступающий в воздушный зазор. Теперь Qualitrol Iris Power предлагает другой датчик, Iris Power TFProbe, небольшой, тонкий, гибкий датчик на печатной плате, прикрепляемый к зубцу статора.

Датчик Iris Power TFProbe измеряет полный поток воздушного зазора, а не только лишь поток рассеяния, как это делают старые датчики. Датчик Iris Power TFProbe легко установить, и для него не требуется разрушающее сверление клиньев статора. Зачастую его можно установить, когда ротор еще на своем месте! В случае электрических машин с водородным охлаждением провода от датчика потока выводятся через герметизированную проходку. Независимо от устройства датчика данные от установленных на постоянной основе датчиков потока могут быть измерены с помощью портативных анализаторов Iris Power RFAII-R или стационарных систем непрерывного мониторинга Iris Power FluxTracII и программного обеспечения Iris Power. Сразу же по получении данных должны быть
применены методики анализа для сравнения измерений потока поперек различных пазов ротора для определения того, имеются ли витковые замыкания.

ДРУГИЕ ОСОБЕННОСТИ

• Воспринимает все датчики потока Total Flux (Iris Power TFProbe) и другие датчики потока.
• Совместим с прибором Power RFAII.
• Измерения могут быть загружены в компьютер с помощью программы Iris Power RotorFluxPro.
• Поддержка Modbus по протоколу TCP/IP имеется для встроенного сервера и клиента, для обмена данными с программным обеспечением третьей стороны.