Непрерывный мониторинг вибрации лобовых частей обмотки статора

Система непрерывного он-лайн мониторинга вибрации лобовых частей обмотки статора генераторов и электродвигателей Iris Power EVTracII.

Технология Iris POWER EVTracII является надежным и экономически эффективным средством непрерывного он-лайн мониторинга вибрации лобовых частей обмотки статора, которое вносит революционные изменения в область контроля и предупреждения ослабления обмотки и возникновения вибрации в лобовых частях обмотки статора генератора или электродвигателя. Эта система собирает и анализирует данные о вибрации через волоконно-оптические акселерометры (EVA) в режиме реального времени, обеспечивая обслуживающий персонал инструментом для сбора данных и тенденций развития вибрации лобовых частей обмотки статора. Используя современную электронику и высокоскоростные подключения, система обрабатывает сигнал вибрации и показывает смещение во всем диапазоне частот, представляющих интерес. После первичной настройки EVTracII не требует вмешательства пользователя и подаст тревожный сигнал, когда будут обнаружены значительные уровни вибрации, она идеально подходит для снятия данных и отслеживания динамики роста вибрации при ослаблении лобовых частей обмотки в течение времени.

Схема применения системы непрерывного он-лайн мониторинга вибрации лобовых частей обмотки статора генераторов и электродвигателей Iris Power EVTracII.

ЛОБОВЫЕ ЧАСТИ ОБМОТОК СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Части обмотки статора генератора или электродвигателя находящиеся вне сердечника статора называются лобовыми частями. Лобовые части обмотки находятся под высоким напряжением и нуждаются в поддержке от механических вибраций обусловленных электрическими силами. Лобовые части обмоток машин сконструированы таким образом, что при нормальных обстоятельствах эти механические нагрузки достаточно контролируются, чтобы предотвратить повреждения. Тем не менее, лобовые части обмотки могут быть повреждены в результате:

  • Ослабления поддержки лобовых частей и связующей структуры из-за механического старения и теплового расширения.
  • Плохой конструкции крепления лобовых частей в условиях близких к резонансу к первичным механическим силам частоты вращения и двойной частоты сети (100/120 Гц).
  • Ненормальные условия работы, такие как короткое замыкание в результате напряжения и отклонения компонентов за их механические пределы.
  • Относительное движение одного компонента относительно другого, которое может вызвать истирание высоковольтной изоляции катушек обмотки.

Вибрация лобовых частей обмотки может привести к растрескиванию изоляции катушки/стержня недалеко от паза статора, а в тяжелых случаях может привести к усталостным трещинам медных проводников, что вызывает большие дуговые токи. В конце концов, любая из этих проблем может привести к замыканию обмотки статора на землю.

Цель мониторинга вибрации лобовых частей обмотки это непосредственное измерение возможной вибрации лобовых частей статора во время нормальной работы, таким образом любая зарождающаяся вибрация может быть обнаружена (и исправлена) на ранней стадии, задолго до отказа. Система мониторинга состоит из четырех компонентов:

  • Датчики (акселерометры) вибрации (EVA), установленные в критических местах лобовой части обмотки;
  • Оптоволоконный кабель для подключения датчиков вне корпуса генератора или электродвигателя;
  • Электрооптического блока для преобразования оптических сигналов в милливольты, пропорционально ускорению;
  • Система мониторинга EVTracII для оцифровки, обработки и хранения данных вибрации.

ОСОБЕННОСТИ

  • Принимает сигналы от датчиков Iris Power EVA или сторонних компаний 100 мВ/г;
  • Мониторинг до 12 одноосных (EVA-S) или двуосных (EVA-D) датчиков.
  • Один вход для датчика вибрации EVA-S сердечника статора, который используется для оценки влияния вибрации корпуса машины на лобовые части обмотки;
  • Наличие контакта аварийного реле для оповещения пользователей о высоком уровне вибрации;
  • До 2 лет хранения архивированных ежедневных данных вибрации и ее тенденций на выбираемых пользователем частотах;
  • Несколько коммуникационных портов: USB, Ethernet;
  • Измерения можно скачивать (локально или удаленно) на компьютер с помощью ПО Iris Power Application Manager™ (IAM);
  • Поддержка протокола Modbus по сети TCP/IP для встроенной в сервер и клиент возможности сбора оперативных данных относящихся к сигналам вибрации и обеспечение совместимости со сторонним программным обеспечением;
  • Удобное программное обеспечение для Windows™ предназначенное для отображения и анализа данных.

ВОЗМОЖНОСТИ

  • Мгновенный анализ до 12 двуосных датчиков лобовых частей EVA-D и 1 датчика EVA-S устанавливаемого на статор машины включая тревожный сигнал о высоком уровне вибрации;
  • Анализ тестов и тенденций в различных условиях эксплуатации для более точного прогнозирования поведения вибрации лобовых частей обмотки статора.
  • Выполнение выборочных измерений или автоматическое получение результатов в течение нескольких месяцев и лет при нормальном изменении нагрузки генератора и без вмешательства пользователя.
  • Комбинированный контроль вибрации лобовых частей обмотки с он-лайн тестированием частичного разряда по технологии Iris Power обеспечивает комплексную диагностику состояния обмотки статора;
  • Вибрации против частотного спектра
Схема подключения системы мониторинга Iris Power EVTracII

ВИБРАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЛОБОВЫХ ЧАСТЕЙ

Он-лайн измерения требуют постоянной установки акселерометров на лобовых частях обмотки статора для измерения уровней вибрации. Эти датчики могут быть установлены во время остановки машины и небольшой ее разборки или установлены в заводских условиях на новые машины. Волоконно-оптические акселерометры Iris Power EVA предназначены для конкретных приложений и идеально подходят для установки на машинах с воздушным или водородным охлаждением. Датчики были аттестованы с использованием строгих лабораторных проверок и ускоренного старения с целью подтверждения точности, достоверности и надежности. Датчики выпускаются в одноосной (EVA-S) или двуосной (EVA-D) конфигурация, которая позволяет пользователям контролировать как радиальное так и радиальное/тангенциальное ускорение.

Размещение датчиков EVA на лобовых частях обмотки турбогенератора

Оптический сигнал от датчика преобразуется в электрический сигнал через EOU (электрооптический преобразователь), который не зависит от датчиков и находится в корпусе NEMA4X расположенному вне машины. Это увеличивает надежность системы, так как электроника может использоваться непосредственно для ремонта/калибровки без необходимости разборки машины. В случае машины с водородным охлаждением, провода от 6 датчиков EVS-D и одного корпусного датчика EVS-S могут быть выведены из машины через гермопроходку. Дополнительный комплект гермопроходки для полного проникновения требует только 1 отверстие в корпусе генератора испытанной на давление азота до 3500 кПа.

Датчик (оптический акселерометр) лобовых частей обмотки  

Как правило датчики EVA должны быть расположены в соответствии с уровнем заботы о какой-либо конкретной области лобовой части обмотки, а в идеале на основании автономных ударных испытаний (Bump-тест) и модального анализа. Как правило, соединения фаз и перемычек испытывают более значительные колебания и следовательно являются местами для внимательного наблюдения. Кроме того, датчики должны быть установлены на выбранных концах катушек и соединениях катушек по окружности вокруг лобовых частей для обнаружения глобальных тенденций вибрации.

Электрооптический преобразователь из комплекта EVA

Независимо от технологии акселерометра, данные от постоянно установленных на лобовых частях акселерометров могут быть измерены непрерывной системой мониторинга Iris Power EVTracII. После того как данные получены, EVTracII автоматически обрабатывает сигнал вибрации и подает тревожное оповещение при обнаружении значительных уровней вибрации. Периодические формы колебания и спектра сохраняются, а также общие и ключевые данные частоты тенденции.

Герметическая водородная проходка из комплекта EVA