Forebyggende vedlikehold av

Transkript

1 Ifea seminar, Oslo, Januar 2012 Forebyggende vedlikehold av elektriske maskiner med levetidsanalyse January 13, 2012 Slide 1

2 Machines Service Strategi Ivareta elektriske maskiners funksjon, pålitelighet, tilgjengelighet og sikkerhet gjennom hele livssyklusfasen. Øke verdien på produktet Basert på teknisk dokumentasjon, lang erfaring og kunnskap January 13, 2012 Slide 2

3 Machines Service Strategi Gi støtte tt til kundene ved beslutninger om videre drift/ reparasjon/ utskifting på de installerte maskiner basert på kriterier som: Igjenværende levetid av Elektriske maskiner & det drevne utstyr Produksjonsanlegg Energiforbruk Driftsforhold (antall starter,,last, kritiske installasjoner ) Status på komponenter (rotor, stator, magnetisering, lager, kjøler etc ) Verktøy/ utstyr for tilstandskontroll Reservedeler Tilgjengelighet January 13, 2012 Slide 3

4 Forebyggende vedlikeholds program Fire nivåer N1-N4 Intervaller Avhengig av type maskin og installasjon Sjekk alltid manual for instruksjoner og aktiviteter Nivå 3 og 4 vedlikehold bør utføres av ABB autorisert personnell Reservedelspakker for hvert nivå Reservedeler tilgjengelig for å bli utskiftet ved planlagt vedlikehold N1 N2 N1 N3 N1 N2 N1 N år January 13, 2012 Slide 4

5 Forebyggende vedlikeholds program Vedlikeholds program N1 N2 N3 N4 Intervaller For hver type maskin. Definert i bruker manual år 1-2 år 3-5 år 8-12 år Estimert tidsforbruk 4-8 timer 8-16 timer 5 dager 10 dager Ressurser 1 service ingeniør 1 service ingeniør 2 service ingeniører +1 lokal tekniker 2 service ingeniører +2 lokale teknikere January 13, 2012 Slide 5

6 Verktøy og utstyr for forebyggende vedlikehold utviklet av ABB ABB MACHsense condition monitoring Vibrasjoner, lager,stator,rotor,overharmoniske etc ABB PEP - Performance Evaluation Program Energiøkonomisering ABB LEAP Life Expectancy cy Analysis s Program Høyspent statorvikling, levetidsanalyse ABB Start-Up Fingerprinting January 13, 2012 Slide 6

7 ABB MACHsense Tilstandskontroll POWER SUPPLY CAGE ROTOR ANTI-FRICTION BEARING INSTALLATION Alignment, soft foot, air gap January 13, 2012 Slide 7

8 IFEA seminar Oslo januar 2012 Life Expectancy Analysis Program for Isolasjon i Elektriske Maskiner January 13, 2012 Slide 8

9 LEAP Service & Vedlikeholdsstrategi g( (LCM) January 13, 2012 Slide 9

10 Life Cycle Management (LCM) Pålitighet Optimalisert vedlikeholdslinje Kontinuerlig oppgradering og utskifting Revisjon Forebyggende vedlikehold Aldring (TEAM) Reparasjo Garantiperiod Oppgradering Utskifting / gjennvinning Tid Vedlikehold ABB:s Livssykelkonsept January 13, 2012 Slide 10

11 A Aldringsfaktorer (TEAM) T Termisk Normal drift Overlast Kjøler- & filterfunksjon Startforhold E Elektrisk Nominell sinusmating Transienter Frekvensomformerdrift / LCI start t A Omgivelse (Ambient) Luftfuktighet Nedsmussing Kjemikalier Omgivelse- temperaturer M Mekanisk Vibrasjoner Starter Nettkvalitet January 13, 2012 Slide 11

12 Slide 11 A1 ABB;

13 Aldringskurve (TEAM) i praksis Styrke, fasthet Maskinanalyse og tiltak Transienter Fordel 1: Ingen oppstått feil Påkjenning Havari Livslengd Fordel. 2: Økt livslengd TID January 13, 2012 Slide 12

14 Total driftskostnad Total driftskostnad innehåller; Spesifikasjon Transport Lagring g Installasjon Kvalitetssikring Pålitelighet Elektrisitet Reparasjoner Administrasjon Inventar Etc % 1 % 2.7 % 4.9 % Reparasjons- Installasjo Innkjöp Pålitelighet kostnader 74 % Elektrisitet * Information provided by Machine Monitor based on survey of 6000 machines January 13, 2012 Slide 13

15 LEAP Pålitelighet & Feilstatistikk January 13, 2012 Slide 14

16 Feilstatistik: IEEE undersökelse Undersökelse utført på induksjonsmotorer opp til 5 MW Lager Statorlinding 6 % 3 % 5 % 11 % 5 % 33 % 37 % Rotor Axel/Koppling Borstar/Släpring Extern utrustning Observerte feiltilfeller ll under drift Ej specificerad January 13, 2012 Slide 15

17 Feilstatistikk: IEEE undersøkelse Lager 4% 7 % 10 % Statorlindning Rotor 8 % Axel/Koppling 2 % 8 % 61 % Borstar/Släpring Yttre faktorer Ej specificerade Observerte feil avdekt under service og vedlikehold January 13, 2012 Slide 16

18 Feilstatistikk: HV Induksjonsmotorer Petrokjemisk Industri 1999 Feilfordeling for motorer under 2 MW Lager Statorlinding 2,80% 14,60% 1,20% 57,40% Rotorstavar/ringar Axel/Koppling 5,60% Extern orsak IEEE transactions on industry applications. vol. 35. no. 4. july/ august ,40% Feilfordeling for motorer over 2 MW 60, ,89 5, , ,00 18,42 Ej specificerad For maskiner under 2 MW anvendes normalt rulle- og kulelager som har relativt høy feilfrekvens For maskiner over 2 MW anvendes normalt glidlager som har en relativt lav feilfrekvens January 13, 2012 Slide 17

19 Faktorer som påvirker feilfrekvens January 13, 2012 Slide 18

20 Feilårsak Statorvikling Annen årsak 14% Vedvarendende overlast 7% Høy omgivelse temperatur 8% Normal aldring 18% Unormal fuktighet 18% Unormal spenning Dårlig kjøling/ 5% 8% Unormal frekvens Dårlig smöring 1% Aggressive Höy vibrasjon 5% kjemikalier 7% 9% January 13, 2012 Slide 19

21 LEAP Metode & Anvendelse January 13, 2012 Slide 20

22 Beskyttelse, tillstandsovervåking og diagnostik Beskyttelse Tillstandsovervåking Livstids bedømming Kontinuerlig, on-line, realtidsbedømming Begrenser skader og forhindrer drift utenfor normale forhold On-line, ikke nødvendigvis kontinuerlig Analys og tiltak etter behandling av data Forhindre feil under drift i et kort tidsperspektiv Vibrasjon / Temperatur / PD On-line + off-line Analyse og tiltak etter behandling av data Påviser livslengde ut fra svakheter som blir oppdaget på et begynnende stadie, benyttes for både kortog langtidsplanlegging av vedlikehold LEAP January 13, 2012 Slide 21

23 LEAP ikke bare et steg fram! LEAP er ikke en pakke med inspeksjoner; det er et systematiskt verktøy for livssykelplanlegging Hva er LEAP? Lifetime Expectancy Analysis Program (LEAP) er et unikt vedlikeholdsverktøy ld kt for statorviklingens isolasjonssystem for HV roterende elektriske maskiner LEAP gir informasjon om statorviklingen inklusive bedømmelse av isolasjonssystemets gjenværende livslengde Analysen gir mulighet for optimering av vedlikeholdsplan ld l og minsker risken for ikke planlagte driftstopper/havarier LEAP er utviklet og unikt for ABB, LEAP er utprøvd i mer enn 13 år og benyttet på mer enn maskiner verden rundt Analyse av måledata utføres sentralt og bygger på en kompleks fysikalsk og empirisk i modell som kontinuerlig utvikles. t January 13, 2012 Slide 22

24 Analyse med LEAP Innsamling av data Polarization Depolarization Current Analysis (PDCA) Tan Delta & Capacitance Analysis Non-Linear Insulation Behaviour Analysis (NLIBA) Partial Discharge Analysis (PD) Driftdata Analyse & Resultat & Anbefalinger Statorviklingens kondisjon som f.eks påvirking fra eventuell smuss, aldring, løse spoler, delaminering og spor- og glimmbeskyttelse på spoler Bedømmelse av restlevetid med 80 % konfidens nivå, hvilket innebærer at 8 av 10 analyser av statorer vil oppnå den oppgitte restlevetid eller lenger Trending av målinger vil øke konfidensnivået på analyserte data Vedlikeholdsanbefalinger ut fra analyserte data Gi underlag for planlegging av fremtidig tilstandsbasert vedlikehold ld January 13, 2012 Slide 23

25 LEAP Måling & Analyse Innsamling av Data Driftdata, elektriske målinger og maskininformasjon Analyse av Data Analyse med unik ABB metode for å bedømme restlevetid av isolasjonssystemet i stator Bedømmelse av Påkjenninger Analyse av identifiserte pågående aldringsprosesser Livslengdeberegning og Tiltak Bedømmelse av gjenværende livslengde med tilhørende konfidensnivå samt anbefalinger om tiltak January 13, 2012 Slide 24

26 LEAP Standard January 13, 2012 Slide 25

27 LEAP Standardanalyse Pol-Depol Currents (m microamp) Polarization-Depolarization Currents U PHASE Time (sec) Charging Discharging NON-LINEAR LOWER VOLTAGE Overall Harmonic Amplitude (%) DC-måling Polarization De-Polarization Current Analysis (PDCA) AC-måling Non Linear Insulation Behavior Analysis (NLIBA) Tan δ & Capacitance Analysis Partial Discharge Analysis (PD) 6.4 kv 5 kv 2 kv 4 kv TAN DELTA MEASUREMENTS Multiple of fundamental frequency (%)DC-måling er sensitiv for isolasjonens yttre kondisjon Tan Delta ( Voltage (kv) U Phase V Phase W Phase UVW Phase AC-målingen gir mer informasjon på isolasjonens indre kondisjon January 13, 2012 Slide 26

28 DC Målinger Q3 Q1, Q2 urrents (m icroam p) Pol-Depol C Polarization-Depolarization Currents UVW PHASE Time (sec) Kalkulerte parameter Tidskonstanter:T1, T2, T3 Ladningskonstant er: Q1, Q2, Q3 Aldringsfaktorer Dispersions faktor DR (1+Q1+Q2+Q3) Volum resistansen Charging Discharging Kommentar: Tradisjonell IR & PI måling kan vise bra resultat til tross for kraftig nedsmussige viklinger Polarization Depolarization Current Analysis (PDCA) Foruten lekkasje- og oppladningsstrøm, gir PDCA test et bilde av nivå og lokalisering av utladninger i isolasjonssystemet Påviser nedsmussing også når IR & PI verdien er akseptable Fastlegger tilstand på isolasjonens kondisjon,som aldring, løse spoler etc January 13, 2012 Slide 27

29 AC Målinger nic Amplitude (%) Overall Harmon NON-LINEAR LOWER VOLTAGE Tan Delta (%) TAN DELTA MEASUREMENTS kv 5 kv 2 kv 4 kv Voltage (kv) Multiple of fundamental frequency U Phase V Phase W Phase UVW Phase Non Linear Insulation Behavior Analysis (NLIBA), Tan δ & Capacitance Analysis and Partial Discharge (PD) Analysis Bekrefter resultatet fra DC målingen Gir informasjon om tilstand på glimmbeskyttelsen i spor- og gpå spoler Beregner nivå på de-laminering og hulrom i isolasjonssystemet NLIBA gir et tydelig visuelt bilde og data av isolasjonssystemets aldring Kommentar: Konvensjonelle målinger er generellt basert på trending av data January 13, 2012 Slide 28

30 LEAP Eksempel January 13, 2012 Slide 29

31 Nedsmussing påvist med LEAP IR >>1000 MΩ PI >> 2 January 13, 2012 Slide 30

32 Glimming & løse spoler påvist med LEAP January 13, 2012 Slide 31

33 Utladninger på overflaten påvist med LEAP January 13, 2012 Slide 32

34 Studie: LEAP Maintenance Verification 6034 HP, 6 kv, 502 A, 1481 rpm RESULTAT - PDCA TEST Før overhaling IR Mohm PI Q % Q3 Q % Q % DR 3.73 Q1, Q2 Etter Overhaling IR Mohm PI 5.63 Q % Q % Q % DR 1.25 January 13, 2012 Slide 33

35 LEAP Fordeler January 13, 2012 Slide 34

36 Anvendelse av LEAP LEAP for planlegging av vedlikehold I tillegg til L3 - L4 inspeksjoner LEAP for beslutning om erstartning/oppgradering I tillegg til L4 inspeksjon da hele maskinens tilstand gjennomgås LEAP begrensninger Gir kun tilstand på isolasjon i stator Forutsetter et varmeherdet isolasjonssystem basert på glimmer og epoxy- eller harts. Andre isolasjonssystem kan analyseres men med begrensning på livslengdeanalysen Kan ikke direkte påvise vindingskortslutninger Begrenset mulighet å påvise tilsmussing fra bl.a kisel pga de isolerende egenskapene Mindre nøyaktig resultat på analysen på maskiner med ikke delbart nullpunkt Livstidsbedømmelsen gjøres på maskiner hvor Un = 6,6 kv eller høyere. For mindre spenningsnivåer gjøres kun målinger på tilstand January 13, 2012 Slide 35

37 LEAP Hva er forskjellen? Metoden er ikke avhengig av tidligere målinger. En måling er tilstrekkelig for gennomføring g av analysen. Parameterene blir beregnet ut fra aktuelle måledata, og ikke basert på trender, problem som nedsmussing, aldring, løse spoler etc blir påvist Omkring 70 % av feil som blir oppdaget relaterer seg til termiske påkjenninger og påvirkninger fra omgivelser, disse behøver ikke nødvendigvis bli påvist kun med måling av partielle utladinger.. LEAP inkluderer også målinger og analyse på ikke partielle utladninger Analysemodellen er UNIK og oppsamlede parameter omregnes til gangbare enheter relatert til påvirkinger (TEAM) som så gir grunnlag for livslengdebedømming av isolasjonssystemet January 13, 2012 Slide 36 Resultatet av analysen relaterer til tid og kan anvendes under langsiktig planlegging av et fremtidig vedlikehold. Dette er en stor forskjell sammenlignet mot andre konsepter som gir et grønt, gult eller rödt lys som indikator på tilstand!

38 January 13, 2012 Slide 37