Tilstandskontroll av generatorer

Transkript

1 Tilstandskontroll av generatorer Øyvind J. Linnebo POWER SYSTEMS

2 Tilstandskontroll av generatorer 1 Begrepsavklaring 2 Målsetting 3 Vanlige feil og skader 4 Metoder og utstyr 5 System 6 Kontrollsyklus

3 Begrepsavklaring Tilstandsovervåking kontinuerlig overvåking av generatorens tilstand under drift med utgangspunkt i utvalgte målbare parametere gjerne med alarm og/eller vernfunksjon Tilstandskontroll kontroll og/eller prøving av generatorens ulike komponenter vanligvis i stillstand gjerne delvis demontert ved bruk av ulike måle- og prøvemetoder med sikte på å gi et øyeblikksbilde av komponentenes tilstand

4 Målsetting Fastslå eksakt tilstand på komponenter Hindre feil Hindre uheldig utvikling mot feil for eksempel en omfattende reparasjon eller utskifting Gi et grunnlag for å bestemme gjenværende driftstid før sammenbrudd

5 Vanlige feil og skader Veiledende for hva vi skal se etter Veiledende for hvilke metoder som er nødvendige å benytte

6 Feil og havarier Hva registrerer vi som leverandør? Lagerhavarier Økende tendens, mer enn fordobling siste 5 år Statorviklingshavarier Økende tendens, fordobling siste 5 år Annen uforutsett stans av alvorlig karakter Økende tendens

7 Vanlige feil og skader Stator Statorvikling Kortslutning/jordslutning på grunn av isolasjonssvikt (aldring) Kortslutning/jordslutning på grunn av dellederfeil Brudd i leder i overkoblinger (tinnlodding: normalt frem til 1973) Dårlig isolasjonsmotstand (olje, kullstøv, fuktighet) Innvendig gliming på grunn av løs innfesting/oppkiling Utvendig gliming på grunn av ødelagt potensialstyring Brudd i leder i overkoblinger på grunn av løs avstøtning og vibrasjoner Blikkpakke Varmgang i stator på grunn av kortslutning mellom blikk Løse bolter/muttere fra luftkonus eller statiske deler over rotor faller ned på rotor og slynges ut i stator Punktering av isolasjonpapir i deleskjøt på grunn av vibrasjoner eller løst press Manglende aksielt blikkpakkepress 5% av feilene - 40% av utetiden

8 Vanlige feil og skader Stator Isolasjonssvikt og lysbue Papirisolert statorblikk (uten isolasjonsevne)

9 Vanlige feil og skader Stator Isolasjonspapir i deleskjøt med vibrasjoner Gliming på statorstav ved sporutgang

10 Vanlige feil og skader Rotor Lav isolasjonsmotstand, krypstrømmer og jordfeil på grunn av olje og kullstøv, spesielt sleperinger og poler Isolasjonssvikt (aldring) Løse deler fra rotor slynges ut mot stator Brudd i forbindelser feltvikling (løse poler) Brudd i forbindelser dempevikling Løse bolter, muttere Løse vifteblader (dårlig tiltrekking, tretthetsbrudd) Jordfeil på grunn av utglidning av vindingsisolasjon 10% av utetiden

11 Vanlige feil og skader Rotor Dannelse av brudd i forbindelse feltvikling Rotor jordfeil på grunn av utglidning isolasjon

12 Vanlige feil og skader Rotor Fuktighet Manglende renhold (kullstøv)

13 Vanlige feil og skader Lager Ødelagte segmenter, skåler og glideringer på grunn av mekanisk kontakt mellom glideflater Lagermetall løsner på grunn av slitasje (skjev akselstreng, feil oppretting) Oljen mister smøreevne (vann i olje, algevekst, langvarig høy temperatur) Høy lagertemperatur (bortfall kjøling, tette filtre, groing) Smøreringer skadet eller slitt Lagerstrøm (punktert isolasjon, krypstrøm på grunn av dårlig renhold) 10% av utetiden

14 Vanlige feil og skader Lager Lagerskål Lagerskål

15 Vanlige feil og skader Hjelpeutstyr Vannlekkasje innvendig oljekjøler Brudd/sprekkdannelse i loddeforbindelser (levetid 40 år) Vannlekkasje luftkjøler Brudd/sprekkdannelse i forbindelse rør/endeplate Tiltetting luftkjøler Oljelekkasje i brems Ødelagt stempelpakning i sylinder 50% av feilene - 20% av utetiden

16 Metoder og utstyr Ikke destruktive Visuell kontroll Isolasjonsmåling (megging) Bankeprøve (løse sporkiler) Gassanalyse (ozonmåling, lukt) Oljeanalyse (lagerolje) Støyanalyse (ulyder) Ringprøve/El-Cid Måling av partielle utladninger/tan delta Vibrasjonsmåling/analyse Impedansmåling (rotor) Rundhetskontroll og luftgapsmåling Opprettingskontroll Termografering Materialprøving Varmeprøve (temperaturutvikling) Dellederkontroll

17 Visuell kontroll Den mest vanlige inspeksjonsmetoden Hva ser vi etter? Sprekker, riper og overflateskader Misfarging blått overoppheting metall brunt overoppheting isolasjon grønt fuktighet (kobber) Støv svart/brunt kullstøv/olje rødt rust brunt passrust hvitt glimskade Deformasjoner Løse deler Utstyr Godt lys, forstørrelsesglass Fotoapparat Videoskop

18 Impedansmåling Ved lastavhengige vibrasjoner fra rotor Avdekker vindingskortslutninger Vekselspenning påtrykkes rotorviklingen Spenningsfallet over hver pol måles Avvikende poler indikerer vindingskortslutning i polspolen Dersom feilen kan lokaliseres foretas enkel reparasjon, hvis ikke anbefales omisolering av polspolen

19 Rundhetsmåling av stator og rotor Rundhetsmåling med analyse av stator og rotor, med mulighet for kompensering av akselens bevegelse i styrelagrene Bedømming av statorens oppretting i forhold til rotor, samt dens rundhet, respektive rotorens oppretting mot senter styrelager Måling av luftgapet og sentrering av rotor i stator Rapportering med vurdering av alle registrerte avvik, inklusiv Fourieranalyse Med dagens utstyr utføres slike målinger på svært kort tid Avstandssonder i luftgapet Automatisk måling ved manuell rotasjon

20 Termografering Benyttes ved ringprøve eller ved kontroll av loddinger i overkoblinger Ved kontroll av loddinger i overkoblinger Maskinen i drift, nominell strøm, eventuelt under kortslutning Øvre dørk og luftføringsskjermer fjernes Overkoblingene rundt hele omkretsen kontrolleres med termografi Varme punkter repareres

21 Materialprøving Materialprøving foretas på utvalgte steder der overflateskader antyder mer alvorlige materialfeil der man vet at materialet er høyt påkjent der man erfaringsmessig vet at feil kan oppstå (ut fra konstruksjonsløsning, produsentsvakheter, etc.) Foretas som oftest med penetrerende væske, magnafluks eller ultralyd, avhengig av stedet som undersøkes Må foretas av personell sertifisert for NDT

22 Dellederkontroll Kortslutninger mellom delledere kan føre til varmgang/brann og sekundært punktering av hovedisolasjonen Gjelder eldre maskiner med gjennomgående delledere og transponering i overkoblinger eller spoleuttak Kontroll av dellederkortslutninger Delledere separeres i hver ende av leder (avisolere og lodde opp i faseuttak og nullpunkt) Dellederne megges ( V spenningskilde) mot hver av de andre dellederne Dellederbrudd måles med motstandsbro Resultat Normalt aksepteres ingen dellederkortslutninger Dellederbrudd skal utbedres

23 Metoder og utstyr Destruktive Metoder der påkjenningsgraden økes utover normale grenser for å teste holdsfastheten til komponenten: Klarer den prøven, klarer den også normal drift (noen år til) Spenningsprøve, spenningsprøve i mørke Støtprøve (flervindingsspoler) Trykkprøve Ruseprøve Uttak av prøvestaver (stator) med ulike prøver En fare med destruktive metoder er at selve prøven forkorter generatorens levetid

24 Tilstand og påkjenning Tilstand/ holdfasthet Normal påkjenning Tilfeldig påkjenning Feil Alder

25 Spenningsprøve av statorvikling Kan være en aktuell prøvemetode ved slutten av levetiden Statorviklingen prøves normalt med 150 % av nominell spenning (hver fase mot jord og de andre fasene) i 1 minutt Megging før og etter spenningsprøve Bør utføres med reservestaver tilgjengelig å på kontrollert tidspunkt i forhold til driftssituasjonen En statorvikling som passerer prøven vil sannsynligvis leve 2 5 år til

26 System Håndbok i tilstandskontroll Tilstandskontrollhåndbøkene (EFFEN-prosjekt) er et godt verktøy for utførelse av tilstandskontroll Finnes elektronisk på (abonnement må tegnes for tilgang) Én håndbok for hver hovedkomponent av generatoren Rotor Statorvikling Lager Stator I tillegg omtales spesielle emner Akselvibrasjoner Direkte vannkjølte generatorer Ventilasjon og kjøling av vannkraftgeneratorer Konsekvenser for vannkraftgeneratorer ved endrede driftsbetingelser

27 Håndbok i tilstandskontroll Generell kapittelinndeling Komponentbeskrivelse beskrivelse av den aktuelle enhetens oppbygging og virkemåte Skadetyper beskrivelse av de mest forekommende skadetypene for enheten Målemetoder beskrivelse av de målemetodene som er mest aktuelle for enheten Måleprogram inneholder et veiledende måleprogram for den aktuelle enheten Vedlegg 1 Flytdiagrammer med tolkningskriterier inneholder flytdiagrammer som skal være en hjelp til å stille diagnose for tilstanden. Diagnosen leder fram til de tiltak som bør iverksettes ved avvikende verdier Vedlegg 2 Tilstandskontrollskjemaer inneholder skjemaer for registrering av de enkelte målingene

28 Tilstandsbedømming Generell karaktersetting Karakter Tilstand Ingen tegn til svekkelse. Tilstanden er som ny Noe tegn til nedbrytning/svekkelse. Tilstanden er litt dårligere enn ny tilstand. Umiddlebare tiltak ikke nødvendig, men skadeutviklingen må overvåkes Utbredt tegn til nedbrytning/svekkelse. Tilstanden er betydelig dårligere enn ny tilstand. Tiltak må utføres ved første passende anledning Tilstanden er kritisk dårlig. Feilen må rettes før maskinen startes

29 Tilstandsbedømming Karaktersetting pr. komponent og målemetode Eksempel: Visuell inspeksjon av løse viklinger Karakter 1 2 Tilstand Ingen tegn til løse viklingselementer Lite omfang av løse viklingselementer 3 4 Utbredt omfang av løse viklingslementer. Distanseklosser og mellomlegg har falt ut. Surringer har løsnet eller falt av Stavene/spolene er løse i sporet

30 Tilstandsbedømming Karaktersetting pr. komponent/målemetode Eksempel: Banketest av sporkiler Karakter 1 2 Tilstand Alle kiler i alle spor er faste I enkelte spor er inntil 30 % av kilene løse. Alle endekiler er faste 3 Enkelte spor har sammenhengende løse kiler. Enkelte løse endekiler 4 Mange spor har sammenhengende løse kiler. Mange løse endekiler

31 Tilstandskontroll Skjema 3. Sta to rhus og blikkpa kke Ka ra kte re r: 1 = Som nytilstand ingen anmerkn. 2 = Normal aldring noe eldet 3 = Mindre avvik, se anmerkninger 4 = Betydelige skader, se anmerkn. 0 = Ikke tilgjengelig for inspeksjon Kontro llpunkt Ko ntroll Statorhus Sveiser, sprekker X 2 Statorhus O verflate, maling X 3 Fundamentbolter Fasthet bolter X 4 Blikkrygg Fasthet X 5 Blikkrygg Passrust - overflaterust X 6 Blikkrygg Renhet X 7 Blikkrygg Buckling X 8 Ventilasjonskana ler Tilsmussing X 9 Statortenner Fasthet X 10 Statortenner Passrust X 11 Statortenner O veropphetede punkter X 12 Statortenner Slagmerker mekanisk skade X 13 Pressfingre SS- side Press / passrust X 14 Pressfingre DS- side Press / passrust X 15 Deleskjøter statorhus Fasthet skruforbindelse X 16 Deleskjøter statorblikk Passrust i skjøter X 17 Deleskjøter statorblikk Tilstand isolasjon i skjøt X 18 Luftfør. skjermer SS- side Sprekker X 19 Luftfør. skjermer DS- side Sprekker X 20 Luftfør. skjermer SS- side Festeskruer faste og sikret 21 Luftfør. skjermer DS- side Festeskruer faste og sikret 22 23

32 Resultatet: Hva benyttes det til? Komponenter med svak karakter følges opp spesielt tilleggsmålinger/prøver hyppigere målinger reparasjon/utbedring Tilstandskarakterene lagres i et tilstandsarkiv eller i FDV-systemet. Ved å gjennomføre kontroll ved jevnlige intervaller kan tilstandsutviklingen registreres (trend) I EBL-prosjektet Verdiskapende vedlikehold benytter man tilstandskarakterene til å estimere restlevetid

33 Aktuelle spørsmål Vil periodiske tilstandskontroller redusere feil og havarier? Kunne de feil og havarier vi har sett vært oppdaget ved tilstandskontroll? Er de tilgjengelige metodene egnet til å oppdage en tilstand med høy feilrisiko? Er det mulig å estimere videre utvikling og tidspunkt for feil/havari basert på resultat fra tilstandskontrollen?

34 Tilstandskontroll - et effektivt og rimelig tiltak En analyse av feil og havarier og tilhørende årsaker viser at et betydelig antall (40-60%) kunne vært unngått ved planmessig oppfølging av tilstanden (= tilstandskontroll) ta aksjon når alvorlige forhold oppdages Tilstandskontroll kan forhindre uheldig skadeutvikling og feil

35 Tilstandskontroller: En naturlig del av vedlikeholdet Tilstandskontroller er et rimelig tiltak med stor gevinst Det er i eiers interesse at kritiske hovedkomponenter i en kraftstasjon underlegges en periodisk/planmessig tilstandskontroll for høyere driftsikkerhet Etabler et måleprogram og kom igang!

36 Syklus for periodisk/tilstandsbasert vedlikehold Årlig planleggingsmøte Hva skal utføres? Hvem skal gjøre det? Når skal det utføres? Anbefalinger for periodisk vedlikehold Syklus for planlagt vedlikehold 2 5 år Dette års vedlikeholdsprogram (aktiviteter og datoer) Utføre aktiviteter Tilstandskontroll Tiltak (reparasjoner, periodisk vedlikehold) Sjekklister for utstyr Tilstandsrapporter Hastetiltak (reparasjoner, midlertidige tiltak)

37 POWER SYSTEMS