Tilstandskontroll og Vibrasjonsmåling

Transkript

1 Tilstandskontroll og Vibrasjonsmåling Løsninger og erfaringer fra Norske Kraftstasjoner Ved Tom Rygh

2 Vibrasjon ett av flere måleparameter Maskinvibrasjon Oppretting Smøreoljeanalyse Strømanalyse Infrarød termografering Lagertemperatur

3 Hvorfor skal en bry seg om maskinvibrasjoner? Det er opplagt at en maskin ikke vil gå uendelig. En eller annen gang vil den feile p.g.a. slitasje, og det som ofte ryker, er lageret, fordi alle kreftene i maskinen blir tatt opp gjennom lageret

4 Det er da så enkelt at: Lave (dynamiske krefter )vibrasjonsverdier resulterer i økt maskinlevetid

5 Vibrasjonsamplitude kan uttrykkes i: Strekning(µm) Hastighet(mm/s) Akselerasjon(m/s²)

6 Sensorer Hastighetssensor Avstandsprober Akselerometer

7 Hastighetssensor Blir ikke brukt like mye i dag som tidligere Har bevegelige deler, lavere levetid. Blir brukt til lav frekvente målinger Selv induserende

8 Avstandsprobe Relativ vibrasjonsmåling Brukes på glidelagrede maskiner. To mulige signaler ut : Statisk GAP (Avstandsmåling) og dynamisk vibrasjons signal.

9 Akselerometer Teknologien gjør at vi dag kommer mye lavere i frekvens. Billige sensorer med lang levetid. Absolutt måling, har sin egen referanse masse.

10 Monterings alternativer

11 Typiske skadelige forhold som reduserer maskinens levetid: Ubalanse Opprettingsfeil Koplingsfeil Bøyd aksel Løshet (bolter, lager, rotorer ect) Elektriske feil Resonans Lagerfeil Driftsparametere (trykk, temp, mengde etc..)

12 Utstyr for fast montasje

13 Vi kan dele utstyret for fast montasje opp i to hovedgrupper: Maskinvern/feildetektering Tilstandskontroll. Maskinvernet stadfester feil og varsle operatør om maskinfeil eller stenge den ned ved farlige/skadelige hendelser Tilstandskontroll er en teknikk for å stadfeste feil, samt varsle og identifisere for operatøren, årsaken til maskinfeil Ekspertise Kostnad Opplæring/ Effektivitet Oppstart Maskinvern/Feildeteksjon lav lav kort høy Tilstandskontroll høy høy lang meget høy

14 Online Vibrasjonsmåling Trending av vibrasjonsnivå er en enkelform for tilstandskontroll Følger vibrasjonens utvikling over tid Måle totalnivå i med mm/s Ingen ekspertise, følger maskinnormer

15 Online Vibrasjonsmåling ISO Standard Standard VDI2059 Smax verdier

16 Online Vibrasjonsmåling Fordeler med trending Meningsfull tidligvarsling Erstatter manuell kontroll Utviklingen av vibrasjonens totalnivå gir nok veiledning for operatøren Endring i vibrasjonsnivå over tid på en eller flere maskinenheter, vil rette mer operatøroppmerksomhet mot disse.

17 Online Vibrasjonsmåling Når er vedlikehold nødvendig? Endring i vibrasjonsnivået oppnådd grenseverdier Retningslinjer for maskinklassen

18 Online Vibrasjonsmåling Måling av vibrasjon basert på totalnivå er en forenklet form for tilstandskontroll Praktisk og kosteffektivt

19 Vibrasjonsmåling Vibro-Meter Meter VM600 Rack Vibro-Meter VM600 Bakside Vibro-Meter VM600 Front

20 Vibrasjonsmåling Vann Kraft Vibro-Meter Meter VM600

21 Vibrasjonsmåling Større turbiner Standard oppsett per aggregat Avstands prober på alle lager i både X og Y retning Her tar vi ut Smax. Som er produktet av x og y uansett retning 1 stk akselerometer per lager. Absolutt måling for å plukke opp maskinvibrasjoner som ikke avstands probene tar Avstands prober på aksiell bevegelse. Denne sensoren har dynamisk område på 10-20mm. I tillegg har vi en avstandsprobe som gir turtall og som brukes som fase referanse

22 Vibrasjonsmåling Større turbiner Andre sensorer Airgap, måler avstanden mellom stator og rotor på generator. Fluxprobe, Måler polflux variasjoner Temperatursensorer blir brukt mange steder på aggregatet kjøling, lager etc.

23 Vibrasjonsmåling Vibro-Meter VM600 System

24 Bilder fra installasjoner eggskap med vingramme

25 Bilder fra installasjoner aksiden av ack med edundant penningsforsyn ng

26 Bilder fra installasjoner ack montert i ulvskap med c, skjerm og astatur

27 ack montert i ulvskap

28 Bilder fra installasjoner ensorer på urbinlager

29 Vibrasjonsmåling Vannkraft Andre enkle vern Vibro-meter Slim Line 1U høyde, 4 kanaler Power Supply STI CMCP500 serien 1 kanal Sensonics Spyder 8 kanaler

30 Vibrasjon Stasjonært utstyr: Vibro-Meter VMU 100, 1 kanal Aksel: 1 xctc AC 210-2A/030Z/ 1xCTC AC 102-2A/030Z PLS 2x rele utg. for 1x analog RS 485 Alarm eller trip 4-20mA utgang Modbus Håndholdt utstyr/sw: X-Viber inkl. akselrometer SpectraPro analyse program for X-Viber Koples til BNC output fra VMU 100 for oppsamling av rådata for eventuell FFT analyse i SpectraPro USB fra X-Viber til PC

31 Vibrasjon PLS Analog 4-20mA utgang Stasjonært utstyr: Aksel: CTC LP202-xxx-2A/030-Z eller sidemontert LP204-XXX-2A/030Z Kun for tilkopling til PLS eller andre type styringer. Trip og trending må gjøres i PLS. Ingen mulighet for analyse av frekvens spekter/fft.

32 Erfaring fra en kraftstasjon Feilen ble oppdaget ved at vibrasjonene økte på øvre og nedre styrelager fra normalt nivå på ca 100um til um. Tilnærmet ingen økning på turbinlageret. Økningen skjedde i løpet av en ukes tid og var stadig stigende da det ble besluttet å feilsøke aktivt. Maskinen ble kjørt på forskjellige laster og med forskjellig spenning (som er det samme som å variere den reaktive produksjonen). Dette viste klar sammenheng mellom spenning og vibrasjon, men veldig liten sammenheng mellom aktiv produksjon og vibrasjon. Når generatoren ble avmagnetisert, falt vibrasjonsnivået som en stein fra nesten 300 til 100um. Dette gjorde at vi konkluderte med skade på isolasjon på poler i rotor. Det ble så montert en flux-probe (ofte kall Hall-sonde eller Hall-probe) i luftgapet. Maskinen ble så magnetisert opp til nominell spenning og det ble gjort ett transient opptak av signalet fra flux-proben. Det er vanskelig å tolke ett slikt signal, fordi utslagene på de polene med skade på isolasjonen er veldig likt det fra en pol som er helt i orden. Reduksjonen i flux kan være så lite som 1% på en skadet pol. I tillegg vil forandringen i fluxen på en pol, påvirke nivået på nabo-polene, siden hele rotor arbeider som en samlet enhet og alltid vil opprette en magnetisk balanse. Det ble lokalisert forandring i pol-fluxen på 5 poler som ble demontert og sendt til reparasjon..

33 Noen Referanser E-CO Vannkraft Aurland 675MW fordelt på 3 peltonturbiner Hol 1 240MW fordelt på 4 francisturbiner Sira-Kvina Kraftselskap Duge Kraftverk 200MW fordelt på 2 reversible francisturbiner Tonstad Aggregat 5 210MW på 1 francisturbin Statkraft Svartisen 350MW på en francisturbin Aura 290MW fordelt på 7 peltonturbiner Øvre Røssåga 187MW fordelt på 3 francisturbiner Jukla 40MW på 1 francisturbin Mauranger 260MW fordelt på 2 peltonturbiner Elkem Sønnå 272MW fordelt på 3 francisturbine Jørpeland Kraft Jøssang 65MW på 1 francisturbin Agder Energi Kjøsnesfjorden 56MW på 1 francisturbin

34 Noen Referanser Løvenskiold Fossum Flittig Kraftstasjon 4.3MW Fossum Kraftstasjon 0.75MW Fritzøe Kraftverk 3.3MW Slettevann Kraftstasjon Sira-Kvina Kraftselskap Tjørhom 120MW Øvrige Tveiteåno 1.3MW Lappvik Vatne 2.5MW Jøssingfjord 4MW Brandåa 4.1MW Roskrepp 50MW Reinskar 2 x 9MW Kuråsfossen 2 x 6MW

35 Trending av vibrasjonsnivå! OFFLINE

36 Offline Vibrasjonsmåling Databasen:

37 Offline Vibrasjonsmåling Trend visning og Spektrum

38 Offline Vibrasjonsmåling Spektrum med lagerskade frekvenser

39 FFT Analyse FFT betyr Fast Fourier Transform (frekvens spektrum) Utviklet på Napoleons tid av matematikeren Fourier, han ut utviklet en matematisk teori for oppdeling av kompliserte signaler i sine frekvens komponenter. FFT er enkelt sagt et stort antall band pass filter FFT brukes i feil søking på maskiner som har vibrasjons nivåer som er høyere en ønsket.

40 Maskinvibrasjon består av: Lavfrekvente vibrasjoner (følbare) Typisk Hz

41 Maskinvibrasjon består av: Høyfrekvente vibrasjoner (hørbare) Typisk Hz

42 UBALANSE

43 OPPRETTINGSFEIL

44 Offline Vibrasjonsmåling Trend visning og rapportering

45 Takk for oppmerksomheten