detecção de espiras em curto do rotor - abraman.org.brabraman.org.br/newsletters/29cbmga/tt/tt...
Post on 06-Oct-2018
235 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Detecção de Espiras em Curto do Rotor
Off-line vs On-Line Off-line
• Unidade fora de serviço
• Custo moderado / alto
• Sem geração / processo
• Enrolamento frio
• Sem vibrações
• Fonte de alimentação para os testes requerida
On-line
• Unidade em serviço
• Baixo / zero custo
• Condições nominais presentes (tensão, temperatura e vibrações)
• Não requer equipamento extra
• Forças centrífugas presente
Máquinas Síncronas • Enrolamento do Rotor fornece campo magnético
• Enrolamentos fornecem ampere/turns focando a geração nominal do gerador/motor dentro dos limites máximos de tensão e temperatura
• Requerimentos mínimos de isolação elétrica
• Requerimentos mecânicos e térmicos severos
• Diâmetro do rotor até 20 metros, e o peso em centenas de toneladas
Tensão nas Espiras
• Grande Turbogerador: 5 a 15 volts por espira
• Turbogerador de 21.200 kVA, 3600 rpm: 0.52 volts por espira
• Hidrogerador de 63.000 kVA, 100 rpm: 0.16 volts por espira
• Motor de 800HP, 1200 rpm motor: 0.098 volts por espira
• A isolação da espiras está sujeita a altos transientes de tensão
Corte de seção em um gerador de 2 pólos
Corte de seção em um gerador de 4 pólos
Corte de seção em um gerador de 12 pólos
Processos de agentes deteriorantes do Enrolamento do Rotor
• Térmicos
• Ambientais
• Mecânicos
• Processo de deterioração usualmente tomam muitos anos antes da falha (ou mesmo décadas)
Forças Centrífugas
• A falha mecânica da isolação pode resultar de:
Forças centrífugas contínuas ou cíclicas durante a operação e partidas/paradas
• Estas forças podem causar falhas no enrolamento de:
Projeto ou bobinagem inadequada nos suportes entre-espiras, ou mesmo seu encolhimento relativo ao tipo de material utilizados, em unidades de enrolamentos com pólos salientes ou round
Surtos Repetitivos de Tensão
• Altos surtos de tensão poderão ser induzidos no enrolamento do rotor a partir de uma excitatriz estática
• Fenômeno que leva às falhas de isolação
Detection of Shorted Turns Off-line
• Testes CA de pole drop, IR
• RSO test
On-line
• Incremento das vibrações no mancal
• Incremento da excitação para obter o mesmo MVA
• Monitoramento do fluxo magnético no entreferro
Teste de “Pole Drop”
• Aplicar 120 Vca através do enrolamento de campo e medir a queda de tensão através de cada pólo
• Medir a impedance indutiva de 60 Hz de cada pólo afim de detectar pólos com menor espiras ativas, e assim menor indutância
• Pólos com níveis mais baixos que a média da atenuação de tensão podem ter espiras em curto
• Curtos podem desaparecer quando o rotor não estiver em giro, e vice versa
Monitoramento de Fluxo Magnético para Detecção de Espiras Curto-Circuitadas
• Método on-line
• Bem estabelecido no mercado para detectar espiras em curto no enrolamento round rotor field
• Uma sonda TF é instalada em um pacote do núcleo do estator para medir a tensão induzida do fluxo magnético na passagem de cada pólo pelo sensor
As Espiras do Rotor em Curto
• Indicam falha na isolação no rotor
• Resultam em maior perda elétrica – e assim reduzindo a potência e eficiência do gerador – ainda podem limitar a geração da unidade
• Podem resultar em desbalanceamento térmico e magnético, além de vibrações mecânicas uma vez que as espiras em curto estarão mais frias
Medições de Fluxo
• Um sensor de fluxo permanentemente instalado no entreferro da máquina é sensitivo à densidade de fluxo radial conforme o rotor passa pelo sensor
• A densidade de fluxo em cada ranhura é uma função do número de espiras ativas em cada ranhura, distocida pela densidade do fluxo do entreferro naquele ponto
• As espiras em curto, resultam na redução da propagação do fluxo na ranhura afetada
Dificuldades com os Testes Convencionais Portáteis
• O operador necessita estar presente para coletar dados em pontos específicos de carga
• A distorção do sinal radial de fluxo é mínima onde a curva da densidade de fluxo no entreferro atravessa através de zero – uma função de carga da máquina
• Devem então tomar múltiplas medições em diversas condições de carga do gerador para a máxima sensitividade a espiras em curto
A instalação do sensor Total Flux™ Probe Installation
Composição de sistema
Laptop ou
PC
RFA II/
Flux Trac II/
Guard
Alimentação
100-240
VAC
Sensor TF
instalado no
entreferro
Caixa Terminal
do Flux Probe
Fasor para o
Monitoramento
da rotação da
máquina
Análise de sinal
• Alta magnitude de resolução e conversão A/D em tempo real
• Medição do fluxo pólo a pólo
• Algoritmos desenvolvidos para reduzira influência do assimetria do rotor ou estator, variações do entreferro, etc.
• Caso seja esteja disponível um sensor para detectar a específica localização durante a rotação (o “key phasor”), então o número do pólo errático será identificado
-Comparar o pólo com a média de todos os pólos
-Comparar o pólo com seus adjacentes
-Comparar o pólo com os demais de mesma polaridade
Três algoritmos
Sinal de fluxo em pólos salientes
Alteração do Padrão de Fluxo
com as Alterações de
Carga
Estudo de Caso 1
Estudo de Caso 1 Comparar com a média Comparar com a adjacente
Comparação com entreferro
Gráfico de pólo em curto
Estudo de Caso 2
Estudo de Caso 2
Sumário
• Um sistema aperfeiçoado para detecção de espiras em curto do rotor foi desenvolvido
• Diagnósticos iniciais de curtos serão possíveis em qualquer carga, a partir de qualquer sensor de fluxo
• O uso de vários algoritmos eliminam a influência do entreferro variável nas medições de fluxo
• A detecção de espiras em curto também é possível em rotores irregulares de pólos salientes
OBRIGADO
Slot
N
Slot
N+1
Slot
N+2
Shorted TurnsP
rob
e O
utp
ut
Time
Pole A
Pole B
Which Slot is Which?
Zero crossing
Pole face
Lagging slots
Quadrature axis
top related