고전압 모터 및 발전기의 사전 유지보수

고전압(HV) 모터 및 발전기, 특히 중요한 산업 애플리케이션의 사전 유지보수에서 중요한 요소는 고정자 권선의 상태 평가 및 잔여 기대 수명입니다. HV 모터와 발전기는 일반적으로 맞춤 제작되며 예기치 않은 장애가 발생할 경우 신속하게 교체할 수 없습니다. 즉, 수정 유지 관리에 매우 많은 시간이 소요되며 운영자는 장기간에 걸쳐 비용이 많이 들고 예상치 못한 가동 중지 시간을 경험할 수 있습니다.

그러한 문제를 어떻게 예측하고 피할 수 있습니까?

상태 평가:

고정자 권선 절연 상태에 대한 유용한 정보를 수집하기 위해 다양한 테스트 및 검사 방법이 사용됩니다. 예를 들어 DC 테스트는 측정된 IR(절연 저항) 및 PI(편극 지수)를 기반으로 권선의 청정도를 확인하는 데 도움이 됩니다. 그러나 실제로는 허용 가능한 IR 및 PI 값에도 불구하고 권선에서 오염이 여전히 관찰될 수 있는 것으로 나타났습니다.

IR/PI 및 탄젠트 델타 측정과 같은 기존 측정은 의미 있는 정보를 도출하기 위해 측정된 값 추세에 의존합니다. 이는 주기적인 측정이 필요하며, 측정할 때마다 측정 조건이 동일해야 함을 의미합니다. 전력 품질과 같은 측정 조건의 변경은 추세를 변경하고 무의미하게 만들 수 있습니다.

대형 모터 및 발전기 고장:

정격 2MW 이상의 대형 모터 및 발전기는 고전력용으로 설계되었으며 저전력 설계보다 권선 고장 비율이 상대적으로 더 높습니다. IEEE 조사의 수치에 따르면 정상 작동 중에 감지된 모든 오류의 33%는 고정자 권선과 관련이 있습니다. 그러나 유지 보수 또는 테스트 중에 감지된 장애에 대한 해당 수치는 8%에 불과합니다.

이 설문조사는 고정자 권선 절연 문제를 사전에 식별하기 위한 기존 측정 및 검사 방법의 큰 격차를 명확하게 강조합니다.

TEAM 스트레스 및 기대 수명:

단열재 상태 또는 남은 수명에 대한 평가를 시도하기 전에 먼저 단열재에 영향을 미치는 스트레스를 이해하는 것이 중요합니다. 모든 측정 방법 또는 검사는 정확한 예측을 할 수 있도록 모든 응력 관련 측면을 다룰 수 있어야 합니다.

주어진 시간에 고정자 권선 절연에 작용하는 다양한 유형의 응력은 TEAM(열, 전기, 주변 및 기계)으로 분류될 수 있습니다.

모터 및 발전기에 대한 모든 수명 주기 관리 접근 방식의 핵심은 TEAM 응력 및 절연 강도가 시간에 따라 어떻게 변하고 장치 재료에 미칠 수 있는 영향을 이해하는 것입니다.

고정자 권선 절연의 열화는 시간이 지남에 따라 응력과 강도가 어떻게 변하는지 보여주기 위해 두 개의 곡선을 사용하여 일반적인 용어로 설명할 수 있습니다.

응력 곡선은 과도 현상과 같은 불규칙한 조건을 포함하여 작동으로 인해 권선 절연체에 결합된 부하를 보여줍니다. 강도 곡선은 작동 조건과 노화가 권선 절연 강도에 미치는 영향을 보여줍니다. 이 두 곡선이 서로 교차할 때 실패가 발생합니다.

시기 적절한 분석을 통해 고정자 권선의 잔여 수명을 예측할 수 있으며 조기 고장과 비용이 많이 드는 계획되지 않은 다운타임을 방지하기 위해 사전 유지보수 일정을 잡을 수 있습니다. 원래의 잔류 수명과 유지 관리 조치로 인한 수명 증가에 대한 지식은 응력 및 강도 곡선이 예기치 않게 만나지 않도록 합니다.

측정:

고정자 권선 절연체의 잔류 수명을 과학적으로 예측하려면 여러 단계를 거쳐야 합니다.

모터 또는 발전기의 미래 전망을 분석하기 전에 현재 상태를 결정해야 합니다. 이를 위해서는 작동 시간, 부하, 시작 횟수, 듀티 사이클, 온도, 유지 보수 이력 등과 같은 기본 매개변수에 대한 지식이 필요합니다. 이러한 모든 요소는 상태 평가/예상 수명에 영향을 미치므로 수집하여 분석에 포함해야 합니다.

그러나 사양 시트와 모터 또는 발전기 로그에서 모든 데이터를 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 고정자 권선 절연체는 노화 과정의 여러 단계에서 측정을 통해서만 탐색할 수 있는 특성을 가지고 있습니다. 강력하게 권장되는 4가지 측정은 다음과 같습니다.

<울>

PDCA – 분극 탈분극 전류 분석

TDCA – 탄젠트 델타 커패시턴스 분석

부분 방전 분석

NLIBA – 비선형 절연 거동 분석

PDCA는 일반적으로 사용되는 절연 저항(IR) 및 편광 지수(PI) 측정보다 훨씬 더 많은 정보를 제공합니다. PDCA는 권선 절연체가 초기에 충전된 후 저전류 미터를 통해 접지로 방전되는 DC 방식입니다.

이러한 측정에서 권선 절연에 대한 전하 저장 값을 도출하고 이를 정상 조건의 기준 값과 비교할 수 있습니다. 이를 통해 PI와 IR만 활용했을 때보다 더 포괄적인 분석이 가능하고 오염도가 높은 권선에서도 만족스러운 값을 얻을 수 있다. PDCA는 모터 또는 발전기 절연 내 전하 저장의 양과 위치에 대한 아이디어를 제공하고 권선 표면의 오염을 식별합니다. 또한 노화 및 헐거움을 포함하여 권선 절연 상태에 대한 추가 정보를 제공합니다.

1페이지의 경우를 참조하면 IR, PI 값은 각각 2205MOhms와 4.79로 정상이었다. 그러나 권선에서 심각한 오염이 관찰되었습니다.

PDCA 값은 아래와 같이 측정되었습니다.

<울>

1분기 – 78.68%(7%)

2분기 – 65.49%(10%)

3분기 – 128.56%(20%

PDCA 값은 오염의 존재를 분명히 보여주었지만 기존의 IR/PI 값은 이를 포착할 수 없었습니다.

권선을 청소하고 PDCA 결과를 반복하는 측정을 다시 수행했습니다.

청소 후:

IR – 32464Mohm(> 100)

PI – 5.63 (> 2)

1분기 – 7.84%(7%)

2분기 – 8.84%(10%)

3분기 – 8.86%(20%)

TDCA의 AC 측정, 부분 방전 분석 및 NLIBA는 절연체의 부피에 대한 자세한 정보를 제공하는 반면 DC 측정은 절연체의 표면 상태에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

분석:

수집된 데이터와 함께 위의 정보를 사용하여 다음 단계는 고정자 권선 절연 상태 및 남은 수명 추정에 대한 전체 그림을 얻는 것입니다. 다양한 기계에서 수행된 과거 수천 건의 측정 데이터 베이스는 최종 분석에 귀중한 지원을 제공합니다.

이것은 고정자 권선의 상태를 결정하고 응력을 계산하며 예상 잔여 수명을 추정하기 위한 견고한 기초를 제공합니다.

가치 극대화: 응력의 모든 측면을 고려하고 올바른 측정 프로세스를 따르면 고정자 권선 절연 수명을 정확하게 예측할 수 있어 가동 시간을 늘리고 유지 보수 비용을 줄이는 데 기여합니다.

이 기사는 Baldor Electric Company의 Vijay Anand가 작성했습니다. Vijay는 Baldor의 상태 모니터링 및 진단 지역 제품 전문가입니다.

J/E는 Baldor의 공인 총판입니다. 베어링, 기어, pt 부품 등의 제품을 취급하고 있습니다. 제품에 대한 문의는 연락처 페이지로 이동하거나 [email protected]으로 이메일을 보내주십시오.