Soluciones por tipo de monitoreo
MONITOREO DE DESCARGA PARCIAL
La falla del aislamiento es una de las principales causas de paradas forzadas de generadores, motores, celdas de media tensión y transformadores de tipo seco, que provocan daños considerables y pérdida de ingresos.
Las descargas parciales (PD) son pequeñas chispas de corriente eléctrica que ocurren en el aislamiento eléctrico de alto voltaje en los devanados del estator siempre que hay pequeños espacios de aire o huecos dentro o sobre la superficie del aislamiento. A medida que el devanado del estator se deteriora por la vibración del devanado de la bobina en la ranura, el funcionamiento a altas temperaturas o la contaminación, aumenta la actividad de descarga parcial. Por lo tanto, el monitoreo de descargas parciales se puede utilizar para detectar las causas principales de falla del devanado del estator y generalmente brindar dos o más años de advertencia de una falla de la máquina.
El monitoreo de descargas parciales se puede realizar como una prueba de control de calidad fuera de línea durante paradas de la máquina o, más comúnmente, mediante monitoreo en línea durante condiciones normales de operación. Iris power proporciona sensores de descarga parcial (condensador de mica epoxi o acoplador de ranura del estator), instrumento de monitoreo y software de diagnóstico para monitorear las descargas parciales y comprender la verdadera condición del aislamiento.
MONITOREO DE VIBRACIONES
El monitoreo de la vibración del devanado del estator proporciona una advertencia avanzada sobre posibles fallas causadas por una mayor vibración con el aflojamiento del material aislante de bloqueo y refuerzo que se encoge con el envejecimiento.
Los devanados del estator del generador fuera del núcleo del estator se denominan devanados finales. El devanado final es de alto voltaje y requiere soporte contra vibraciones mecánicas impulsadas por fuerzas magnéticas y mecánicas. Los devanados finales de las máquinas están diseñados de manera que, en circunstancias normales, estas vibraciones estén lo suficientemente controladas como para evitar movimientos significativos. Sin embargo, el sistema de soporte del bobinado final puede deteriorarse debido a:
Aflojamiento del soporte del devanado final y de la estructura de amarre debido al envejecimiento mecánico y la expansión térmica.
Condiciones de resonancia cercanas a las fuerzas mecánicas primarias de frecuencia de rotación y al doble de la frecuencia de la línea de CA.
Movimiento relativo entre un componente y otro que puede desgastar el aislamiento de alto voltaje de las bobinas.
La vibración del devanado final puede provocar grietas en el aislamiento de la bobina/barra justo fuera de la ranura del estator y, en casos severos, puede causar grietas por fatiga en los conductores de cobre, lo que genera altas corrientes de arco. Con el tiempo, cualquiera de estos problemas puede provocar fallas a tierra en el devanado del estator.
MONITOREO DEL FLUJO DEL ROTOR (MÁQUINAS SINCRÓNICAS)
Las variaciones del flujo magnético del rotor son el resultado de la degradación del aislamiento del devanado del rotor por mecanismos como ciclos de carga, envejecimiento térmico y contaminación. Iris Power proporciona soluciones para medir el flujo magnético en el generador con el fin de planificar los requisitos de mantenimiento.
Monitoreo basado en la condición: flujo magnético del rotor
El monitoreo del flujo del rotor mediante sondas de flujo de entrehierro es el medio más poderoso para determinar si se han producido cortocircuitos entre espiras en el devanado del rotor de generadores y motores síncronos. Esta información es fundamental para planificar el mantenimiento, explicar las vibraciones anormales y verificar la integridad del rotor nuevo y rebobinado.
Un cortocircuito entre espiras es el mecanismo de falla del aislamiento del rotor más frecuente y puede resultar en:
- Desequilibrio térmico del polo del rotor, lo que provoca una mayor vibración mecánica.
- Desequilibrio magnético en el flujo que resulta en vibración mecánica.
- Incapacidad para alcanzar el MVA nominal para esa máquina
- Fallo del aislamiento de tierra del rotor
Iris Power proporciona soluciones de monitoreo de flujo que incluyen una sonda de flujo diseñada específicamente para la distancia del entrehierro entre el rotor y el estator que envía datos al instrumento y al software de diagnóstico.
El monitoreo de la vibración del devanado final mediante acelerómetros de fibra óptica proporciona un medio para advertir a los operadores cuando comienzan a ocurrir niveles de vibración peligrosos.
MONITOREO DEL BOBINADO DEL ROTOR – MOTORES DE INDUCCIÓN
El análisis de firmas actuales del motor detecta fallas en el devanado de la jaula del rotor en motores de inducción, incluidas barras rotas del rotor, anillos de cortocircuito agrietados y entrehierros desiguales.
Monitoreo basado en condiciones: análisis de firma actual
Las causas más comunes de fallas en los motores de inducción se deben a roturas en las barras del rotor o anillos en cortocircuito debido a la excentricidad del rotor. El análisis de firma de corriente (CSA) se utiliza para medir con precisión fallas en los rotores del motor de inducción a través de cambios en el campo magnético del rotor.
- El análisis de firma actual es una herramienta importante para prevenir:
- Barras rotas que causan daños en el núcleo del rotor debido a aumentos de temperatura y formación de arcos.
- Degradación prematura de los rodamientos debido a oscilaciones de par y velocidad en el rotor.
- Fallo del estator cuando las barras rotas del rotor pueden salirse de la ranura del rotor debido a las fuerzas centrífugas.
- Problemas de excentricidad del rotor debido a fuerzas magnéticas desequilibradas
Se basa en el principio general de que cualquier perturbación a la que se vea sometido el motor se manifestará como una señal eléctrica en la corriente del estator. Por ejemplo, una barra del rotor rota dará como resultado un campo magnético contrarrotacional, que se reflejará en la corriente del estator.
El análisis de firma de corriente se determina a partir del espectro de las señales incrustadas en la corriente del estator y, al comprender la dinámica de carga y del motor de inducción, es posible determinar la naturaleza de los problemas del rotor. Utiliza el hecho de que las barras rotas del rotor proporcionarán una firma reveladora en el espectro de frecuencia con líneas espectrales en armónicos del doble de la frecuencia de deslizamiento por encima y por debajo de la frecuencia fundamental de 50 Hz o 60 Hz. Suele ser de 1 a 2 Hz a cada lado de la frecuencia fundamental (dependiendo del deslizamiento). Tan pronto como la amplitud excede un cierto umbral determinado empíricamente (en relación con la amplitud del fundamental), indica que es probable que se produzca una condición de falla.
MONITOREO DEL ENTRE HIERRO
El monitoreo del espacio de aire en los generadores hidráulicos puede ayudar a identificar muchos problemas geométricos, incluyendo desalineación, desequilibrio magnético, giros en cortocircuito del rotor, movimiento de polos y estator flojos que, de otro modo, provocarían daños por calentamiento inducido magnéticamente o por fricción entre el rotor y el estator.
Monitoreo basado en la condición: monitoreo del entrehierro
El entrehierro es la distancia entre el diámetro exterior del rotor y el diámetro interior del estator. Monitorear el entrehierro en los generadores hidráulicos es importante ya que tanto el estator como el rotor pueden ser bastante flexibles y su forma y ubicación están influenciadas por las fuerzas operativas. Las condiciones descentradas o irregulares al menos reducirán la eficiencia operativa y, en casos más graves, pueden provocar daños por calentamiento inducido magnéticamente o provocar un roce entre el rotor y el estator.
El monitoreo en línea del entrehierro entre el rotor y el estator en un hidrogenerador puede proporcionar información significativa y oportuna sobre su condición física a medida que cambia con el tiempo y con diferentes condiciones de operación. Iris Power permite monitorear dinámicamente el estado durante el funcionamiento de la máquina. Se pueden identificar los problemas de espacio de aire y tomar medidas correctivas mucho antes de que falle.
La solución Iris Power incluye sensores capacitivos de entrehierro, instrumentos y software de diagnóstico. Además, la plataforma se puede ampliar para incluir el flujo magnético del rotor, así como la vibración del eje y los cojinetes para un sistema de monitoreo más completo de la geometría y las propiedades dinámicas de los generadores hidráulicos.
MONITOREO DE VIBRACIONES MECÁNICAS
Monitoreo en línea de la vibración del eje y de los cojinetes sirve para identificar diversos mecanismos de falla, incluidos desequilibrio, desalineación, holgura, desgaste de los cojinetes, fricción, problemas hidráulicos, problemas eléctricos, resonancia y excentricidad de las piezas giratorias antes de la falla.
Monitoreo basado en la condición: vibración mecánica
El monitoreo en línea de la vibración del eje y de los cojinetes en turbinas y generadores hidráulicos puede ayudar a identificar diversas condiciones indeseables, incluidos desequilibrio, desalineación, holgura, desgaste de los cojinetes, fricción, problemas hidráulicos, problemas eléctricos, resonancia y excentricidad de las piezas giratorias.
El Veski CoDiS (Sistema de Diagnóstico Computarizado) permite monitorear dinámicamente el estado durante el funcionamiento de la máquina. Los problemas de condición de la máquina que provocan vibraciones se pueden identificar y tomar medidas correctivas mucho antes de que falle. La plataforma se puede ampliar para incluir el flujo magnético del rotor y el entrehierro para un sistema de monitoreo más completo de la geometría y las propiedades dinámicas de los generadores hidráulicos.
MONITOREO DE TENSIÓN Y CORRIENTE DEL EJE
Monitoreo del eje para indicar alto voltaje y corriente en el motor o generador debido a un rendimiento deficiente de la conexión a tierra del eje antes de fallas en los rodamientos.
- Monitoreo basado en la condición: monitoreo de corriente y voltaje del eje
- Causas de fallas en los rodamientos en motores y generadores
El propósito del monitoreo del eje es indicar la presencia de altos niveles de voltaje o corriente en el eje del motor o del generador para detectar un desempeño deficiente del eje de conexión a tierra antes de que fallen los rodamientos.
El mal funcionamiento de una escobilla de puesta a tierra del eje es una de las razones más frecuentes para la acumulación de tensión y corriente en el eje. Durante el funcionamiento normal de las máquinas eléctricas, las tensiones CA y CC pueden ser inducidas en el eje, o creadas por los elementos giratorios de la turbina, conectados al mismo eje.
Otras causas clave incluyen:
Potencial aplicado al eje como resultado de una falla a tierra del devanado del rotor o picos causados por el sistema de excitación (picos de hasta 200 V).
Asimetría de los campos magnéticos causada por el diseño, los detalles de fabricación, las vueltas en cortocircuito del devanado del rotor o por grandes fallas en el núcleo del estator.
- Flujo generado por piezas de turbina y generador magnetizadas axialmente
- Efectos electrostáticos causados por vapor de turbina cargado o lubricantes.
- Importancia del monitoreo de corriente y voltaje del eje
Si los voltajes del eje son lo suficientemente altos, las corrientes del eje pueden causar arqueamiento entre el eje y el rodamiento. El arco eleva la temperatura lo suficiente como para hacer que el metal se vaporice y provoque picaduras en los cojinetes.
El monitoreo del voltaje del eje también brindará beneficios adicionales que pueden incluir:
- Evitar fallos mecánicos inesperados de los rodamientos mediante la identificación de escobillas de bajo rendimiento para su sustitución.
- Identificar la calidad de las reparaciones o mantenimiento de las escobillas.
- Priorizar el mantenimiento de las máquinas de su flota donde más se necesita
- Métodos para monitorear el voltaje y la corriente del eje
El monitoreo del eje en línea usando Guard II requiere la instalación permanente o modificación de 1 o 2 escobillas de voltaje. El monitor mide continuamente las señales de corriente y voltaje del eje para determinar tendencias y alertar cuando se requiere mantenimiento de conexión a tierra.
La instalación de GuardII se puede realizar sin apagar la unidad, pero la instalación de las escobillas de voltaje y la conexión a la escobilla de puesta a tierra del eje pueden requerir una parada dependiendo del tipo de escobilla instalada.
PRUEBAS SIN CONEXIÓN
Soluciones de prueba fuera de línea para determinar el estado de los devanados del estator, el núcleo del estator y el rotor en generadores y motores
Pruebas fuera de línea para monitoreo basado en condiciones
Iris Power proporciona una variedad de instrumentos de prueba para determinar la condición del devanado del estator, el núcleo del estator y los devanados del rotor en generadores de turbinas, generadores hidráulicos y motores.
Descargue el folleto de soluciones de pruebas fuera de línea
Productos
