Generators faseubalance diagnosticeret, sparer virksomheden for 1 mio. kr.

Beskrivelse

Placering: Vermont Yankee atomkraftværk

Anlægsudstyr: 50 HK, 3600 RPM, 480 Volt, Open Drip Proof, kølepumpemotor

Påvirkede systemer: Køling af 500 MW generatorlejer

Omkostninger ved fiasko: 1.000.000

Besparelser: >$1.000.000

En 50 HK, 3600 RPM, delta-tilsluttet elmotor blev installeret og rotationen kontrolleret på Vermont Yankee-generatorens lejekølepumpe. Den var en af to motorer og ville kun blive sat i drift, hvis den primære motor svigtede. Da den primære svigtede, blev motoren sat i drift. Det blev bemærket, at der var en 11% (p-p) strømubalance med en mindre end 0,5% spændingsubalance. Motoren udviste også en 120 Hz vibration (elektrisk) og havde en for høj driftstemperatur, selvom spidsstrømmen viste, at motoren kørte ved 90% belastning.

Indledende målinger

En ALL-TEST III™ blev brugt til at bestemme faseubalancen, med resultater på 000, -016 og -016 (% ubalance) fase til fase, når rotoren blev forskudt til den maksimale ubalance på hver fase. Yderligere to motorer af samme model og med lignende serienumre blev udvalgt til gennemgang og testet med både ALL-TEST IV PRO™ 2000 og ALL-TEST III™. De resulterende faseubalancer og rotortests blev evalueret (figur 1 og tabel 1 er eksempler på de fælles resultater):

Ubalancen viste sig at være påfaldende og relateret til den ubalancerede strøm, vibrationer og opvarmning af motoren. Mulighederne blev udforsket lige fra strømkvalitet til kalibrering af testudstyr. Alle var tilfredsstillende.

Næste trin

Motorproducenten blev kontaktet og bemærkede, at der blev foretaget procesændringer på et bestemt sted for større koncentrisk viklede maskiner. I en motor af denne størrelse og hastighed krøller det første sæt koncentriske spoler (en fase) under de følgende faser, hvilket reducerer udstyrets viklingsudseende og mekaniske styrke. For at bekæmpe det problem besluttede producenten at øge størrelsen på det første sæt spoler i deres automatiserede proces (første fase), som tilfældigvis også er længst væk fra rotoren. Det gør det muligt at få spoleenderne frem uden at skulle foretage ændringer på spolerne efter spolingen. Der blev ikke udført dynamometertest, fuld belastningstest eller andet på motordesignet ud over en impedanstest med påtrykt spænding, som “opfyldte designkravene”. Elektrisk set påvirkes induktansen direkte af afstanden fra rotoren, antallet af ledere og spolens dimensioner. Forbedringen af motorens fremstillingsproces forårsagede ubalancen.

Motorer fra andre producenter blev evalueret og viste sig at have balancerede viklinger. Men flere nye motorer viste sig at have hulrum i rotorstøbningen, som ville påvirke motorens evne til at producere drejningsmoment.

Vermont Yankee Nuclear har nu implementeret et program til at teste alle indkommende kritiske elektriske motorer før godkendelse ved hjælp af en kombination af ALL-TEST III™ og ALL-TEST IV PRO™ 2000.

Undgåelse af omkostninger

Generatoren skulle have været slukket inden for to minutter efter den anden motorfejl. Nedlukningen af nødgeneratoren kan have forårsaget skader på generatorens lejer og en uplanlagt strømafbrydelse. Omkostningsbesparelsen blev anslået til langt over 1.000.000 dollars ved at opdage fejlen. Efterfølgende opdagelse af lignende motorforhold gennem nye og reparerede motorer har fortsat retfærdiggjort det indgående test- og inspektionsprogram.

Konklusion

Nye og reparerede elmotorer er ikke immune over for defekter. Disse defekter kan være resultatet af produktions-/reparationsfejl eller designfejl. Et program for indgående inspektion med både ALL-TEST III™ og ALL-TEST IV PRO™ 2000 vil identificere disse potentielt kostbare fejl, før udstyret installeres.