Niezrównoważenie faz generatora zdiagnozowane, oszczędza firmie 1M

Opis

Lokalizacja: Elektrownia jądrowa Vermont Yankee

Wyposażenie zakładu: 50 HP, 3600 RPM, 480 Volt, Open Drip Proof, silnik pompy chłodzącej

Systemy objęte awarią: Chłodzenie łożysk generatora 500 MW

Koszt niepowodzenia: 1 000 000 USD

Oszczędności: >$1,000,000

Zainstalowano silnik elektryczny o mocy 50 KM, 3600 RPM, połączony w trójkąt i sprawdzono obroty pompy chłodzącej łożyska generatora Vermont Yankee. Był to jeden z dwóch silników i był uruchamiany tylko w przypadku awarii silnika głównego. Gdy zawiódł silnik pierwotny, silnik został włączony. Zauważono, że występowała 11% (p-p) asymetria prądu przy mniej niż 0,5% asymetrii napięcia. Silnik wykazywał również wibracje o częstotliwości 120 Hz (elektryczne) i miał nadmierną temperaturę roboczą, chociaż prąd szczytowy wskazywał, że silnik pracował przy 90% obciążenia.

Wstępne odczyty

ALL-TEST III™ został użyty do określenia niewyważenia faz, z wynikami 000, -016 i -016 (% niewyważenia) faza do fazy, gdy wirnik został przesunięty do szczytowego niewyważenia na każdej fazie. Dwa dodatkowe silniki tego samego modelu i o podobnych numerach seryjnych zostały wybrane do przeglądu i przetestowane przy użyciu zarówno ALL-TEST IV PRO™ 2000, jak i ALL-TEST III™. Oceniono powstałe niewyważenia faz i testy wirnika (rysunek 1 i tabela 1 to przykłady wspólnych wyników):

Stwierdzono, że niewyważenie jest uderzające i związane z niezrównoważonym prądem, wibracjami i nagrzewaniem się silnika. Zbadano różne możliwości, od jakości zasilania po kalibrację sprzętu testowego. Wszystkie były zadowalające.

Następny krok

Skontaktowano się z producentem silników i zauważono, że w konkretnej lokalizacji wprowadzono zmiany procesu dla większych maszyn z uzwojeniem koncentrycznym. W silniku o takim rozmiarze i prędkości pierwszy zestaw koncentrycznych cewek (jedna faza) zwija się pod kolejnymi fazami, zmniejszając wygląd uzwojenia i wytrzymałość mechaniczną urządzenia. Aby zwalczyć ten problem, producent podjął decyzję o znacznym zwiększeniu rozmiaru pierwszego zestawu cewek w swoim zautomatyzowanym procesie (pierwsza faza), który również znajduje się najdalej od wirnika. Pozwala to na pojawienie się końcówek cewek bez konieczności dokonywania modyfikacji po nawinięciu cewek. Konstrukcja silnika nie została poddana żadnym testom na dynamometrze, testom pod pełnym obciążeniem ani innym testom, poza testem impedancji przyłożonego napięcia, który “spełnił wymagania projektowe”. Z elektrycznego punktu widzenia indukcyjność zależy bezpośrednio od odległości od wirnika, liczby przewodników i wymiarów cewki. Ulepszenie procesu produkcji silnika spowodowało niewyważenie.

Oceniono silniki innych producentów i stwierdzono, że mają one zrównoważone uzwojenia. W kilku nowych silnikach stwierdzono jednak ubytki w odlewie wirnika, które wpływały na zdolność silnika do wytwarzania momentu obrotowego.

Vermont Yankee Nuclear wdrożyło obecnie program testowania wszystkich przychodzących krytycznych silników elektrycznych przed odbiorem przy użyciu kombinacji ALL-TEST III™ i ALL-TEST IV PRO™ 2000.

Unikanie kosztów

Generator musiałby wyłączyć się w ciągu dwóch minut od drugiej awarii silnika. Awaryjne wyłączenie generatora mogło spowodować uszkodzenie łożysk generatora i nieplanowaną przerwę w dostawie prądu. Szacuje się, że wykrycie usterki pozwoliło uniknąć kosztów w wysokości ponad 1 000 000 USD. Późniejsze wykrycie podobnych stanów silników w nowych i naprawionych silnikach nadal uzasadnia program testów i inspekcji.

Wniosek

Nowe i naprawiane silniki elektryczne nie są odporne na usterki. Wady te mogą być wynikiem błędów produkcyjnych/naprawczych lub błędów projektowych. Program kontroli przychodzących przy użyciu ALL-TEST III™ i ALL-TEST IV PRO™ 2000 pozwoli zidentyfikować te potencjalnie kosztowne awarie przed instalacją sprzętu.