Maintenance proactive des moteurs et générateurs haute tension

L'évaluation de l'état et l'espérance de vie restante des enroulements du stator sont un facteur crucial dans la maintenance proactive des moteurs et générateurs haute tension (HT), en particulier ceux des applications industrielles critiques. Les moteurs et générateurs HT sont généralement fabriqués sur mesure et ne sont pas rapidement remplaçables en cas de panne inattendue. Cela signifie que la maintenance corrective prend beaucoup de temps et que l'opérateur peut subir de longues périodes d'arrêt coûteux et imprévus.

Comment de tels problèmes peuvent-ils être prédits et évités ?

Évaluation de l'état :

Divers tests et méthodes d'inspection sont utilisés pour recueillir des informations utiles sur l'état de l'isolation des enroulements du stator. Un test DC par exemple permet de vérifier la propreté de l'enroulement en fonction de l'IR (résistance d'isolement) et du PI (indice de polarisation) mesurés. Cependant, dans la pratique, il a été constaté qu'une contamination pouvait encore être observée dans un enroulement malgré des valeurs IR et PI acceptables.

Les mesures traditionnelles telles que les mesures IR/PI et Tan delta dépendent des tendances des valeurs mesurées pour extraire toute information significative. Cela implique que des mesures périodiques doivent être effectuées et que la condition de mesure doit être la même au moment de chaque mesure. Tout changement dans les conditions de mesure, comme la qualité de la puissance, peut changer la tendance et la rendre inutile.

Pannes de gros moteurs et générateurs :

Les gros moteurs et générateurs d'une puissance nominale de 2 MW et plus sont conçus pour une puissance élevée et présentent une proportion relativement plus élevée de défaillances d'enroulement que les conceptions à faible puissance. Sur la base des chiffres d'une enquête IEEE, 33 % de toutes les défaillances détectées pendant le fonctionnement normal sont liées à l'enroulement du stator. Cependant, le chiffre correspondant pour les défaillances détectées lors de la maintenance ou des tests n'est que de 8 %.

Cette enquête met clairement en évidence les grandes lacunes des méthodes de mesure et d'inspection existantes pour identifier de manière proactive les problèmes d'isolation des enroulements de stator.

 

Stress de l'ÉQUIPE et espérance de vie :

Avant d'essayer de faire une évaluation sur la santé de l'isolation ou sa durée de vie restante, il est important de comprendre d'abord les contraintes qui les influencent. Toute méthode de mesure ou d'inspection doit pouvoir couvrir tous les aspects liés au stress afin de faire une prédiction correcte.

Les différents types de contraintes qui agissent sur l'isolation des enroulements du stator à un moment donné peuvent être classés en TEAM :thermique, électrique, ambiant et mécanique.

Au cœur de toute approche de gestion du cycle de vie des moteurs et des générateurs se trouve la compréhension de la façon dont les contraintes de TEAM et la résistance de l'isolation varient dans le temps et leurs effets possibles sur le matériau de l'appareil.

La dégradation de l'isolation de l'enroulement du stator peut être décrite en termes généraux en utilisant deux courbes pour démontrer comment la contrainte et la résistance changent au fil du temps.

La courbe de contrainte montre la charge combinée sur l'isolation de l'enroulement résultant de son fonctionnement, y compris les conditions irrégulières telles que les transitoires. La courbe de résistance montre comment les conditions de fonctionnement et le vieillissement influencent la résistance de l'isolation de l'enroulement. L'échec se produit lorsque ces deux courbes se croisent.

Une analyse en temps opportun permet de prévoir la durée de vie résiduelle de l'enroulement du stator et une maintenance proactive peut alors être programmée pour éviter une défaillance prématurée et des temps d'arrêt imprévus coûteux. La connaissance de la durée de vie résiduelle d'origine et de l'augmentation de la durée de vie créée par les mesures de maintenance garantit que les courbes de contrainte et de résistance ne se rencontreront pas de manière inattendue.

Mesures :

Prédire scientifiquement la durée de vie résiduelle d'une isolation d'enroulement de stator implique un certain nombre d'étapes.

Avant toute analyse des perspectives d'avenir d'un moteur ou d'un générateur, son état actuel doit être déterminé. Cela exige la connaissance des paramètres de base tels que les heures de fonctionnement, la charge, le nombre de démarrages, le cycle de service, les températures, l'historique de maintenance, etc. Tous ces facteurs ont un impact sur l'évaluation de l'état/l'espérance de vie et doivent être collectés et inclus dans l'analyse.

Cependant, toutes les données ne sont pas disponibles dans les fiches techniques et les journaux de moteurs ou de générateurs. Une isolation d'enroulement de stator, à différentes étapes du processus de vieillissement, a des propriétés qui ne peuvent être explorées que par des mesures. Quatre mesures qui sont fortement recommandées sont :

• PDCA – Analyse du courant de dépolarisation de polarisation
• TDCA - Analyse de capacité Tan delta
• Analyse des décharges partielles
• NLIBA – Analyse du comportement de l'isolation non linéaire

Le PDCA fournit beaucoup plus d'informations que les mesures de résistance d'isolement (IR) et d'indice de polarisation (PI) les plus couramment utilisées. Le PDCA est une méthode CC dans laquelle l'isolation de l'enroulement est initialement chargée puis déchargée via un compteur à faible courant vers la terre.

A partir de ces mesures, il est possible de déduire une valeur de stockage de charge pour l'isolation des enroulements et de la comparer aux valeurs de référence pour des conditions normales. Cela permet une analyse plus complète que si seuls PI et IR étaient utilisés et la méthode peut fournir des valeurs satisfaisantes même avec des enroulements fortement contaminés. Le PDCA donne une idée de la quantité et de l'emplacement du stockage de charge dans l'isolation du moteur ou du générateur et identifie la contamination sur la surface d'enroulement. Il fournit également des informations supplémentaires sur l'état de l'isolation de l'enroulement, y compris le vieillissement et le desserrage possibles.

En se référant au cas de la page 1, les valeurs IR, PI étaient respectivement de 2205 MOhms et 4,79, ce qui était normal. Cependant, une grave contamination a été observée dans l'enroulement.

Les valeurs PDCA ont été mesurées comme ci-dessous :

• T1 - 78,68 % (7 %)
• T2 - 65,49 % (10 %)
• T3 – 128,56 % (20 %

Les valeurs PDCA montraient clairement la présence de contamination alors que les valeurs IR/PI traditionnelles n'étaient pas capables de la détecter.

L'enroulement a été nettoyé et des mesures ont été prises à nouveau, ce qui a réitéré les conclusions du PDCA.

Après nettoyage :

IR – 32464 Mohm (> 100)

PI – 5,63 (> 2)

T1 – 7,84 % (7 %)

T2 – 8,84 % (10 %)

T3 – 8,86 % (20 %)

Les mesures AC de TDCA, Analyse de décharge partielle et NLIBA donnent plus d'informations sur le volume de l'isolation tandis que les mesures DC fournissent plus de détails sur l'état de surface de l'isolation.

Analyse :

Avec les informations ci-dessus en main ainsi que les données collectées, l'étape suivante consiste à obtenir une image globale de la santé de l'isolation des enroulements du stator et de l'estimation de la durée de vie restante. La base de données de plusieurs milliers de mesures effectuées sur diverses machines fournit un support précieux dans l'analyse finale.

Cela offre une base solide pour déterminer l'état d'un enroulement de stator, effectuer des calculs de contrainte et estimer la durée de vie résiduelle attendue.

Maximiser la valeur : En prenant en compte tous les aspects des contraintes et en suivant des processus de mesure corrects, une prédiction précise de la durée de vie de l'isolation de l'enroulement du stator est possible, ce qui contribue à augmenter la disponibilité et à réduire les coûts de maintenance.

Cet article a été écrit par Vijay Anand de la Baldor Electric Company. Vijay est un spécialiste régional des produits, surveillance et diagnostic de l'état pour Baldor.

Chez J/E, nous sommes un distributeur autorisé de Baldor. Nous proposons des produits tels que des roulements, des engrenages et des composants pt. Pour en savoir plus sur l'un de nos produits, rendez-vous sur notre page de contact ou envoyez-nous un e-mail à [email protected]