LEAP –Life Expectancy Analysis Program

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LEAP –Life Expectancy
Analysis Program
“Herramienta para validación de condición y cálculo de vida
útil de sistemas de aislamiento de máquinas eléctricas rotativas”
Marcio Gennari – ABB Brasil
Automation Products Division - Machines Service
E-mail.: [email protected]
PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA
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LEAP - Introdução
§
A ABB Índia (centro de excelência – estudos de sistema de isolaç
isolação) com mais de 40 anos
de experiência em serviç
serviços e fabricaç
fabricação de Má
Máquinas Elé
Elétricas Rotativas, desenvolveu e
patenteou testes inovadores para estudo da verdadeira condiç
condição fí
física do sistema de
isolaç
ç
ão
do
estator.
isola
§
LEAP is a pacote de testes especiais capaz de identificar mecanismos de falhas no
sistema de isolaç
isolação do estator de Motores e Geradores (AC / DC) visando atingir assim
assim a
Máxima Confiabilidade Operacional.
LEAP é um sistema de Gerenciamento da Manutenç
Manutenção e Vida do Equipamento.
§
“Impressão Digital”
Digital”do sistema de isolaç
isolação do estator:
- Contaminaç
Contaminação / acú
acúmulo de cargas
- Folga das bobinas / cunhas nas ranhuras
- Vazios dentro da isolaç
isolação principal
- Atividade de Descargas Parciais
- Envelhecimento / degradaç
degradação do material isolante
- Cálculo da vida remanescente sistema de isolaç
isolação
- Planejamento das aç
ações de manutenç
manutenção
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LEAP – Curva de vida do equipamento
Esforços Térmicos, Elétricos, Ambientais e Mecânicos
(TEAM) atuam nos materiais e componentes da máquina
elétrica, favorecendo o processo de degradação (curva
azul pela redução da resistência com o tempo. Quando os
esforços Operacionais –transientes e constantes - na
curva vermelha, excedem a resistência, a falha é
eminente, LEAP calcula e traça a curva de vida do
equipamento.
O que torna o ensaio LEAP especial, é a capacidade de relacionar os problemas
desenvolvidos na má
máquina com a expectativa de vida do equipamento, e assim
temos uma integraç
integração em um plano de manutenç
manutenção.
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LEAP – Máquinas Ensaiadas
§ Agosto 2002 – Julho 2008 - 710 Máquinas Elé
Elétricas Rotativas
Turbo Geradores –Motores Síncronos –Motores de Indução
Motores de Anéis –Hidro Geradores
-
Máquinas CC
Potência 300 kW a 250.000 kW
*Brasil, Colombia, Chile, Uruguai, Argentina e também EUA
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PESQUISA IEEE E EPRI
FALHAS EM MOTORES E
GERADORES
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Estatísticas de Falhas IEEE e EPRI
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61%
60%
50%
37%
40%
33%
30%
20%
8%
10%
6%
8%
5%
5% 4%
2%
3%
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7%
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Falha durante operação
Início da falha identificado através de inspeção / testes tradicionais
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Estatísticas de Falhas Seguradora
Mancal / eixo / acoplamento
Enrolamento do rotor
Núcleo do estator (lâminas)
Enrolamento do estator
Outros (diodos, sistema de excitaç
excitação etc.)
Fonte: Allianz Insurance,
Insurance, Germany (1996(1996-1999), VDE Colloquium,
Colloquium, June 28, 2001
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Conclusões das Pesquisas
§
As falhas nos mancais são freqü
freqüentes
§
Enrolamentos també
também dividem uma taxa significante de falhas
§
Poucas falhas nos enrolamentos são detectadas atravé
através de
inspeç
inspeções ou ensaios tradicionais (apenas 8.3%)
Isso indica deficiência nos testes tradicionais para detectar
problemas nos enrolamentos do estator e assim atingir
Confiabilidade Operacional na Máquina.
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Sistema de Isolação: Estrutura Complexa
§
§
MICA: material usado para minizar as descargas parciais
Vários processos aplicados durante fabricaç
fabricação da bobina:
–
Resina (ou fitas pré
pré-impregnadas)
–
VPI, VPI global (Processo de Impregnaç
Impregnação a vá
vácuo)
–
Máquinas antigas: trincas na micas, asfalto
Todos os materiais e estrutura são submetidos a esforç
esforços e envelhecimento !!
Mais um motivo que explica a
necessidade de Té
Técnicas de
Diagnó
Diagnóstico precisas !!!
!!!
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ANTES DE CONHECERMOS
OS ENSAIOS DE
DIAGNÓSTICO
VAMOS ENTENDER OS
MECANISMOS DE FALHAS NO
SISTEMA DE ISOLAÇÃO
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Manifestação das falhas
Delaminaç
Delaminação / deterioraç
deterioração da isolaç
isolação
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Descargas Parciais nas ranhuras
/ sistema de alí
alívio de tensão
Dano em funç
função de folga excessiva da
bobina e atrito da bobina com o nú
núcleo
(cunhas folgadas)
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Contaminaç
Contaminação
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Folga das bobinas / cunhas nas
ranhuras
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Onde o problema está localizado ?
LEAP indica qual componente da Má
Máquina necessita de manutenç
manutenção
§ Limpeza nas regiões de cabeç
cabeças de bobinas ou ranhuras
§ ReRe-cunhagem do estator (cliente pode planejar aquisiç
aquisição de cunhas sobressalentes)
§ Atividades de reparos parciais nas saí
saídas de ranhura / reparo no sistema de alí
alívio de tensão
§ Indica quando a isolaç
isolação atingiu ní
níveis crí
críticos de envelhecimento (e assim quando se faz necessá
necessário a
rebobinagem / aquisiç
aquisição de bobinas reservas)
§ LEAP també
também é indicado para má
máquina novas (detectar possí
possíveis problemas durante o processo de fabricaç
fabricação)
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LEAP Pacote de Testes
§ LEAP Standard
- Contaminaç
Contaminação / acú
acúmulo de cargas
- Folga bobinas / cunhas ranhuras
- Vazios na isolaç
isolação principal
- Descargas Parciais
- Envelhecimento/degradaç
Envelhecimento/degradação isolaç
isolação
- Cálculo da vida útil
- Planejamento aç
ações de manutenç
manutenção
1) Ensaios de DC Absorption
2) Aná
Análise de Capacitância e Tan Delta
3) Aná
Análise de Descargas Parciais
4) Aná
Análise de Corrente Não Linear
§ LEAP Thermal Life
§ LEAP Elementos Finitos
- Horas operacionais.
- Número de partida / paradas
- Temperatura dos enrolamentos estator (Curva Arrhenius)
- Aná
Análise dos esforç
esforços
Exemplo de Relató
Relatório
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Caso estudado - 1
§ Agosto 2004 – Cliente Geraç
Geração de energia
Turbo Gerador HITACHI 75 MW
Em April 2003 a ABB realizou o ensaio LEAP, e o relató
relatório
apresentou alguns riscos na má
á
quina
em
funç
ç
ão
de
grande
m
fun
quantia de contaminaç
contaminação nas cabeç
cabeças de bobinas e
ranhuras, pois os contaminantes estavam bloqueando os
contaminantes estavam bloqueando os dutos de ventilaç
ventilação e
os contaminantes eram condutivos. Em funç
função de termos
identificado contaminaç
ç
ão
nas
ranhuras,
era necessá
contamina
necessário a
remoç
remoção do rotor. As cunhas do estator estavam em boas
condiç
condições, assim não era necessá
necessário adquirir novas cunhas.
Mesmo com a condição do Gerador, o laudo de
Diagnóstico informou que a máquina poderia operar por
mais 1 ano, porém após o período de 1 ano, a máquina
deveria passar pelo rejuvenescimento completo.
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Caso estudado - 2
§ June 2005 – LEAP On Board – Oil Rig Platform
03 BBC Synchronous Generators 12.5 MVA – 13.8 kV
LEAP Report:
Report: High amount of contamination in windings (also spread in slot
sections), oil contaminants ingress in insulation system, overhauling
overhauling within 1
year (cyclic cleaning in workshop), insulation not aged, wedges / coils tight in
slots, high surface PD due carbonized oil.
Customer’
Customer’s action:
action: Decided to send the 03 machines to ABB Workshop
Osasco (1 machine each 4 months) to perform Major overhauling, including
including
rotor inspections, rewinding rotor poles, replacing rotor coil supports
supports and
implementations of new labyrinth seals system (to avoid further ingress of
oil in endwindings).
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§ April 2006 - ABB Field Team removing 01 Machine and ship to ABB Osasco Workshop
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§ April 2006 – Machine in ABB Osasco Workshop
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Caso estudado - 3
§ March 2006 – Oil Refinery Customer - BBC Generator 12.5 MVA
March 10, 2006 - Flash over in V / W phase terminal, customer called ABB to
evaluate insulation stator condition (after stresses) and check if machine
could be put in operation.
March 12, 2006 – LEAP Data Collection (Report sent in March 15,2006)
V phase shows inherent weakness and it is likely stressed. Either
Either the level
of contamination is high or the insulation strength has weakened slightly
for this phase.
The nonnon-linear patterns for V and W phases are very similar and different
different
from other phases. The patterns show a general even harmonic
dominance but the 15th harmonic component
Expected degradation due to overheating in between V and W phases.
phases.
Also some residual effects are suspected at the terminations (slot
(slot exits)
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Caso estudado - 3
§ LEAP Report Recommendations:
The results indicate that the unit is contaminated to a significant
significant extent along the endwindings with oil/carbonized
oil and dust type contaminants.
Also the flash has possible resulted in additional thermal stresses
stresses particularly in V and W phases.
It is recommended to open up the machine for overhauling (at earliest)
earliest) – is not advisable operation of the
unit.
unit.
The main areas of maintenance are as under:
Carry out the thorough cleaning of the machine especially along the endwinding areas followed by drydry-out
The slot exits portions need to be inspected for presence of contaminants
contaminants at the terminations and overheating
marks and insulation degradation or burning.
The corresponding rere-taping of the leads to the bushings may be correspondingly repaired
repaired.
Even with information regarding the machine conditions customer decided to put the
machine in operation............
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Caso estudado - 3
§ Only 4 days of operation…
operation… … … … … (failure in V/W phase):
Customer ship the machine to ABB Osasco Workshop…
Workshop… …
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Caso estudado - 3
§ Machine in Workshop Osasco:
Osasco:
§ Stator rewinding
§Rotor rewinding (catastrophic failure)
§ Rotor balancing
§ Installation and commissioning (Sept. 2006)
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LEAP: Um proposta de valor
§ Melhoria no Plano de Manutenç
Manutenção de Máquinas Elé
Elétricas,
tricas, mudando de manutenç
manutenção
baseada no tempo para manutenç
manutenção baseada na condiç
condição.
ão.
§ Favorece e cria oportunidades para extender a vida de máquinas,
quinas, aumentando a
disponibilidade da máquina favorecendo maior retorno no investimento.
investimento.
§ Facilita a tomada de decisão:
decisão: A ocasião de um único ensaio é suficiente para dar
informaç
informações sobre planos de manutenç
manutenções a curto / longo prazo,
prazo, decisões de reparto ou até
até
mesmo de partida.
partida.
§ Foco na manutenç
manutenção essencial e em máquinas que estão mais vulnerá
vulneráveis,
veis, reduzindo o tempo de
parada e també
também os riscos de operaç
operação
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LEAP –Life Expectancy Analysis Program

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PARECER N.° 194

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PLANTÃO DE DÚVIDA DO PJe-JT Manaus/AM Fone: (92) 9295

PROJETO DE LEI Nº ______/2010

Órgãos Sociais 2006-09

Mapas Mentais

Folheto - Energetica

- CITA-A

Recenze Příkladné povídky