Непрерывное измерение сопротивления изоляции повышает производительность двигателя

В течение десятилетий заводской персонал проводил испытания сопротивления изоляции с помощью ручных мегомметров, чтобы предотвратить отказы двигателей, которые приводят к дорогостоящим незапланированным остановам, штрафам за непроизводительность и ремонту перемотки. Однако эти тесты дают только «моментальный снимок» моторного здоровья. В течение нескольких дней обмотки и кабели двигателя, подвергшиеся воздействию влаги, химикатов, загрязняющих веществ или вибрации, могут быть повреждены и выйти из строя при запуске.

Портативные мегаомметры также требуют, чтобы электрики вручную отсоединяли кабели оборудования и подключали измерительные провода к потенциально находящемуся под напряжением или поврежденному оборудованию для выполнения ручного тестирования. Эти тесты подвергают техников потенциальным вспышкам дуги, когда они получают доступ к шкафу. В Соединенных Штатах дуговые вспышки без летального исхода происходят примерно от пяти до десяти раз в день, при этом один человек со смертельным исходом в день.

С таким большим риском руководители предприятий осознают ценность непрерывного мониторинга сопротивления изоляции в мегаомах, который начинается с момента выключения двигателя и до его повторного запуска.

Вооружившись этой информацией в режиме реального времени, обслуживающий персонал может заранее предпринять корректирующие действия, чтобы избежать сбоя, который может привести к остановке производства. Поступая таким образом, они могут сэкономить сотни тысяч долларов коммунальным службам на плате за ремонт, связанный с дорогостоящей перемоткой, штрафными санкциями за отказ от производства и потерей производственного времени.

Кроме того, стационарно установленные автоматические тестовые устройства позволяют осуществлять мониторинг в автоматическом режиме без необходимости доступа к шкафам, что защищает техников от вреда.

Защита двигателя в коммунальных службах

Независимо от отрасли, производственные и перерабатывающие предприятия в значительной степени зависят от двигателей, хотя их количество и тип варьируются в зависимости от размера предприятия и типа сжигаемого топлива. На некоторых заводах может быть до 20–30 критически важных двигателей, в среднем от пяти до десяти.

Критические двигатели — это те, которые могут значительно ухудшить способность безопасного достижения бизнес-целей или повлиять на уровень производства, если они неожиданно отключатся. Примеры включают двигатели в диапазоне от 480 до 13 800 В, используемые для работы компрессоров, насосов и вентиляторов.

Большинство коммунальных предприятий обслуживают эти двигатели с помощью программ профилактического обслуживания (PM) с повременной оплатой. Испытания сопротивления изоляции обычно планируются раз в полгода. Однако, учитывая сокращение персонала на большинстве заводов, оно может быть даже реже. На основании этих тестов может быть запланирована отправка двигателей в ремонтные мастерские для восстановления.

Как правило, испытания сопротивления изоляции также проводятся в начале ежегодного капитального ремонта или плановых остановов, чтобы выявить любые двигатели, которые также могут нуждаться в ремонте. Тем не менее, несмотря на программы PM, двигатели, которые находятся в автономном режиме или часто включаются, могут быть быстро скомпрометированы. «У нас было немало отказов двигателей, и это обходилось довольно дорого», — сказал Ричард Холман, вышедший на пенсию после 37 лет работы на электростанциях.

«Иногда неудачи могут стоить очень дорого», — сказал он. «На этом конкретном заводе у нас была пара двухскоростных асинхронных двигателей переменного тока Westinghouse PAM, и перемотка одного из них обошлась бы в шестизначную сумму».

С точки зрения O&M (эксплуатация и техническое обслуживание), «если мы сможем определить слабый двигатель и избежать риска его отказа при попытке запустить, это будет большая экономия», — добавил он.

Чтобы избежать выхода из строя двигателей, Холман сказал, что он потребовал, чтобы все критически важные двигатели на заводе мощностью 1500 мВт в проливе Лонг-Айленд, которые были остановлены на 24 часа или более, были проверены вручную с помощью мегомметра перед повторным запуском. «Это само по себе стало расходом, потому что тесты часто проводятся в разное время дня, в сверхурочные часы», — сказал Хольман. «Но благодаря этому мы избежали ряда отказов двигателя».

Холман сказал, что один из членов его команды обнаружил Meg-Alert, устройство непрерывного тестирования и мониторинга производства Meg-Alert, Миноква, Висконсин. Сначала завод установил его на четыре циркуляционных насоса и несколько вытяжных вентиляторов. Позже эти устройства были также добавлены к нескольким вентиляторам с принудительной тягой и другим критически важным двигателям по всему заводу.

Блок Meg-Alert стационарно устанавливается внутри высоковольтного отсека ЦУД или распределительного устройства и напрямую подключается к обмоткам двигателя или генератора. Устройство определяет, когда двигатель или генератор отключен, а затем выполняет непрерывное испытание изоляции обмотки на диэлектрическую проницаемость до тех пор, пока оборудование не будет перезапущено.

Устройство работает, подавая неразрушающее испытательное напряжение постоянного тока с ограничением по току на фазные обмотки, а затем безопасно измеряя любой ток утечки через изоляцию обратно на землю. В системе используются уровни постоянного напряжения 500, 1000, 2500 или 5000 В, которые соответствуют международным стандартам IEEE, ABS, ANSI/NETA и ASTM для надлежащего напряжения для проверки сопротивления изоляции в зависимости от рабочего напряжения оборудования.

Испытание не вызывает ухудшения изоляции и включает технологию ограничения тока, защищающую персонал.

«Благодаря постоянному мониторингу команда O&M всегда знает о пригодности двигателя к работе», — сказал Холман. «Каждый раз, когда двигатель отключается — будь то на секунды, день или 10 дней простоя — двигатель проверяется. И если он опускается ниже безопасного уровня, он немедленно подает сигнал тревоги и может заблокировать двигатель даже от запуска».

Это резко контрастирует со снимком, сделанным мегомметром в начале отключения. Двигатель может быстро набрать значительное количество влаги из-за влажности и загрязнения.

«Электродвигатель может поглотить достаточно влаги всего за несколько часов в южном регионе страны, чтобы вызвать повреждение при запуске», — сказал Рики Луп, менеджер по электрике и приборам на большом заводе, который производит порошкообразную форму поливинилхлорида ( ПВХ), а также основной компонент — винилхлорид. «Здесь, на юге, много дождливых дней с высокой влажностью, а влага и электричество несовместимы.

«Когда двигатель наполнен влагой и запущен, обмотки сядут на землю и повредят двигатель», — продолжил Луп. «Итак, теперь у вас есть критический двигатель с поврежденными обмотками, ремонт которого будет стоить значительных денег».

В то время инженер, он и его команда провели анализ, чтобы определить основную причину проблемы и способы ее предотвращения. Узнав больше о Meg-Alert, он купил его в качестве пробной версии. Луп сказал, что он был установлен на корпусном двигателе WP с напряжением 4160 В и мощностью 1200 л.с., который использовался для привода компрессора чиллера.

Исходя из производственных требований, некоторые чиллеры были отключены и использовались только при необходимости. Это означало, что двигатели на некоторых агрегатах могли простаивать. Перед повторным запуском чиллера двигатели необходимо было проверить с помощью портативных мегомметров. «Часто эта работа выполнялась в нерабочее время из-за производственных требований и необходимости запускать их как можно быстрее», — пояснил Луп. «На выходных к нам приезжали технические специалисты — часто за сверхурочную работу — просто для проверки двигателей, чтобы они могли их запустить».

Луп сказал, что с устройствами Meg-Alert эта информация теперь доступна в режиме реального времени. Убедился он еще и после того, как устройство, подключенное к пускателю, не дало бы мотору включиться из-за низких показаний мегомного сопротивления после дождливого дня. «Meg-Alert не позволял запустить двигатель, потому что в двигателе было слишком много влаги», — объяснил Луп. «Это прямо здесь стоило десятикратной платы за блок непрерывного мониторинга».

Сегодня на заводе есть Meg-Alerts для всех десяти двигателей чиллеров, а также для четырех насосов градирен мощностью 900 л.с. в другой части завода.

Автономный мониторинг

Система непрерывного мониторинга также позволяет использовать подход «невмешательства», который не требует от сервисных техников доступа к шкафам управления для выполнения ручного теста сопротивления изоляции. Вместо этого аналоговый измеритель снаружи на двери шкафа управления показывает показания сопротивления изоляции, измеренные в мегаомах, в режиме реального времени. Счетчик также показывает хороший, удовлетворительный и плохой уровни изоляции с помощью простой цветовой схемы «зеленый, желтый, красный».

Когда будут достигнуты заданные уровни сопротивления изоляции, загорятся световые индикаторы, сигнализируя о состоянии тревоги, и автоматические уведомления могут быть отправлены в сеть мониторинга. Непрерывный мониторинг также может показать, правильно ли работают нагреватели, используемые для поддержания температуры или предотвращения образования конденсата.

В большинстве двигателей используются нагреватели для поддержания температуры внутри двигателя, чтобы она не сильно отличалась от рабочей температуры или температуры окружающей среды снаружи устройства. Если она опустится ниже точки росы, двигатель начнет собирать конденсат в автономном режиме.

Однако, если эти нагреватели не работают должным образом или сработал автоматический выключатель, обслуживающий персонал может не знать об этом до тех пор, пока двигатель не выйдет из строя при запуске. Хотя эти нагреватели двигателей регулярно проверяются, это может оставить важные двигатели и генераторы без защиты на недели или даже месяцы.

Предотвращение вспышки дуги

Возможно, что более важно, Луп сказал, что подход невмешательства снижает подверженность сотрудников потенциальному вреду от дуговых вспышек. «Благодаря устройствам непрерывного контроля сопротивления изоляции вы устраняете потенциальный вред от дуговых вспышек, так как специалисту вообще не нужно открывать шкафы для проверки мегаом», — говорит Луп.

Дуговые вспышки представляют собой нежелательный электрический разряд, который распространяется по воздуху между проводниками или от проводника к земле. Вспышка происходит мгновенно и может производить температуру, в четыре раза превышающую температуру на поверхности Солнца. Сильная жара также вызывает внезапное расширение воздуха, что приводит к возникновению взрывной волны, которая может отбрасывать рабочих через комнаты и сбивать их с лестниц. К травмам от вспышки дуги относятся ожоги третьей степени, слепота, потеря слуха, повреждение нервов, остановка сердца и даже смерть.

Среди потенциальных причин вспышки дуги, перечисленных в NFPA 70E, есть «неправильное использование испытательного оборудования». Несмотря на то, что перед испытанием рекомендуется обесточить оборудование и надеть соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ), лучшим решением будет полное устранение необходимости доступа к шкафам управления для проведения испытаний сопротивления изоляции.

В дополнение к риску дуговых вспышек, Луп воочию стал свидетелем еще одного потенциального риска, который может возникнуть, если двигатель выйдет из строя в нескольких шагах от сотрудника. На заводе персонал находится всего в пяти футах от двигателя при запуске чиллера. Если двигатель выйдет из строя, он может издавать сильный шум и выбрасывать множество искр.

«При непрерывном контроле сопротивления изоляции работник не подвергается опасности, если двигатель выйдет из строя при запуске», — сказал Луп. «Устройство предотвращает и эту проблему безопасности».

Для получения дополнительной информации посетите сайт www.megalert.com или позвоните по телефону 800-778-5689.