VICTOR ROMERO - WORKSHOP MANAGER - MOTORES Y GENERADORES ABB PERU, 2014

INCREMENTO CICLO DE VIDA MAQUINAS ROTATIVAS CLAVE PARA LA COMPETITIVIDAD Y SOSTENIBILIDAD

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 1

Confiabilidad

Disponibilidad

Mantenibilidad Seguridad

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 2

PRESENTACION



MANTENIMIENTO Y SU IMPORTANCIA



ANALISIS DE ESTADISTICA DE FALLA



ESTRATEGIA Y TIPO DE MANTENIMIENTO



LEAP Y LA GESTIÓN DEL CICLO DE VIDA



ABB MACHSENSE R Y EL MONITOREO A DISTANCIA



CASOS DE EXITO

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 3

Mantenimiento – Parte importante de la gestión de activos 

El objetivo importante del gestor de activos es la optimización de los costos de mantenimiento del sistema y asegurar que el sistema esté en el funcionamiento más económico ( un buen mantenimiento reduce los costos por paradas imprevistas).



El aumento de los costos de las operaciones de mantenimiento con mayor frecuencia deben sopesarse con los beneficios derivados de una mayor confiabilidad.



Se llegará a un punto óptimo en donde los gastos de mantenimiento y de reparación serán más bajos. Es la tarea de los planificadores de mantenimiento identificar este punto e instalar políticas de mantenimiento en el que se aproxime el costo mínimo.

“COSTO DE UN MANTENIMIENTO INNECESARIO PUEDE SER TAN GRANDE COMO LAS UTILIDADES DE UNA PLANTA”

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 5

CONFIABILIDAD Y ESTADISTICAS DE FALLA

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 6

ESTADISTICA DE FALLA

SOURCE: IEEE SURVEY 1985 - 1987

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 7

ESTADISTICA DE FALLA: MOTORES DE LA INDUSTRIA PETROQUIMICA Distribución de fallas para motores de una capacidad menores a 2MW

Distribución de fallas para motores de una capacidad mayores a 2MW

IEEE transactions on industry applications . vol. 35. no. 4. July/august 1999

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 8

Para máquinas menores que 2MW los rodamientos tienen alto índice de falla Para máquinas mayores a 2MW las chumaceras son los menos probable a fallar

ESTRATEGIA TIPO DE MANTENIMIENTO

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 9

TOTAL COST OF OPERATION (TCO)*

* SOURCE: SURVEY ABB © ABB Group May 18, 2015 | Slide 10

TIPO DE MANTENIMIENTO: COMPARACIÓN DE COSTOS

Mantenimiento Costo $/HP 20 15

Reactivo 10

Preventivo

5

0 Source: Electric Power Research Institute (EPRI)

Predictivo

CONCEPTO DEL CICLO DE VIDA Mejora continua/ reemplazo

Linea mantenimiento optimizado

Valor para el cliente a travez del mantenimiento

} Mantenimiento Overhaul envejecimiento

Reparacion Warranty period

Upgrade and modernization period Maintenance period

Customer project life cycle

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 12

Replacement and recycle period

TIME

METODOLOGIA LEAP Y GESTION DE CICLO DE VIDA

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 13

BASES DEL ANALISIS: ESTRES & RESISTENCIA VS TIEMPO

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 14

LIFE EXPECTANCY ANALYSIS: BENEFITS

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 15

FALLAS DE LOS DEVANADOS DEL ESTATOR: CONTRIBUIDORES DE FALLA

Source: IEEE transactions on industry applications . vol. 35. no. 4. July/august 1999 © ABB Group May 18, 2015 | Slide 16

LEAP…no sólo es un paso adelante

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 17



El programa de análisis de expectativa de vida o LEAP es una única herramienta de mantenimiento para la evaluación del devanado del estador de máquinas eléctricas.



LEAP provee información sobre el devanado del estator y expectativa de vida, por ello optimizará el plan de mantenimiento del motor y generador.



LEAP ha sido desarrollado por el Servicio de Motores y Generadores ABB India, está en operación por más de 17 años, con una base de datos de mediciones y análisis en más de 15000 maquinas a nivel global.



Las mediciones son ejecutadas por el Centro de Servicios ABB a nivel local y estos datos son analizados en el Centro de Excelencia ABB India.

INSPECCION BASADO EN NIVELES

CONFIDENCE LEVEL

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 18

PRUEBAS LEAP NIVEL STANDARD Mediciones DC • Análisis de Corriente Polarización De-Polarización

Mediciones AC • Análisis Tangente delta y Capacitancia • Análisis de Comportamiento No Lineal

• Análisis de Descargas Parciales Nota: Pruebas en DC son sensibles a la condición de la superficie y las pruebas en AC dan mayor información en el volumen de aislamiento

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 19

Sistema de Aislamiento para Máquinas de Media tensión (vonRoll training material)

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 20



A - Winding Wire



B - Conductor Insulation



C - Stack Consolidation



D - Main Wall Mica Tape



E - Sealing Tape



F - Stress-grading Coating



G - Bracing Materials



H - Impregnation Resin



I - Wedging Materials

MEDICIONES DC Parámetros Derivados Constante de Tiempo T1, T2, T3 Carga almacenada Q1, Q2, Q3 Factor de Envejecimiento Ratio de Dispersión (1+Q1+Q2+Q3) Volumen de Resistividad

Análisis de Corriente Polarización – De polarización • A través de la corriente de fuga, la prueba PDCA brinda una idea de la cantidad y ubicación de almacenamiento de carga dentro de la máquina • Identifica contaminación incluso cuando los valores de IR, PI son “aceptables” • Determina el estado del aislamiento del devanado, envejecimiento, solturas, etc. Nota: Pruebas convencionales IR y PI pueden tener resultados satisfactorios incluso en devanados altamente contaminados © ABB Group May 18, 2015 | Slide 21

Modelo Equivalente del Aislamiento Eléctrico para DC

IT = IG + IC + IA + IL (source: IEEE Std. 43:2013) © ABB Group May 18, 2015 | Slide 22

MEDICIONES AC

Análisis del Comportamiento No Lineal, Tangente Delta y Análisis de la Capacitancia, Análisis de Descargas Parciales • Confirma los resultados de la Medición DC • Evalúa la condición del escudo de protección Corona • Determina el nivel de de-laminación o contenido de vacío en términos del porcentaje de volumen de descarga de aire a volumen del aislamiento • Evalúa la condición del sistema gradiente de tensión en salidas de ranura • Efectos de tendencia de envejecimiento Nota: Interpretación de las pruebas convencionales es generalmente basado en tendencias © ABB Group May 18, 2015 | Slide 23

Patrones de Descargas Parciales*

*

Patterns as indicated in IEC:60034-27

Tendencia

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 25

RAZONES DE FALLA: ESFUERZOS TEAM

T

TERMICO

E

ELECTRICO

A

AMBIENTAL (or Medio ambiente)

M

MECANICO

La

accion de uno de ellos o en combinación contribuye al debilitamiento general , llegando por ultimo a la falla prematura del devanado.

Stress plots

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 27

Re-estimating Stresses for LEAP Standard 

Electrical Stress: E = f (Q1, Q2, Q3, grado de envejecimiento*, Volume de resistividad, Volume descarga en vacio, Voltaje de inico de descarga)



Mechanical Stress: M = f (Q1, Q2, volume descarga en vacio, Factor de holgura, factor de descarga en la ranura)



Temperature Stress: T = f (Winding Operating temperature, volume descarga en vacio, Voltaje inicio de descarga)

Esfuerzos Multivariados: Porqué? Vida: Esfuerzo Térmico

Ciclo de vida debido al esfuerzo térmico Ciclo de vida debido esfuerzo mecánico

Total Ciclo de vida utilizado

0

50

100 150 200 0 Temperatura ( C)

Vida: Esfuerzo Mecánico

250

Vida: Esfuerzo Eléctrico

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 29

Información Adicional Normas LEAP

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 30

LEAP versus pruebas convencionales  ¿Porqué

las pruebas convencionales no pueden brindar suficiente información confiable? LEAP evalúa más



Resistencia de aislamiento e índice de polarización



Resistencia óhmica



Prueba de Surge Test para fallas entre espiras



Tangent Delta



Descargas parciales en línea



La prueba Leap analiza la información en forma conjunta

y permite hacer un mejor diagnostico ya que no depende del analisis e interpretación individual con diferentes equipos

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 31

allá de estas pruebas …

LEAP - VALOR PARA EL CLIENTE • Optimiza planes de mantenimiento de máquinas eléctricas cambiando el mantenimiento según horas de operación por el mantenimiento basado en la condición • La extensión del ciclo de vida, ayuda a incrementar la rentabilidad y de esa manera mayor retorno de la inversión • Ayuda y facilita la toma de decisión para la planificación a corto o largo plazo de mantenimiento. • Se enfoca principalmente en la esencia del mantenimiento y las máquinas que son vulnerables, de esa manera reduce los niveles de riesgo y tiempo de parada imprevista.

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 32

LEAP CASOS DE EXITO

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 33

CONTAMINACION INDICADO POR EL LEAP

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 34

Caso de Estudio 1: Planificación de Mantenimiento 57,412KVA 13.8KV 3600rpm Generador Sincrono Propósito de la prueba: El generador estaba en funcionamiento durante 44.000 horas sin interrupción. LEAP Estándar llevó a cabo para determinar la necesidad de mantenimiento L3 o L4. Resultado de la prueba PDCA

Hallazgos críticos: LEAP estándar indica la presencia de contaminantes aceite / carbonizado o polvo predominantemente en las partes sobresalientes. Recomendación; Abrir tapas laterales y limpieza cabeza de bobina (L3). No se requiere un mantenimiento de nivel (L4) Beneficios: Planificación de Mantenimiento Optimizado.

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 35

Caso de Estudio 3: Optimización del Plan de Mantenimiento 9000 HP 6.6KV 180rpm Motor Asíncrono Se recomienda una Inspección L3, después de 7.000 a 8.000 horas de funcionamiento (dentro de 1 año) y tener en cuenta las acciones de mantenimiento recomendados durante la inspección.

Resultado Prueba Descarga Parcial

Hallazgos críticos LEAP Standard indicó que la máquina ha estado en operación por un periodo de 37.13% del ciclo de vida de los devanados del estator. Recomendaciones:

Beneficios: LEAP ayudó a anticipar falla del motor © ABB Group May 18, 2015 | Slide 36

Las áreas alrededor de los lazos de amarre / soportes de cabeza de bobina del estator deben ser inspeccionados por los daños de descargas parciales y por desarrollo de soltura de los lazos de apoyo. Se sugiere que la inspección sea apoyado con una prueba de detección corona para la localización de contribución significativa de los puntos de descarga.

ABB MACHSENSE

MONITOREO A DISTANCIA

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 37

Factors affecting Failure rate Total Failure Rate Vs Age

%wdg Failure Rate

7 6 5 4 % 3 2 1 0

3.5 3 2.5 2 % 1.5 1 0.5 0 0-5

5.1-10

10.1-15

15.1-20

20.1-25

3000-5000

25.1-

Age (Years)

6000

6600-10500 1100013800

Voltage(Volts)

Wdg Failure Rate

%wdg. Failure Rate 1.4 1.2 1 0.8 % 0.6 0.4 0.2 0

2.5 2 %

Series1

1.5 1

Series1

0.5 0

2

4

6 Pole Number

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 38

8

10

1 or less

More than 1

No of Starts/day

ABB MACHSENSE P

© ABB Group May 18, 2015 | Slide 39

ABB Enfoque Combina Datos de Vibración y Análisis Eléctrico

Single system for providing mechanical and electrical condition Vibration

Key

Condition Parameters

Stator

 ESA(Electrical signature analysis)

Current

Stator Voltage Speed

and Slip Estimation.

Detection

of Rotor bar defect & eccentricity.

Mechanical ©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 40

problems

ABB MACHsense-P Mediciones y Evaluaciones Carga(Bomba, Ventilador, Compresor)

Motor Eléctrico Gear Box

Mediciones Mediciones • Corriente • Vibración • Voltaje Evaluación • Vibración • Desgaste engrane Evaluación • Solturas engrane • Rotor • Desalineamiento • Rodamientos • Falla del diente • Instalación • Falla del eje • Calidad de Energía • Rodamientos

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 41

Mediciones • Vibración Evaluación • Desalineamiento • Soltura • Rodamientos • Cavitación • Flujo de turbulencia • Fallas de los álabes

ABB MACHsense-P Análisis del Motor

Vibration Stator Current Stator Voltage

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 42

Funciones Claves

Principal Beneficios

Vibración y datos eléctricos (corriente y voltaje) son analizados por el mismo software

Toma en cuenta para ambos problemas mecánico y eléctrico en el motor

Usa algoritmo relacionado al motor específico

Incrementa confiabilidad de análisis (cálculo de deslizamiento automático, normalización de la carga etc)

Usa múltiple herramienta de análisis (medición simultánea de corriente/voltaje, análisis de torque, vibración etc)

Ayuda a especificar falla de la Fuente de alimentación

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 43

ABB MACHsense-P Asimetría de los Devanados del Rotor Detalles de la Máquina: 8000kW, 11kV, 467 A, 1492 rpm, motor

Bar status side band level : 40.201dB

El

cliente informó de barra rota del rotor en el anáisis de corriente ejecutado por el proveedor del servicios local.

0 -20

Motor

Current [dB]

-40 -60

operando por 10 años (mediciones hecho el 2011)

El

cliente solicitó conocer si el rotor tiene que ser extraido durante la próxima programación de mantenimiento en el año 2013

-80 -100 -120 -140 47

48

49

50 frequency [Hz]

Load oscillations:

51

52

53

Condiciones claves encontrados por ABB: Análisis de ABB indicó el resultado de lado de banda de corriente a partir de oscilación de torque y no problemas de barra rota del rotor. El cliente llamó por otras mediciones antes del 2013 para verificar los puntos encontrados. ABB reconfirmó que el problema no fue relacionado al daño de la barra del rotor, pero si debido a la oscilación del torque. Confirmación: El cliente confirmó durante la inspección en Junio 2013 que no hubo problemas en barra del rotor. Excesiva corrosión del ventilados fue visto para ser la causa de oscilación del torque. 

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 44

Machsense R Instalación del Equipo

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 45

ABB MACHsense-R Entregables Cage Rotor Package  Rotor Winding Defects  Air Gap Eccentricity  Unbalance  Looseness  Static and Dynamic Shaft Bends  Internal Misalignment Roller Bearing Package  Bearing Defects  Bearing Assembly Defects  Lubrication Interval Estimates Installation  Soft Foot  Misalignment

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 46



Operation Information & Trends  Operating hours  No of Starts/stops  Speed  Temperature  Slip/Loading information  Startup/Coast down



Optional(If electrical signals are available) Power Supply Quality  Harmonics  Voltage unbalance  Over/Under voltage, frequency

ABB MACHsense-R Cómo trabaja el Servicio? DAU-Data

Analysis

Unit Plant

 Motors

KCPs 

in

Plant

Wireless

transmission to web server through internet

Sensors



Customer



ABB Group

May

18, 2015 | Slide 47



Data

wired to

DAU

©

Web Server

LSC

KCPs

in web portal accessible via internet



RTC



Time



Alarm



Alert

ABB MACHsense R Web portal overview

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 48

•

url para portal www.machsense.abb.co.in

•

Acceso directo del Cliente, LSC, RTC

•

Provee información de todos los datos medidos

•

El cliente puede descargar reportes directamente

CASOS DE EXITO

©

ABB Group

May

18, 2015 | Slide 49