Giám sát tình trạng máy biến áp loại khô trong gió ngoài khơi: Ngăn chặn sự xuống cấp của sương mù muối trước khi nó hỏng

MỘT Máy biến áp loại khô phục vụ ngoài khơi có sương mù muối suy giảm chất lượng theo thời gian có thể dự đoán được - ô nhiễm bề mặt, mất tính kỵ nước, độ ẩm bên trong, phóng điện cục bộ. Mọi lỗi trong số đó đều có thể được phát hiện trước nhiều tháng nhờ tính năng giám sát trực tuyến. Việc đánh bắt: kiểm tra cần tàu nên việc giám sát phải thay lịch.

Tại sao ở nước ngoài lại phá vỡ thói quen bảo trì trên bờ

Trên bờ, một máy biến áp là một tài sản đi kèm. Một thợ điện sẽ kiểm tra nó trên lịch, đo nhiệt độ trong thời gian ngừng hoạt động theo kế hoạch và chi phí trong trường hợp xấu nhất nếu bỏ sót việc kiểm tra là xe tải bị lật. Ở nước ngoài, mô hình đó sụp đổ. Tiếp cận vỏ bọc hoặc máy biến áp bệ có nghĩa là một con tàu, cửa sổ thời tiết, thủy thủ đoàn và thang máy — một sự can thiệp duy nhất có thể tốn nhiều chi phí hơn thành phần mà nó phục vụ. Khi quyền truy cập đắt đến mức đó, câu hỏi bảo trì sẽ đảo ngược: thay vì hỏi 'khi nào chúng ta nên đi xem?', câu hỏi kỹ thuật trở thành 'chúng ta có thể biết được gì nếu không đi?'

Đó là toàn bộ lý do biện minh cho việc bảo trì dựa trên tình trạng (CBM) trên máy biến áp loại khô ngoài khơi và đối với việc bảo trì tập trung vào độ tin cậy (RCM) vốn coi chuyến đi của tàu là chi phí chi phối trong mọi quyết định. Các biện pháp thiết kế được đề cập trong phần đồng hành về thiết kế kiểu khô ngoài khơi - đường dây mở rộng, lớp phủ kỵ nước, bịt kín, cấu trúc làm mát được chọn - đặt điểm bắt đầu và tốc độ xuống cấp. Giám sát là yếu tố cho bạn biết liệu thiết kế đó có còn hiệu quả hay không và cho bạn thời gian để hành động trước khi xảy ra lỗi. Cả hai là tuần tự, không phải là lựa chọn thay thế.

Bộ công cụ giám sát: điều gì thực sự có vai trò quan trọng

Máy biến áp loại khô không có dầu, do đó, phương pháp chẩn đoán mạnh mẽ nhất được sử dụng trên các thiết bị chứa chất lỏng — phân tích khí hòa tan (DGA) — đơn giản là không tồn tại ở đây. Bộ tín hiệu phải được xây dựng lại dựa trên những gì thực sự xảy ra khi suy thoái kiểu khô. Năm nhạc cụ giành được vị trí của họ.

1. Phóng điện cục bộ trực tuyến (PD) — tín hiệu có giá trị cao nhất. Sương mù muối điều khiển độ dẫn điện bề mặt và theo dõi dọc theo đường rò, và phóng điện một phần là dấu hiệu điện sớm nhất của quá trình đó. PD được đo theo tiêu chuẩn IEC 60270; trong thực tế, các thiết bị loại khô ngoài khơi được lắp máy biến dòng điện tần số cao (HFCT) trên kết nối đất, thường bao phủ băng tần 500 kHz–50 MHz và giải quyết sự phóng điện xuống khoảng 10 pC, cùng với các cảm biến siêu âm thu nhận 'tiếng rít' theo dõi bề mặt trước khi nó trở thành phóng điện. Vấn đề không phải là con số tuyệt đối trong ngày đầu tiên - đó là xu hướng. Một xu hướng quanh co sạch sẽ bằng phẳng; cuộn dây dưới sự tấn công của muối cho thấy cường độ PD tăng lên và tốc độ phóng điện ngày càng tăng. Sự gia tăng đó thường xảy ra trước một lỗi hàng tháng.

2. Độ ẩm bên trong và điểm sương. Kẻ thù bên trong vỏ bọc kín không phải là muối mà bạn giữ lại mà là độ ẩm mà bạn mắc kẹt trong đó. Cảm biến RH và điểm sương bên trong ngăn máy biến áp, kết hợp với trạng thái hút ẩm và ghi nhật ký hoạt động của bộ sưởi, cho bạn biết liệu chiến lược chống ngưng tụ từ khi vận hành vẫn đang hoạt động hay liệu vỏ bọc đã bắt đầu hít phải không khí bị ô nhiễm hay chưa. Khi RH bên trong tăng lên về phía điểm sương trên bề mặt cuộn dây, bạn đang quan sát lớp cách nhiệt tương tự bị ướt làm chết thiết bị — từ bên trong.

3. Nhiệt độ cuộn dây và điểm nóng so với tải. Các phần tử Pt100 hoặc cảm biến sợi quang trên cuộn dây, có xu hướng so với cấu hình tải thực tế, cho thấy hai điều: liệu cấu trúc làm mát có bị mất biên hay không (bộ trao đổi nhiệt bị hỏng, quạt bị hỏng, bộ lọc bị chặn) và liệu thiết bị có đang được tải nặng hơn so với thiết kế nhiệt giả định hay không. Đường cong tải-nhiệt độ dốc dần trong một năm là cảnh báo sớm rằng đường dẫn làm mát đang xuống cấp — chính xác là lỗi mà thiết kế đã cố gắng ngăn chặn.

4. Điện trở cách điện (IR) và chỉ số phân cực, có xu hướng. Thử nghiệm Megger định kỳ (thường là 2,5–5 kV DC đối với loại khô loại phân phối) vẫn hữu ích ở nước ngoài, nhưng quy tắc là xu hướng chứ không phải là chụp nhanh. Một giá trị IR duy nhất có ý nghĩa rất ít nếu không điều chỉnh nhiệt độ và đường cơ sở; xu hướng IR giảm trên các cửa sổ có thể tiếp cận là sự xác nhận rằng độ ẩm bề mặt hoặc bên trong đang tích tụ. Việc đo lường được thực hiện định kỳ vì nó cần một cửa sổ truy cập an toàn - đó chính xác là lý do tại sao các tín hiệu liên tục ở trên phải chịu tải hàng ngày.

5. Xu hướng rung động. Môi trường cơ học - sóng hài của rô-to, tháp lắc lư, chuyển tiếp lệch - làm lỏng các dây buộc và điểm cuối qua hàng triệu chu kỳ. Gia tốc kế trên cấu trúc máy biến áp, có xu hướng chứ không chỉ đơn thuần là cảnh báo, cho thấy dây buộc hoặc thanh giằng đã bắt đầu hoạt động chậm chạp. Đây chính là cơ chế mỏi mà thiết kế đã cố gắng loại bỏ, hiện đang được đưa vào sử dụng.

Kiểm tra cặn muối và lớp phủ - được đo lường, không theo lịch trình

Lớp phủ kỵ nước (RTV/silicone) trên cuộn dây là thứ phá vỡ cầu nối điện phân mà sương muối sẽ hình thành. Hiệu suất của nó không theo lịch; nó theo sau sự tiếp xúc. Cách chính xác để đánh giá nó là phân loại tính kỵ nước của IEC TS 62073: HC1 là bề mặt đổ nước thành các hạt rời rạc (kỵ nước hoàn toàn) và thang đo chạy đến HC7, một màng nước liên tục - có tính ưa nước hiệu quả và không làm gì để ngừng theo dõi. Một nghiên cứu của CIGRE về các chất cách điện hỗn hợp đang hoạt động đã ước tính trung bình chất cách điện sẽ chuyển sang HC6 sau khoảng 10–25 năm. Đối với lớp phủ máy biến áp khi tiếp xúc liên tục với biển, quyết định sơn lại phải được căn cứ theo loại được đo đó chứ không phải theo khoảng thời gian cố định: khi lớp phủ có xu hướng hướng tới HC5–HC6, hãy lập kế hoạch sơn lại vào khoảng thời gian có thể tiếp cận tiếp theo. Thử nghiệm phun tại chỗ rẻ và nhanh chóng; phần đắt tiền chỉ là bản thân lớp sơn lại, và việc đó phải được tính thời gian bằng bằng chứng.

Dự đoán lỗi: ba tín hiệu báo trước lỗi

Giám sát tình trạng chỉ có giá trị nếu nó thay đổi một quyết định. Mô hình hữu ích để hướng dẫn đội ngũ bên bờ là sự hội tụ của ba chỉ số hàng đầu, mỗi chỉ số đều có khả năng sống sót riêng lẻ nhưng mang tính dự báo chung:

• Cường độ PD và tốc độ sự kiện tăng lên - bề mặt đang bị phá vỡ.

• Lớp kỵ nước giảm (HC leo về phía HC6) - lớp phủ ngăn chặn sự phân hủy đó đã biến mất.

• Phương pháp tiếp cận điểm sương/RH bên trong tăng ở cuộn dây - hiện đã có hơi ẩm để hoàn thiện đường dẫn.

Bất kỳ một trong những điều này đảm bảo sự chú ý. Cả ba, cùng xu hướng, có nghĩa là sự cố chập điện hoặc cuộn dây không còn là câu hỏi nếu mà là khi nào - và 'khi nào' thường đủ xa để lên lịch một chuyến đi tàu theo điều kiện của bạn thay vì trả lời báo động lúc 3 giờ sáng trong cơn bão.

Một kế hoạch bảo trì định giá trong chuyến đi của tàu

Sai lầm là viết một kế hoạch bảo trì ngoài khơi giống như kế hoạch trên bờ và sau đó phát hiện ra rằng chi phí truy cập chiếm ưu thế ở mỗi tuyến. Một kế hoạch tồn tại được khi tiếp xúc với thực tế sẽ thực hiện được năm điều:

• Mặc định là CBM. Kiểm tra và can thiệp theo xu hướng chứ không phải theo lịch. Lịch vẫn chi phối các phép đo định kỳ (IR, kiểm tra tại chỗ kỵ nước) cần có con người, nhưng các tín hiệu liên tục đã đặt ra cảnh báo.

• Sở hữu dữ liệu. Một hệ thống — thường được đưa vào bờ qua IEC 61400-25 hoặc liên kết MODBUS — với các ngưỡng cảnh báo được xác định và chủ sở hữu được chỉ định. Xu hướng PD mà không ai theo xu hướng còn tệ hơn là không có cảm biến PD.

• Dự trữ đúng phụ tùng. Bộ phận làm nóng, hộp hút ẩm, bộ sơn lại RTV và mô-đun cảm biến dự phòng, có kích thước phù hợp với tần suất chuyến đi của tàu thay vì theo danh mục vật liệu chung. Khoản tiền dự phòng mà bạn không có sẽ trở thành một chuyến đi khác.

• Công việc trước giai đoạn. Gói mọi biện pháp can thiệp vào cùng một cửa sổ truy cập: nếu bạn định ra ngoài để sơn lại, bạn cũng thực hiện kiểm tra IR, kiểm tra cảm biến và trao đổi chất hút ẩm. Một chuyến đi, tất cả công việc.

• Cung cấp một mô hình hạm đội. Xu hướng trên mỗi tuabin trên một trang trại gió hướng dẫn cách lặp lại thiết kế tiếp theo — đó là nơi nguyên tắc quản lý tài sản của ISO 55000 biến việc giám sát từ chi phí thành một vòng học tập.

Sơ lược về thông thường và dựa trên điều kiện

Kích thước	Dựa trên thời gian (thói quen trên bờ)	Dựa trên điều kiện (thực tế ở nước ngoài)
Trình kích hoạt kiểm tra	Lịch/giờ hoạt động	Xu hướng vượt qua ngưỡng
Giả định truy cập	Đi đến đó	Tàu + cửa sổ thời tiết + thủy thủ đoàn
Tín hiệu sơ cấp	Trực quan + đo nhiệt độ định kỳ	Xu hướng PD + RH/điểm sương + nhiệt độ trực tuyến
Quyết định phủ	Sơn lại theo lịch trình	Sơn lại theo cấp HC đã đo (IEC TS 62073)
Cảnh báo lỗi	Thường không có gì cho đến chuyến đi	Tháng của các chỉ số hàng đầu
Mô hình chi phí	Chi phí truy cập thấp	Chi phí chuyến tàu chi phối mọi quyết định

Những điều cần chỉ định để có thể theo dõi trước khi mua

1. Yêu cầu cung cấp cảm biến khi mua — cảm biến PD HFCT, RH/điểm sương bên trong, nhiệt độ cuộn dây và độ rung — không phải là trang bị thêm sau này. Một đơn vị không được xây dựng để xem sau này sẽ rất tốn kém.

2. Yêu cầu PD đã hiệu chuẩn theo tiêu chuẩn IEC 60270 với tính năng ghi nhật ký xu hướng và triết lý cảnh báo bằng văn bản (cường độ và tốc độ tăng), để nhóm trên bờ biết 'xấu' trông như thế nào trước khi điều đó xảy ra.

3. Đặt việc theo dõi tính kỵ nước (loại IEC TS 62073 HC) làm yếu tố kích hoạt lớp phủ lại , không phải khoảng thời gian cố định và yêu cầu hệ thống lớp phủ phải có khả năng được phủ lại tại hiện trường.

4. Chỉ định tích hợp bờ biển (IEC 61400-25 / MODBUS) với ngưỡng cảnh báo và một chủ sở hữu dữ liệu được đặt tên duy nhất để các tín hiệu được thực hiện.

5. Xác định chiến lược phụ tùng — bộ phận gia nhiệt, chất hút ẩm, bộ sơn lại RTV, mô-đun cảm biến — có kích thước phù hợp với tần suất chuyến đi của tàu chứ không phải theo danh sách các bộ phận chung.

6. Áp dụng CBM/RCM trong hợp đồng O&M với chi phí chuyến đi tàu rõ ràng trong mọi quyết định can thiệp; can thiệp khi xu hướng nói như vậy, không phải khi lịch nói như vậy.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Chúng ta không thể kiểm tra máy biến áp ngoài khơi theo lịch giống như trên đất liền được sao? Đáp: Không. Quyền tiếp cận là một con tàu, một cửa sổ thời tiết và một thủy thủ đoàn; việc 'kiểm tra sáu tháng một lần' trở thành một chuỗi các chuyến đi đắt tiền mà vẫn có thể bỏ sót một lỗi đang phát triển giữa chúng. Giám sát trực tuyến liên tục đưa ra tín hiệu mỗi ngày và thay thế việc kiểm tra trực quan thông thường - tàu sẽ tắt khi dữ liệu cho biết chứ không phải vào một ngày.

Câu hỏi: Tín hiệu trực tuyến có giá trị nhất đối với thiết bị loại khô là gì? A: Xả một phần. Máy biến áp loại khô không có dầu, do đó phân tích khí hòa tan - phương pháp chẩn đoán phù hợp cho các thiết bị chứa chất lỏng - không được áp dụng. PD, được đo theo tiêu chuẩn IEC 60270 và thường sử dụng cảm biến HFCT ở độ nhạy khoảng 10 pC, là chỉ báo sớm nhất về sự suy giảm đường rò và theo dõi bề mặt do sương muối gây ra.

Hỏi: Làm thế nào để chúng tôi quyết định thời điểm phủ lại lớp kỵ nước (RTV)? A: Theo cấp độ kỵ nước đo được (IEC TS 62073: HC1 kỵ nước hoàn toàn đến màng liên tục HC7), không phải theo lịch trình cố định. Một nghiên cứu của CIGRE ước tính chất cách điện composite trung bình sẽ hướng tới HC6 — có tính ưa nước — sau 10–25 năm; Khi lớp phủ quanh co có xu hướng như vậy, hãy lên kế hoạch sơn lại vào cửa sổ có thể tiếp cận tiếp theo.

Hỏi: Việc giám sát có loại bỏ sự cần thiết của các biện pháp thiết kế trong bài viết thiết kế ngoài khơi không? Đáp: Không. Thiết kế — đường dây mở rộng, lớp phủ kỵ nước, lớp bịt kín, cấu trúc làm mát được chọn — đặt điểm bắt đầu và tốc độ xuống cấp. Việc giám sát xác minh rằng thiết kế vẫn được duy trì và có thêm thời gian để hành động. Cả hai là tuần tự, không phải là lựa chọn thay thế.

Hỏi: Dữ liệu nào thực sự sẽ đến được bờ? A: Độ lớn và xu hướng PD, RH/điểm sương bên trong và nhiệm vụ của bộ sưởi, nhiệt độ điểm nóng cuộn dây chống lại tải, xu hướng điện trở cách điện định kỳ và xu hướng rung - mỗi xu hướng đều có ngưỡng và chủ sở hữu được đặt tên, được đưa đến bảng điều khiển bên bờ để lỗi được dự đoán thay vì được phát hiện.

Đồ ăn mang về

Máy biến áp loại khô ngoài khơi không bị hỏng một cách bất ngờ; chúng thất bại do bỏ qua các tín hiệu xảy ra trước sự cố. Không có dầu để phân tích, bộ giám sát được xây dựng lại xung quanh vấn đề phóng điện cục bộ, độ ẩm bên trong, nhiệt độ cuộn dây, xu hướng điện trở cách điện và độ rung — cũng như xung quanh lớp kỵ nước cho bạn biết khi nào lớp phủ đã ngừng bảo vệ bề mặt. Toàn bộ mục đích của việc đầu tư là biến một sự cố không thể đoán trước do bão thành một chuyến đi theo lịch trình của bạn. Một đơn vị được xem theo cách này không phải là một đơn vị rẻ hơn; đó là một đơn vị mà bạn có thể thực sự dự đoán được cuộc đời ba mươi năm trên biển của họ và những thất bại mà bạn gặp phải theo lịch bạn chọn chứ không phải lịch thời tiết.