Zvýšení úrovně elektroúdržby v podniku pomocí prediktivního on-line testování 

Obrázek 1: Zkušený technik v oboru bude vědět, jakou technologii použít a jak ji užít při hodnocení stavu jednotlivých zařízení. Tento technik provádí prediktivní on‑line diagnostiku. Obrázek poskytla společnost Electrical Reliability Services Inc. Obrázek 1: Zkušený technik v oboru bude vědět, jakou technologii použít a jak ji užít při hodnocení stavu jednotlivých zařízení. Tento technik provádí prediktivní on‑line diagnostiku. Obrázek poskytla společnost Electrical Reliability Services Inc.

Jak používat čtyři způsoby prediktivního on-line testování pro rozvoj plánu elektroúdržby?

Pokud jste zodpovědní za správu systému elektrické energie a vytváříte plány elektroúdržby vašeho podniku, existují čtyři prediktivní testy údržby, které by měly být začleněny do celkového programu údržby. Provádění těchto testů vede ke snížení četnosti vypínání sítě, k navýšení výkonu systému, ke snížení rizika selhání systému a k optimalizaci výdajů dle rozpočtu.

Tyto testy prediktivní údržby lze provádět, když jsou systémy on-line, tzn. v provozu pod napětím (on-line diagnostika). Jsou nedestruktivní, neinvazivní a zkoumají elektrická zařízení za běžných provozních podmínek. V ideálním případě byste měli tyto testy koordinovat mezi plánovanými odstávkami systému, abyste na základě získaných dat mohli provést informovaná rozhodnutí a následně upřednostnit servisní zásah.

Postupy prediktivní údržby

Mezi čtyři on-line diagnostické postupy prediktivní údržby pro hodnocení stavu elektrického systému patří:

  1. vizuální kontrola;
  2. měření částečných výbojů (ČV);
  3. infračervené testování / termografický průzkum;
  4. odběr a analýza izolačních kapalin.

Ve vzájemné kombinaci mohou tyto čtyři aktivity identifikovat změny vlastností, které signalizují nastávající selhávání daného zařízení. Pokud tyto testy provádí kvalifikovaná zkušební firma, jsou konány nákladově efektivním způsobem a poskytují významné výhody, jako jsou např.:

  • stav testovaného zařízení lze vyhodnotit za běžných provozních podmínek;
  • sběr trendových dat pro prediktivní vyhodnocení;
  • identifikace nastávajících problémů dříve, než dojde k závažným selháním zařízení;
  • identifikace zařízení, jehož oprava má být během plánované odstávky upřednostněna;
  • poskytnutí dat, díky nimž je možno prodloužit dobu mezi plánovanými odstávkami;
  • zefektivnění procesu přidělování rozpočtových výdajů a upřednostnění nejkritičtějších potřeb údržby.

Takové testování v rámci prediktivní údržby lze navíc provádět častěji než servisní zásahy během odstávek sítě, čímž se sníží riziko incidentů a výpadků souvisejících se systémem, zvýší se bezpečnost zaměstnanců i veřejnosti a předejde se problémům, které by mohly ovlivnit pověst a provozní důvěryhodnost podniku.

Prediktivní údržba prováděná v režimu on-line (zařízení je pod napětím)

On-line prediktivní údržba využívá v závislosti na vybavení několik typů technologií. Zkušený servisní technik dobře ví, jakou technologii má použít a jak ji aplikovat při hodnocení jednotlivého zařízení (viz obrázek 1). Každá technologie poskytuje jedinečnou sadu dat, které při použití v kombinaci umožňují dobře porozumět stavu celého systému.

Vizuální kontroly. Vizuální kontrola je prohlídka zařízení bez nutnosti otevírat krytování. Kvalifikovaný technik je vyškolen v rozpoznávání neobvyklých stavů, které naznačují zvýšené rizikové faktory pro bezpečnost nebo spolehlivost zařízení.

Standardní kontrolní seznam během provádění vizuální kontroly zahrnuje tyto položky:

  • čistotu;
  • stav nátěru;
  • stav prostoru kolem zařízení;
  • stav uzemnění;
  • prasklé nebo znečištěné izolátory;
  • stav/netěsnost kapalin;
  • ukazatele stavu kapalin / teploměry vinutí;
  • tlak plynu;
  • signálky stavu relé.

Měření částečných výbojů (ČV). V rámci měření částečného výboje jsou využívány senzory k detekci napěťového namáhání způsobeného napětím systému na poškozené součásti izolace (viz obrázek 2). Poškozená izolace generuje signály s charakteristickými rysy částečného výboje. Senzory ČV detekují tyto slabé elektrické signály nebo výboje, které se vyskytují uvnitř nebo na povrchu izolace zařízení středního a vysokého napětí. Neustálé působení částečných výbojů může narušit pevnou izolaci a nakonec vést k poruše a selhání zařízení.

Měření částečných výbojů lze provádět u plynných, kapalných nebo pevných izolačních médií. Výsledky měření je možné použít k nastavení priorit servisních zásahů.

  • Po provedení měření částečných výbojů máme k dispozici rozsah, umístění a typ degradace izolace.
  • Výsledkem měření částečných výbojů je identifikace zařízení vyžadujícího další pozornost anebo servisní zásah během odstávky elektrické sítě.
  • Trendová data částečného výboje získaná v průběhu času mohou správcům zařízení pomoci se strategickými rozhodnutími ohledně provedení oprav nebo výměny zařízení.

Existuje mnoho typů technologií snímání částečných výbojů a přesnost detekce ČV lze zlepšit použitím různých typů senzorů ČV. Mezi tyto technologie patří různé typy akustických a elektromagnetických senzorů.

Ultrazvukové mikrofony a UHF (ultra vysokofrekvenční) senzory směru. Ultrazvukové mikrofony a UHF senzory směru lze použít k posouzení „zdravotního“ stavu zařízení umístěných ve vnitřních kovových krytech, jako je rozváděč vysokého napětí. Senzory budou během procesu testování zobrazovat signály, které zkušený technik dokáže rozpoznat a použít k identifikaci pravděpodobné příčiny a umístění zdroje ČV, aby bylo možné podle potřeby problémy řešit.

Ultrazvukový senzor s parabolickou anténou. Ultrazvuková anténa skenuje signály ČV z různých zařízení rozvoden, jako jsou průchodky, izolátory, spínače, potenciální transformátory a svorkovnice.

Akustický kontaktní senzor. Akustický kontaktní senzor lze použít k detekci ČV u zařízení, která jsou plněna plyny a kapalinami.

Senzor přechodného zemního napětí. Senzor přechodného zemního napětí měří napětí indukovaná na kovových krytech v důsledku elektromagnetických signálů generovaných ČV.

Bezdrátový vysílač vysokofrekvenčního transformátoru proudu. Bezdrátový vysílač vysokofrekvenčního transformátoru proudu se připojuje k trvale nebo dočasně namontované svorkovnici a monitoruje kabelový obvod. Senzory detekují ČV z kabelu a poskytují včasné varování před poškozením kabelu. Tento senzor lze také použít k detekci signálů od zemnicích vodicích zařízení.

Infračervené testování. Termografický průzkum se provádí pomocí infračerveného skeneru (kamery) k identifikaci stavů, které by mohly vést k požáru nebo poruše elektrického zařízení. Dokáže detekovat zvýšený odpor spojů (uvolněno, znečištěno, zkorodováno atd.), k němuž dochází zhoršením elektrických připojení v důsledku vibrací, nesprávně nastaveného momentu dotažení nebo koroze. Zvýšený odpor generuje abnormální ohřev, který lze detekovat během termografického průzkumu. V rámci průzkumu jsou příležitosti k provedení vizuální kontroly vnitřních prostorů rozváděče. Výsledná kontrolní zpráva obsahuje barevné fotografie s vysokým rozlišením v digitální podobě, včetně termosnímků zobrazujících místa s větším vývinem tepla, dále popis vady a doporučení, jak provést opravu.

Odběr a analýza izolačních kapalin. Jedním z nejúčinnějších způsobů, jak určit stav transformátoru naplněného kapalinou, je získat vzorek kapaliny a udělat laboratorní analýzu. Vzorkování izolační kapaliny umožňuje analýzu chemických vlastností, rozpuštěných plynů a identifikaci kontaminantů i úlomků, což poskytuje vodítko pro vyhodnocení stavu zařízení a slouží jako indikátor průrazu izolace nebo selhání spojení. Tyto kapaliny poskytují chladicí médium pro přenos tepla z cívek do chladičů a do vzduchu. Izolují vinutí a snižují zatížení od vysokého napětí. V průběhu času dochází ke kontaminaci kapalin působením tepla, poškozením izolace, vlhkostí, vlivem vzduchu (oxidace) a koroze. Finální report z analýzy izolační kapaliny zahrnuje informace o dielektrickém průrazu, obsahu vlhkosti, barvě, aciditě, mezipovrchovém napětí, měrné hmotnosti a výkonovém faktoru kapaliny.

Většina poruch elektrických zařízení je způsobena špatným stavem spojení nebo vadnou izolací. Kombinací infračerveného testování, jež pomáhá identifikovat vadné spoje a další stavy přehřívání, s měřením částečných výbojů, které detekuje zhoršující se stav izolace, minimalizujete riziko poruch vaší distribuční sítě. Spojte tyto výhody s prováděním analýzy transformátorové kapaliny (transformátor bývá většinou jedno z vašich nejdražších elektrických zařízení) a s vyškoleným zrakem zkušeného technika a výsledkem bude výrazné snížení počtu poruch zařízení a přerušení dodávek elektrické energie.

PLE2008 MAG Elec Reliability Serv Fig 2Obrázek 2: Měření částečného výboje využívá senzory k detekci napěťových namáhání vyvolaných systémem napětí na poškozených součástech izolace. Obrázek poskytla společnost PMDT

Finální report z provedeného on-line testování

Po provedení služeb on-line testování a zásahů údržby je generován standardizovaný finální report s doporučenými následnými akcemi. Finální report by měl obsahovat:

  • doporučená nápravná opatření s vytyčením priorit;
  • identifikaci nálezů, které vyžadují okamžité prošetření/opravu;
  • identifikaci nálezů, které vyžadují další trendování a monitorování parametrů;
  • identifikaci nálezů, které vyžadují další diagnostiku.

Pár myšlenek na závěr

Mnoho vedoucích údržby používalo dříve jednu nebo více konvenčních strategií údržby, včetně údržby prováděné v pravidelných intervalech či údržby zaměřené na spolehlivost. Někteří jednoduše volí variantu provozování zařízení až do jeho úplného selhání. V dnešním podnikatelském prostředí v režimu 24/7/365 se strategie údržby mění. V současné době je trendem údržba „dle skutečné potřeby“, což umožňuje pokrok v on-line testování a v údržbě technologií. V rámci strategie údržby „dle skutečné potřeby“ se údržba zařízení provádí na základě indikátorů, jako jsou výsledky on-line průzkumů, provozního prostředí, stáří a historie zařízení, zatížení a kritičnosti servisovaného zařízení. Jedná se o něco podobného jako v rámci údržby zaměřené na spolehlivost, ale navíc jsou zahrnuta data získaná z on-line průzkumu.

On-line diagnostika popsaná v tomto článku si klade za cíl doplnit požadovanou off-line diagnostiku a měla by být součástí integrovaného plánu řízení životního cyklu zařízení. I když jsou s on-line diagnostikou spojeny počáteční náklady, tyto náklady se často snadno vyrovnají úsporami nákladů díky optimalizované off-line diagnostice a také snížením počtu neplánovaných odstávek kvůli selhání zařízení. Nejdůležitější je, že výsledkem on-line testování jsou důležité informace, které správce zařízení potřebuje k upřednostnění zařízení vyžadujících pozornost a k tomu, aby se zabránilo plýtvání zdroji u těch zařízení, jež zůstávají v dobrém a spolehlivém stavu. Můžeme rovněž posunout plánovanou odstávku bez zvýšení rizika selhání provozovaných zařízení a optimalizovat tak rozpočet. Získaná data mají neocenitelnou hodnotu při plánování výměny zařízení nebo budoucích upgradů systému.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz