Monitorowanie i diagnostyka stanu technicznego pomp krytycznych napędzanych silnikami elektrycznymi

• Autorzy: Kiss A. , Nowicki R.

Warianty tytułu

EN

Technical condition monitoring and diagnostics of critical pumps driven by electric motors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W przypadku wielu ważnych agregatów wystarczające jest wyposażenie ich w system monitorowania i zabezpieczenia stanu technicznego. Dla agregatów krytycznych dodatkowo winny być wykorzystywane systemy diagnostyki. Pozwalają one na bardziej dokładną ocenę zmiany stanu technicznego, rozpoznanie rodzaju zmiany stanu technicznego i w konsekwencji na lepsze oszacowanie zagrożenia. W artykule są opisane dwa przypadki uszkodzeń agregatów pompowych. W obu przypadkach uszkodzeniu podlegał napędzający pompy silnik indukcyjny, a uszkodzenie posiadało ten sam charakter i sprowadzało się do pęknięcia prętów klatki wirnika. W pierwszym przypadku silnik napędzał pompę wysokociśnieniowego cięcia wodnego instalacji opóźnionego koksowania. Pompa taka podlega częstym włączeniom na relatywnie krótki okres czasu w porównaniu z czasem postoju. Praca pompy warunkuje realizację procesu produkcyjnego dla pewnych technologii wykorzystywanych dla bloków paliwowych rafinerii. Ze względu na jej ważność agregat był objęty systemem monitorowania i zabezpieczenia drgań, który był rozszerzony o dwa systemy diagnostyczne o zróżnicowanych właściwościach (system skaningowy oraz system online). Drugi przypadek opisuje podobne uszkodzenie, natomiast w celu monitorowania był zastosowany inny system monitorowania. Wykorzystywano bowiem system detekcji anomalii, który bazuje na napięciach i prądach zasilania tegoż silnika elektrycznego. Sygnały te nie tylko umożliwiają detekcję uszkodzeń agregatu, ale także dodatkowo umożliwiają detekcję pewnych zaburzeń jego zasilania.

EN

In the case of many important assets, it is sufficient to cover them by a condition monitoring and protection system, with the addition of a diagnostics system for more critical machinery. Detailed diagnostics provides improved understanding of operating condition changes, recognition of developing failure types, and consequently a better evaluation of an malfunction severity. The following paper presents two cases of critical pump malfunction. In both cases the problem is change of induction motor condition due to the same type of failure – rotor disintegration. In the first case, the motor drives a decoking pump which is frequently operated for relatively short periods of time, but its operation is critical for production of a delayed coker unit. The asset was covered by quite typical vibration monitoring and protection system which has been enhanced with two diagnostic systems of various capabilities (scanning and online systems). The 2nd case describes a similar failure, but with a different approach used for condition monitoring. An electrical anomaly detection system monitors the current and voltage of electric motor power supply to detect mechanical and electrical failures, as well as irregularities in the power supply lines.

Słowa kluczowe

PL

agregat; pompa; silnik indukcyjny

EN

aggregate; pump; induction motor

• Wydawca: Wydawnictwo "Druk-Art" SC
• Czasopismo: Napędy i Sterowanie
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 17, nr 5
• Strony: 72--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kiss A.

• GE Power Controls S.A., ul. Towarowa 25A, 00-869 Warszawa

autor

Nowicki R.

• GE Power Controls S.A., ul. Towarowa 25A, 00-869 Warszawa

Bibliografia

• [1] Nowicki R.: Klasyczne metody nadzoru stanu technicznego agregatów napędzanych silnikami elektrycznymi. „Napędy i Sterowanie” 11/2013.
• [2] Drak B.: Typowe uszkodzenia silników indukcyjnych dużej mocy. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 89/2011.
• [3] Drak B.: Zniszczenie klatek rozruchowych wirników dwuklapkowych silników indukcyjnych. „Napędy i Sterowanie 3/2013.
• [4] Wilkinson E.V., Ross R.R., Edmisten R.: Cavitation Effects on Pump Thrust Leading to Bearing Failures. Proceedings of the 15th International Pump Users Symposium, March 3–5, 1998 : George R. Brown Convention Center, Houston, Texas, Publisher: Turbomachinery Laboratory, 1998.
• [5] Nowicki R.: Zadania monitoring instalacji opóźnionego koksowania. „Utrzymanie Ruchu”, 3–4/2015, s. 37–47.
• [6] Eisenmann B.: Case History of a Slip-Stick Coupling Failure.
• [7] Rodriguez P., Belahcen A., Arkkio A.: Signatures of electric faults in the force distribution and vibration pattern of induction motors. IEE Proceedings on Electric Power Applications, vol. 153, p. 523, 2006.
• [8] Kliman G., Koegl R., Stein J., Endicott R., Madden M.: Noninvasive detection of broken rotor bars in operating induction motors. IEEE Transaction on Energy Conversion, vol. 3, p. 873, 1988.
• [9] Thomson W.T., Gilmore R.J.: Motor Current Signature Analysis to Detect Faults In Induction Motor Drives – Fundamentals, Data Interpretation, and Industrial Case Histories. Proceedings of 32rd Turbomachinery Symposium, 2003.
• [10] Hatch Ch.T., Kuzkaya C.: AnomAlert: Under the Hood. White Paper, FEB 2012.
• [11] Song J., Nowicki R., Duyar A.: Sprzętowe rozpoznawanie anomalii pracy agregatów napędzanych silnikami elektrycznymi. „Napędy i Sterowanie” 1/2014.
• [12] Penrose H.W.: Evaluating Induction Motor Rotor Bars with Electrical Signature Analysis, ｩ 2006, SUCCESS by DESIGN.
• [13] Kechida R., Menacer A., Benakcha A.: Fault Detection of Broken Rotor Bars Using Stator Current Spectrum for the Direct Torque Control Induction Motor, World Academy of Science, Engineering and Technology, vol. 4, 2010.06.25, p. 998–1003.
• [14] Thomson W.T., Rankin D.: Case Histories of Rotor Winding Fault Diagnosis in Induction Motors. 2nd International Conference on Condition Monitoring, University College of Swansea, Wales, UK, 1987.
• [15] Cabanas M., Pedrayes F., Gonzalez M., Melero M., Rojas C., Orcajo G., Cano J., Nuno F.: A new electronic instrument for the early detection of broken rotor bars in asynchronous motorsworking under arbitray load conditions. 5th IEEE International Symposium on Diagnostics forElectric Machines, Power Electronics and Drives p1, 2005.
• [16] Penman J., Dey M., Tait A., Bryan W.: Condition monitoring of electrical drives. IEE Procedings on Electric Power Applications, vol. 133, p. 142, 1986.
• [17] Filippetti F., Franceschini G., Gassoni C., Vas P.: AI techniques in induction machines diagnosis including the speed ripple effect. IEEE Transaction on Industry Applications, vol. 34, p. 98, 1998.
• [18] Marques Cardoso A., Cruz S., Carvalho J., Saraiva E.: Rotor cage fault diagnosis in three-phase induction motors, by Park’s vector approach. 13th IAS Annual Meeting, vol. 1, p. 642, 1995.
• [19] Nowicki R.: Monitorowanie online stanu technicznego izolacji silników indukcyjnych. „Napędy i Sterowanie” 5/2014.