Γιατί μια γεννήτρια χάνει τάση υπό φορτίο; Συνήθεις αιτίες και λύσεις

Γιατί πέφτει η τάση μόνο όταν συνδέεται το φορτίο

Μια γεννήτρια που φαίνεται να λειτουργεί κανονικά χωρίς φορτίο, αλλά χάνει την τάση μόλις συνδεθεί ο εξοπλισμός, συνήθως σας επισημαίνει κάτι χρήσιμο: το μηχάνημα εξακολουθεί να μπορεί να δημιουργήσει τάση, αλλά δεν μπορεί να διατηρήσει τη διέγερση και την τάση στους ακροδέκτες όταν αυξάνεται η ζήτηση ρεύματος. Στο πεδίο, αυτή η διάκριση έχει σημασία. Σας βοηθά να αποφύγετε τη σπατάλη χρόνου στη λάθος πλευρά του συστήματος.

Για τις ομάδες συντήρησης, το πρώτο πρακτικό ερώτημα δεν είναι «Είναι ελαττωματική η γεννήτρια;» αλλά «Τι αλλάζει υπό φορτίο;» Το ρεύμα αυξάνεται, η μαγνητική ροή μεταβάλλεται, η ταχύτητα μπορεί να μειωθεί, οι αδύναμες συνδέσεις θερμαίνονται και κάθε αδυναμία στο κύκλωμα διέγερσης γίνεται πολύ πιο εμφανής. Μια δοκιμή με λαμπτήρα μπορεί να είναι επιτυχής, ενώ η εκκίνηση ενός κινητήρα ή ένα φορτίο διεργασίας κάνει το πρόβλημα προφανές μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.

Στη συντήρηση ενεργειακού εξοπλισμού, ιδιαίτερα σε μονάδες που συνδέονται με εφαρμογές συνδυασμένου κύκλου αερίου ή ατμού, η αστάθεια τάσης υπό φορτίο σπάνια προκαλείται από μία και μόνη θεαματική βλάβη. Συχνότερα πρόκειται για μια αλυσίδα μικρότερων προβλημάτων: ελαφρά πτώση στροφών του κινητήριου μηχανήματος, οριακή ανίχνευση από το AVR, γήρανση των τυλιγμάτων ή μια σύνδεση που ήταν «αρκετά καλή» μέχρι να την εκθέσει το επαγωγικό φορτίο.

Ξεκινήστε με τον απλούστερο διαχωρισμό: υπερφόρτωση, απώλεια ταχύτητας ή απώλεια διέγερσης

Αν η τάση στους ακροδέκτες μειώνεται μαζί με τη συχνότητα, υποψιαστείτε πρώτα την ταχύτητα του κινητήριου μηχανήματος. Σε ένα ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος με κινητήρα, η χαμηλή ταχύτητα μειώνει άμεσα τη συχνότητα και συνήθως παρασύρει προς τα κάτω και την τάση. Αυτό μπορεί να οφείλεται στην απόκριση του ρυθμιστή στροφών, σε προβλήματα τροφοδοσίας καυσίμου, σε περιορισμό της εισαγωγής αέρα ή σε βήμα φορτίου που υπερβαίνει την ικανότητα του κινητήριου μηχανήματος να το αναλάβει ομαλά. Ένα συνηθισμένο λάθος είναι η ρύθμιση της τάσης πριν επιβεβαιωθούν οι ονομαστικές στροφές υπό φορτίο.

Αν η συχνότητα παραμένει σταθερή αλλά η τάση μειώνεται απότομα, η διερεύνηση στρέφεται προς το σύστημα διέγερσης, το κύκλωμα ανίχνευσης ή την κατάσταση του στάτη και του ρότορα. Αυτό είναι το πιο τυπικό μοτίβο όταν το AVR, ο διεγέρτης, τα εξαρτήματα του ανορθωτή ή η μόνωση των τυλιγμάτων δεν αποδίδουν πλέον όπως πρέπει.

Και ναι, μερικές φορές πρόκειται πράγματι για υπερφόρτωση. Όχι μόνο για συνολική υπερφόρτωση kW, αλλά και για φορτίο με χαμηλό συντελεστή ισχύος, υψηλό ρεύμα εκκίνησης μεγάλου κινητήρα ή ανομοιόμορφη κατανομή φάσεων που δημιουργεί τοπικό πρόβλημα πριν επιτευχθεί το όριο της πινακίδας χαρακτηριστικών.

Τα προβλήματα AVR είναι συνηθισμένα, αλλά κάθε πτώση τάσης δεν αποτελεί βλάβη του AVR

Οι αυτόματοι ρυθμιστές τάσης συχνά κατηγορούνται πρώτοι, και μερικές φορές δικαιολογημένα. Αν το AVR δεν μπορεί να αυξήσει τη διέγερση αρκετά γρήγορα ή αν η είσοδος ανίχνευσής του είναι ασταθής, το μηχάνημα θα παρουσιάσει πτώση τάσης υπό φορτίο. Μπορεί να παρατηρήσετε κυμάτωση, καθυστερημένη αποκατάσταση ή σταθερή κατάσταση χαμηλής τάσης μετά την ανάληψη του φορτίου.

Πριν αντικαταστήσετε τον ρυθμιστή, ελέγξτε τα βασικά σημεία γύρω από αυτόν:

• Χαλαρά ή διαβρωμένα καλώδια ανίχνευσης
• Εσφαλμένες ρυθμίσεις AVR μετά από προηγούμενες εργασίες συντήρησης
• Καμένες ασφάλειες ή ανεπαρκής τροφοδοσία του κυκλώματος διέγερσης
• Ανεπαρκής γείωση ή θόρυβος που επηρεάζει την ανάδραση τάσης

Η εμπειρία από το πεδίο δείχνει ότι πολλές κλήσεις για «ελαττωματικό AVR» αφορούν στην πραγματικότητα προβλήματα καλωδίωσης ή βαθμονόμησης. Αν το AVR είναι ρυθμιζόμενο, συγκρίνετε τις ρυθμίσεις με τα δεδομένα θέσης σε λειτουργία του κατασκευαστή πριν περιστρέψετε τα ρυθμιστικά χωρίς έλεγχο. Η τυχαία ρύθμιση μπορεί να καλύψει τη βασική αιτία και να δημιουργήσει ασταθή λειτουργία αργότερα.

Η κατάσταση των τυλιγμάτων και των περιστρεφόμενων εξαρτημάτων χρειάζεται περισσότερη προσοχή από όση συνήθως λαμβάνει

Μια γεννήτρια μπορεί να εξακολουθεί να παράγει αποδεκτή τάση ανοικτού κυκλώματος ακόμη και όταν τα τυλίγματα έχουν υποστεί φθορά, και στη συνέχεια να καταρρέει υπό φορτίο επειδή το ρεύμα καταπονεί την αδύναμη περιοχή. Γι’ αυτό η αντίσταση μόνωσης από μόνη της δεν παρέχει πλήρη εικόνα. Ενδέχεται να χρειαστεί σύγκριση της αντίστασης των τυλιγμάτων, δείκτης πόλωσης, σύγκριση υπερτάσεων όπου εφαρμόζεται, καθώς και προσεκτικός έλεγχος για θερμά σημεία, αποχρωματισμό, ρύπανση ή καταστροφή του βερνικιού.

Στα μηχανήματα χωρίς ψήκτρες, οι κατεστραμμένες περιστρεφόμενες δίοδοι αποτελούν κλασική αιτία μειωμένης διέγερσης υπό φορτίο. Το μηχάνημα μπορεί να δημιουργεί τάση, αλλά δεν είναι διαθέσιμο αρκετό ρεύμα πεδίου όταν αυξάνεται η ζήτηση. Στα μηχανήματα με δακτυλίους ολίσθησης, φθαρμένες ψήκτρες, ανεπαρκής πίεση ψηκτρών, ρυπασμένοι δακτύλιοι ή ανομοιόμορφη επαφή μπορούν να δημιουργήσουν το ίδιο σύμπτωμα με διαφορετικό τρόπο.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στις μεγαλύτερες βιομηχανικές μονάδες, όπου η μέθοδος ψύξης και η εσωτερική δομή επηρεάζουν την πρόσβαση για επιθεώρηση. Στην πράξη, μηχανήματα από 1.5 MW έως 400MW μπορεί να παρουσιάζουν πολύ διαφορετική συμπεριφορά βλάβης, ανάλογα με το αν χρησιμοποιούν αερόψυξη, εσωτερική ψύξη με αέρα, διπλή εσωτερική υδρόψυξη ή ψύξη με νερό-υδρογόνο-υδρογόνο. Τα βήματα επιθεώρησης πρέπει να αντιστοιχούν στον σχεδιασμό του μηχανήματος και όχι μόνο στο σύμπτωμα.

Οι κακές συνδέσεις προκαλούν πραγματική απώλεια τάσης και όχι απλώς ενοχλητικούς συναγερμούς

Χαλαροί ακροδέκτες, οξειδωμένοι ακροδέκτες καλωδίων, ραγισμένες συνδέσεις ζυγών και καλώδια ανεπαρκούς διατομής μπορούν όλα να προκαλέσουν μετρήσιμη πτώση τάσης μόλις ρεύσει ρεύμα. Αυτή είναι μία από τις πιο παραγνωρισμένες αιτίες, επειδή κατηγορείται η ίδια η γεννήτρια, ενώ η πραγματική απώλεια βρίσκεται στο κύκλωμα εξόδου ή στη διαδρομή του ουδετέρου.

Μια καλή πρακτική είναι να συγκρίνετε την τάση στους ακροδέκτες της γεννήτριας με την τάση στην πλευρά του φορτίου κατά το ίδιο συμβάν. Αν η τάση στους ακροδέκτες του μηχανήματος διατηρείται καλύτερα από την ένδειξη κατάντη, τότε αντιμετωπίζετε απώλεια στη διανομή και όχι αποκλειστικά εσωτερικό πρόβλημα παραγωγής. Η θερμική απεικόνιση, η επαλήθευση ροπής σύσφιξης και οι έλεγχοι πτώσης σε millivolt στα ύποπτα σημεία σύνδεσης είναι συχνά ταχύτεροι από μια εκτεταμένη ηλεκτρική αποσυναρμολόγηση.

Όταν το είδος του φορτίου είναι το πραγματικό πρόβλημα

Δεν είναι όλα τα φορτία εξίσου εύκολα στη διαχείριση. Μεγάλοι κινητήρες, θραυστήρες, συμπιεστές και ορισμένες διατάξεις ρυθμιστών μεταβλητής συχνότητας μπορούν να τραβήξουν υψηλό ρεύμα εκκίνησης ή ρεύμα πλούσιο σε αρμονικές, προκαλώντας πτώση τάσης ακόμη και όταν το μέσο φορτίο λειτουργίας φαίνεται αποδεκτό. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η διαπίστωση «η τάση πέφτει υπό φορτίο» είναι σωστή, αλλά το βαθύτερο ζήτημα είναι η συμβατότητα του φορτίου και η μεταβατική απόκριση.

Εδώ έχει σημασία η γνώση της ονομαστικής ικανότητας και της εφαρμογής του μηχανήματος. Σε συνδυασμένου κύκλου και άλλους αποδοτικούς τρόπους καθαρής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, οι μονάδες επιλέγονται συχνά για συγκεκριμένη συμπεριφορά άεργου ισχύος, διατάξεις ψύξης, διαμόρφωση πόλων και απαιτήσεις σταθερότητας του δικτύου ή της διεργασίας. Τα μηχανήματα δύο και τεσσάρων πόλων μπορεί να συμπεριφέρονται διαφορετικά ως προς τους περιορισμούς εγκατάστασης και τη δυναμική απόκριση, επομένως οι αποφάσεις συντήρησης πρέπει πάντα να αντιστοιχούν στον πραγματικό φάκελο σχεδιασμού και στο προφίλ λειτουργίας.

Για τις ομάδες που εργάζονται με μικτούς στόλους, είναι χρήσιμο να τηρείται αρχείο για το ποιες μονάδες είναι πιο ευαίσθητες στην εκκίνηση κινητήρων, στον προπορευόμενο συντελεστή ισχύος ή στην απότομη φόρτιση σε πλήρες φορτίο. Αυτό εξοικονομεί πολύ χρόνο από επαναλαμβανόμενες διαδικασίες εντοπισμού βλαβών.

Μια πρακτική σειρά εντοπισμού βλαβών που συνήθως λειτουργεί

Στο πεδίο, μια λογική σειρά αξίζει περισσότερο από έναν μακρύ κατάλογο θεωριών:

• Επιβεβαιώστε την ταχύτητα και τη συχνότητα υπό φορτίο και όχι μόνο στο ρελαντί.
• Μετρήστε την τάση στους ακροδέκτες μεταξύ φάσεων και μεταξύ φάσης και ουδετέρου και, στη συνέχεια, συγκρίνετέ την με την τάση στο άκρο του φορτίου.
• Ελέγξτε το επίπεδο φορτίου, τον συντελεστή ισχύος εφόσον είναι διαθέσιμος και αν η πτώση εμφανίζεται σε όλα τα φορτία ή μόνο σε συγκεκριμένο εξοπλισμό.
• Ελέγξτε την τροφοδοσία του AVR, τα καλώδια ανίχνευσης, τις ρυθμίσεις και την απόκριση της διέγερσης.
• Εξετάστε τις συνδέσεις, τις επαφές του διακόπτη, τις ενώσεις των ζυγών και τα σημεία ουδετέρου για θέρμανση ή χαλάρωση.
• Ελέγξτε την κατάσταση του ρότορα και του στάτη, αν οι βασικοί έλεγχοι δεν εξηγούν το σύμπτωμα.

Αυτή η σειρά αποφεύγει τη συνηθισμένη παγίδα της αποσυναρμολόγησης του μηχανήματος πριν επιβεβαιωθεί ότι το κινητήριο μηχάνημα διατηρεί πράγματι τις ονομαστικές στροφές ή ότι η διαδρομή των καλωδίων δεν αποτελεί την πηγή της πτώσης.

Οι αποφάσεις επισκευής πρέπει να αντικατοπτρίζουν την κατηγορία του μηχανήματος και όχι μόνο τα συμπτώματα της βλάβης

Σε μικρά εφεδρικά ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη, η αντικατάσταση ενός AVR ή η επιδιόρθωση ενός προβλήματος στους ακροδέκτες μπορεί να είναι απλή. Σε μεγαλύτερες βιομηχανικές μονάδες και μονάδες υποστήριξης δικτύου, η απόφαση είναι ευρύτερη: ρύθμιση της διέγερσης, σχεδιασμός επιθεώρησης του ρότορα, χρονικό παράθυρο διακοπής λειτουργίας, διαθεσιμότητα ανταλλακτικών και συμμόρφωση με τα πρότυπα του μηχανήματος λαμβάνονται όλα υπόψη. Ο εξοπλισμός που κατασκευάζεται σύμφωνα με τα IEC60034-3 ή Chinese GB/T7064 πρέπει να αξιολογείται με βάση τις σχετικές απαιτήσεις σχεδιασμού και δοκιμών και όχι με γενικούς εμπειρικούς κανόνες.

Οι κατασκευαστές με μακρόχρονη εμπειρία στα στροβιλομηχανήματα τείνουν να προσεγγίζουν διαφορετικά αυτά τα ζητήματα. Η SINO-QNP, για παράδειγμα, δραστηριοποιείται σε γεννήτριες, αεριοστρόβιλους, ατμοστρόβιλους και συμπιεστές, επομένως η διερεύνηση βλαβών συνδέεται συνήθως με ολόκληρη την κινητήρια αλυσίδα και όχι μόνο με την ηλεκτρική πλευρά. Αυτό έχει σημασία όταν ένα παράπονο για την τάση συνδέεται στην πραγματικότητα με τις συνθήκες διεργασίας, τη συμπεριφορά του συζευγμένου εξοπλισμού ή την αλληλεπίδραση των ελέγχων σε επίπεδο συγκροτήματος. Για αναφορά, η σειρά Γεννητριών τους καλύπτει διαφορετικούς δομικούς τύπους και επίπεδα ισχύος, υπενθυμίζοντας ότι η στρατηγική συντήρησης πρέπει να ακολουθεί τη διαμόρφωση του μηχανήματος και όχι έναν ενιαίο κατάλογο ελέγχου.

Αν μια μονάδα χάνει τάση μόνο υπό φορτίο, μην το αντιμετωπίζετε ως ένα αόριστο ηλεκτρικό σύμπτωμα. Συνήθως αποτελεί ένα σαφές διαγνωστικό στοιχείο. Ελέγξτε αν το μηχάνημα επιβραδύνεται, αν η διέγερση δεν αυξάνεται όπως πρέπει, αν χάνεται ρεύμα στις κακές συνδέσεις και αν το ίδιο το φορτίο είναι υπερβολικό για τη συγκεκριμένη εγκατάσταση. Σε πολλές περιπτώσεις, η απάντηση εμφανίζεται γρήγορα όταν οι μετρήσεις πραγματοποιούνται κατά τη διάρκεια του πραγματικού συμβάντος φόρτισης και όχι αφού η μονάδα έχει ήδη τεθεί εκτός λειτουργίας από προστασία.