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Manutenção e Gestão utilizando Descargas Parciais


Aplicação da técnica de Descargas Parciais como

ferramenta suporte à tomada de decisões Técnicas e de

Gestão

Título



Edimilson Pierini: Técnico de Manutenção Pleno

Rangel de Oliveira: Técnico de Manutenção Júnior

Reinaldo Dalmolin: Supervisor de Manutenção Industrial

Sérgio Luiz Ronsoni: Técnico de Manutenção Sênior

Silvio Alberto Torlay: Gerente de Manutenção Industrial

Petrobras – UN - SIX

Autores



Localização

UN - SIX

Produtos

Pesquisa

www.petrobras.com.br → A Petrobras → Refinarias → SIX

ep1

ep10

ep1 A Petrobras, por intermédio de sua Unidade de Negócio da Industrialização do Xisto (SIX), situada em São Mateus do Sul, no estado brasileiro do Paraná, é referência mundial em pesquisa, exploração e processamento de xisto, o que é feito em total harmonia com o meio ambiente.A SIX possui uma tecnologia consolidada de extração do xisto, a qual denomina Petrosix ®, e, hoje, processa 7.800 toneladas de xisto diariamente, em conformidade com os requisitos das normas de qualidade, meio ambiente, saúde e segurança no trabalho. O fato de o Brasil possuir uma das maiores reservas mundiais de xisto - a Formação Irati, que também está situada sob o estado do Paraná - contribui para esse know-how.Entre os produtos oriundos do xisto que a Petrobras gera, estão o óleo combustível, a nafta, gás combustível, gás liquefeito e enxofre e ainda subprodutos que podem ser utilizados nas indústrias de asfalto, cimenteira, agrícola e de cerâmica.A Unidade também funciona como centro avançado de pesquisa, onde a SIX, em parceria com o centro de pesquisa e desenvolvimento da Petrobras, o Cenpes, e universidades, desenvolve projetos na área do refino.rx12; 30/07/2008

ep10 Desde 1954 a Petrobras trabalha para o aproveitamento do xisto brasileiro, através do desenvolvimento e consolidação de uma tecnologia denominada Processo Petrosix, já patenteada em vários países.

A principal característica da tecnologia desenvolvida pela Petrobras é a simplicidade operacional. Depois de minerado a céu aberto, o xisto vai para um britador, que reduz as pedras a tamanhos que variam de 6 a 70 milímetros. Então, estas pedras são levadas a um reator, ou retorta, onde são pirolisadas a uma temperatura de aproximadamente 500 graus centígrados, liberando-se a matéria orgânica nelas contida sob a forma de óleo e gás.

O calor para a pirólise é fornecido por uma corrente gasosa de elevada temperatura, que entra na zona de retortagem e se mistura com uma segunda corrente, injetada pela base da retorta, para recuperar o calor do xisto já retortado.

Nas zonas de aquecimento e secagem, a massa gasosa ascendente cede calor ao xisto e se resfria, resultando na condensação dos vapores de óleo sob a forma de gotículas, transportadas para fora da retorta pelos gases. Estes, com as gotículas de óleo passam por dois outros equipamentos (ciclone e precipitador eletrostático), onde são coletados o óleo pesado e as partículas sólidas arrastadas na etapa anterior.

O gás limpo de neblina de óleo (ou seja, das gotículas de óleo pesado condensadas durante a retortagem) passa por um compressor e se divide em três correntes: uma retorna para o fundo da retorta, outra também volta à retorta após ser aquecida em um forno, e a terceira, denominada gás produto, vai para um condensador onde o óleo leve é recuperado. Depois de retirado o óleo leve, o gás é encaminhado à unidade de tratamento de gás para a produção de gás combustível de xisto e para a recuperação do GLX (gás liquefeito de xisto, mais conhecido como gás de cozinha) e do enxofre.

O óleo produzido é vendido diretamente para as indústrias ou processado em uma refinaria de petróleo. Terminado o processo de retirada do óleo e gás da rocha, o xisto, agora dito "retortado", é devolvido à área minerada.

[editar] Usina Protótipo do IratiSão Mateus do Sul, no Paraná, abriga, desde 1972 a Usina Protótipo do Irati (UPI), cujo funcionamento permitiu comprovar a viabilidade

(Continuado)

técnica do processo, além de testar equipamentos, levantar dados básicos para o projeto de usinas industriais e desenvolver uma avançada tecnologia de proteção ambiental. Concluído o desenvolvimento do Processo Petrosix os esforços da usina voltaram-se, a partir de 1982, para aprodução. Também intensificaram-se as pesquisas voltadas ao desenvolvimento de processos para o aproveitamento dos finos de xisto, do xisto processado e calxisto (corretivo de acidez dos solos) também encontrado na mina.

[editar] Módulo IndustrialCom a entrada em operação do Módulo Industrial, em dezembro de 1991, concluiu-se a última etapa de consolidação da tecnologia Petrosix. Atualmente, no complexo industrial de beneficiamento, em São Mateus do Sul, são processadas diariamente 7800 toneladas de xisto que geram os seguintes produtos e subprodutos:

- Tipo Toneladas 1 Óleo combustível 480 t 2 Nafta industrial 90 t 3 Gás combustível 120 t 4 Gás liquefeito 45 t t 5 Enxofre 75 t 6 Calxisto 8000 t 7 Xisto fino 1500 t 8 Xisto retortado 6600 t rx12; 30/07/2008



O xisto no mundo

O xistoMódulo Industrial

O xisto



O Processo

Petrobras (1953) a SIX (1954)O Processo PETROSIX ®A mina/britagem/peneiramentoO reatorCorrentes de gás aquecidoA piróliseO cicloneO precipitadorO COMPRESSORAs unidades de gásO forno



O sobreaquecimento motor de 7,1MWResumo

Outras técnicas de manutenção

A DP unindo recursos

A confiabilidade baseada na manutenção preventiva e preditiva

A confiabilidade pós falha

O uso da análise de DP

ep4 ep6

ep4 Devido a falha em sistema de refrigeração e outros fatores diversos, um motor elétrico de indução 10.000 CVs sofreu dano por sobreaquecimento, abalando a confiabilidade da máquina. A utilização da técnica de DP foi sugerida como um possível caminho na busca da solução. A análise de DP é uma ferramenta para manutenção preditiva de equipamentos elétricos que utilizam tensões maiores que 3KV. Por tanto é uma ferramenta técnica utilizada por técnicos da área elétrica, mas neste caso serviu também para uma decisão gerencial, fazendo uma ligação e aproximação de diferentes corpos técnicos dentro da empresa e também entre técnicos e gerências. É fato que apenas a DP não conseguiria definir a solução, foi utilizado vários outros ensaios elétricos com mais de uma empresa e após a análise de todas as informações aDP foi decisiva para a tomada de decisão.rx12; 30/07/2008

ep6 RESUMOApós defeito num motor trifásico de indução, o fabricante emite relatório indicando falha iminente no estator e prazo para recuperação incompatível com a possibilidade real do negócio. Utilizando as técnicas de ensaios elétricos e manutenção preventiva, juntamente com a técnica de análise de descargas parciais, baseada em pulsos elétricos gerados por descargas que acontecem em isolamento elétrico com tensão maior que 3,5KV, se consegue prorrogar a vida útil da máquina e também todo o processo de acompanhamento, desenvolvendo um plano adequado a prazos e custos para recuperação deste motor, de forma a assegurar a confiabilidade do equipamento e possibilitar o cumprimento dos compromissos assumidos pelo negócio. Por tanto essa técnica mostra-se adequada para equipamentos críticos e mesmo sendo uma técnica já utilizada há décadas, nos últimos anos apresentou um grande progresso devido as novas tecnologias de softwares e hardwares que proporcionam grande precisão nas análises. Cabe ressaltar para essa técnica a importância do histórico, apresentando maior precisão no diagnóstico quanto maior o acompanhamento, já que as descargas parciais mostram o envelhecimento do material isolante e tem a intensidade de descargas maior quanto mais comprometido o isolante, ocorrendo de forma gradual. Assim quando existe um acréscimo acentuado percebe-se logo a existência de problemas e de acordo com as descargas é possível identificar a causa destas. Essa técnica foi decisiva para o correto encaminhamento das ações que culminaram nas corretas decisões neste processo, aproximando setores de manutenção e de gestão. rx12; 30/07/2008



O MC-23001 aciona o compressor axial

A importância do MC23001

Motor de indução.

7,1MW

13,2KV

3589 rpm

356 A

Aceleração 33,3s

Estator em estrela

ep14

ep14 O processo em que está envolvido este motor é o processo PETROSIX® que retira óleo, gás, enxofre e nafta do xisto . O compressor C 23001 é essencial para o funcionamento deste processo, sendo o equipamento responsável pela circulação do gás de processo o qual é aquecido numforno e retorna à torre para retirada de hidrocarbonetos, portanto em caso de falha no motor MC-23001 todo o processo pára. Não existe motor reserva, nem sobressalente. O motor é capaz de entregar uma potência de 10000cv (7100kW), é constituído de rotor em gaiola de esquilo e alimentado em 13,2 kV com partida direta, auxiliado por banco de capacitores.rx12; 30/07/2008



Falha no sistema de refrigeraçãoAcionado o fabricanteVolta a operar

O sobre-aquecimento do MC23001

ep16

ep16 Em 2002 houve falta de água no trocador de calor, elevando a temperatura dos enrolamentos do estator. O sistema de proteção contra sobre temperatura é projetado para atuar com trocador de calor ar x água, mas com a falta de água o sistema de proteção fica deficiente, pois estava ajustado em 155°C e após o desligamento a inércia térmica fez com que a temperatura se elevasse acima de 180°C. O fabricante foi chamado imediatamente e o motor foi aberto para avaliação. O relatório do fabricante registra que na abertura do motor foi observado fumaçae excesso de óleo lubrificante no interior do motor. No estator foi encontrado coloração escura nas conexões das bobinas com bolhas de resinaexpelida e trincas na tinta semicondutora no final do pacote do núcleo lado acionador. No rotor foi encontrado coloração mais escura das barras também do lado acionador. Foi relatado também uma cunha com folga de fixação. As observações mostram indícios de sobreaquecimento de partes do motor do lado acionador que foram mais afetadas. O fabricante condena o motor e sugere a rebobinagem imediata do motor, indicando grande possibilidade de falha, não recomendando a liberação da máquina, porém sem a existência de sobressalente ou reserva, o motor voltou a operar.rx12; 30/07/2008



A confiabilidade logo após o defeito

Momento de incerteza

Compromissos assumidos pela UNEm caso de falha, tempo de reparo de 60 dias

A importância da manutenção no Negócio

Não era possível garantir a confiabilidade da máquina

Produção diária

Item Tipo Toneladas

1 Óleo combustível 480

2 Nafta industrial 90

3 Gás combustível 120

4 Gás liquefeito 45

5 Enxofre 75



Possíveis Soluções

Rebobinar o motor no local

Ações contingenciais

Compra das bobinas

Exaustiva troca de informações entre corpos técnicos.

Aproximação entre setores técnicos e de gestão.

Rebobinar o motor na fábricaSubstituir o motor completoSubstituir parte do motor

Contato com empresas com potencial para o reparo Planejamento da manutenção preventiva mais completa possível

Instalação de sensores para DP Mudança no valor de trip por temperatura



O que são Descargas

Parciais (DP)DESCARGAS PARCIAISDESCARGAS PARCIAIS

São São pequenaspequenas descargasdescargas eleléétricastricas emem cavidadescavidades cheiascheias de de araremem isolamentoisolamento eleléétricotrico de de altaalta tensãotensão..

AcontecemAcontecem porqueporque a a rigidezrigidez dieldieléétricatrica do do arar (3 kV/mm) (3 kV/mm) éé muitomuitomenormenor do do queque a do a do isolamentoisolamento (~300 kV/mm).(~300 kV/mm).

DescargasDescargas geramgeram pequenospequenos pulsospulsos de de tensãotensão..

As As descargasdescargas sãosão monitoradasmonitoradas detectandodetectando e e medindomedindo estesestespulsospulsos de de tensãotensão..

ep17 ep18

ep17 Corona ou Descargas Parciais? A nomenclatura técnica ou mesmo a terminologia empregada pelo pessoal de manutenção distingue descargas parciais de corona como sendo o mesmo efeito, porém ocorrendo em locais distintos. Entretanto, as definições citadas pelo IEEE1434-2002, diferenciam ambos os fenômenos. As descargas parciais (doravante denominadas como PD) são “centelhas”, ou surtos de elétrons e íons ocorrendo em espaços vazios (ou “voids”) dentro, ou adjacente à isolação das barras do estator, sendo difícil sua verificação visual.Já a corona ocorre quando o gás próximo a um condutor exposto se ioniza, produzindo descargas parciais visíveis. Note que corona não envolve a isolação. Corona pode ser verificada principalmente em cabos de alta tensão blindados, cabos de conexão não blindados, linhas de transmissão (principalmente nos componentes das torres de transmissão) e em máquinas rotativas. Um dos testes mais comuns em manutenção de grandes máquinas é “escurecer” o ambiente e aplicar alta tensão através de um Hipot para detectar os pontos “iluminados” gerados pela corona.

Descargas ParciaisDescargas Parciais são “centelhas” ou “faíscas” envolvendo o fluxo de elétrons e íons quando um pequeno volume de gás se rompe. Pode ocorrer em vazios ou bolhas no interior do sistema de isolamento elétrico ou adjacente ao isolamento de altas tensões dos estatores de máquinas elétricas. Essas descargas são “parciais” porque existe algum isolamento sólido, em série com o vazio, o qual previne contra uma ruptura completa (ou curto-circuito). A centelha gera um rápido pulso elétrico que se propaga através dos enrolamentos do estator e pode ser detectado nos terminais da máquina por acopladores capacitivos. Dependendo do tamanho do vazio, a constante dielétrica e a temperatura, o estresse do gás no interior do vazio pode se tornar suficiente paraa ocorrência de uma ruptura dielétrica. Uma descarga somente ocorrerá quando o estresse elétrico (V/mm) exceder o ponto de ruptura dielétrica do gás, que é 3kV/mm para o ar.Além do fator dielétrico, descargas parciais são também o resultado de danos causados por outras forças atuando nos enrolamentos do estator, sejam elas de características térmicas, mecânicas, eletromagnéticas, químicas ou mesmo do meio ambiente.O desenvolvimento progressivo de atividades de descargas parciais é o maior sintoma da deterioração da isolação. As descargas também contribuem para o envelhecimento do sistema dielétrico da máquina pela erosão do sistema de isolação. Obviamente as descargas parciais tendem a ocorrer nas proximidades da alta tensão, onde a tensão é maior, e não no lado do ponto de neutro do enrolamento.Em resumo, as descargas parciais são não só um sintoma da degradação da isolação da máquina, mas elas próprias podem contribuir para tal deterioração (envelhecimento) e conseqüente falha total na máquina (ou seja, uma descarga total ou curto-circuito que pode ocorrer entre fases ou entre fase e terra). É importante ter em mente que a dependência de elétrons livres para uma descarga parcial faz da PD um evento estatístico, e portanto não previsível.rx12; 31/07/2008

ep18 Causas das Falhas na Isolação

Existem muitos tipos de estresses agindo na isolação dos barramentos estatóricos, e raramente algum deles ocorre sozinho. Esses estresses podem ser de natureza diversa, como elétricos (em função da tensão), mecânicos (vibração), térmicos, químicos, eletromagnéticos e como função do meio ambiente. Quanto mais estresses estiverem presentes, maior a taxa de deterioração da isolação.Algumas das causas das falhas na isolação de máquinas girantes estão abaixo descritas:§ Má Impregnação da Isolação:

(Continuado)

Descargas Parciais podem ocorrer dentro da isolação do enrolamento como resultado de vazios causados por falhas no processo produtivo, como cura incompleta ou alta viscosidade das resinas, falhas na pressão ou no vácuo aplicados nos barramentos, temperatura imprópria, ou mesmo a presença de objetos estranhos. Outro problema que ocorre devido a falhas no processo de fabricação é que os vazios internos criam uma barreira térmica que impede a transferência de calor entre o cobre e o núcleo. Problemas adicionais à isolação podem ser verificados quando os devidos cuidados não são tomados, como por exemplo, durante embalagem na fábrica, içamento e transporte, desembalagem e atémesmo durante procedimentos de montagem no campo.

§ Sobreaquecimento das Bobinas:Quando o sistema de isolação é exposto continuamente a sobreaquecimento, as resinas orgânicas tendem a perder sua rigidez mecânica, acarretando um fenômeno conhecido como delaminação, ou “desfolhamento” das camadas. Quando as camadas da isolação “desfolham”, os condutores internos de cobre ficam livres para vibrar e então as descargas parciais aparecem nos vazios internos. Os danos à isolação são cumulativos e não-reversíveis.Um dos sintomas mais fáceis de se determinar o estresse térmico é através da inspeção visual, onde se verifica uma descoloração da isolação.A ruptura da isolação, considerando apenas a sobrecarga térmica, pode levar vários anos para acontecer, e depende diretamente do gradiente de temperatura e espessura da isolação. Esse problema ocorre em menor quantidade em barras com isolação à base de resinas de epóxi ou aquelas refrigeradas à água, uma vez que esses tipos de montagens suportam melhor o estresse térmico.A deterioração térmica pode ocorrer devido a diversos motivos, como operação contínua em regime de sobrecarga, erro no projeto das barras fazendo com que as mesmas trabalhem sempre em sobrecarga térmica mesmo com a máquina em operação nominal, refrigeração deficiente edesbalanço das fases.

§ Deterioração das Tintas Semicondutoras e Anti-Corona:Dentro da ranhura, a superfície da bobina é aterrada ao núcleo estatórico com uma cobertura de pintura ou fita condutiva de baixa resistência. Devido aos estresses elétricos e térmicos, essa interface pode deteriorar fazendo com que o contato entre a superfície condutiva na bobina e o núcleo seja perdido, propiciando o surgimento de descargas de alta tensão entre a barra em alto potencial e a ranhura aterrada. O fenômeno éconhecido como descarga na ranhura (descargas parciais), e pode queimar seriamente a superfície da bobina. Em máquinas refrigeradas a ar, essa ocorrência produz ozônio, que acelera a decomposição da isolação, e um pequeno anel de pó branco surge no ponto de saída das barras das ranhuras, facilmente identificável.

§ Má Fixação dos Enrolamentos:Descargas parciais também podem ocorrer como resultado da vibração das barras, tanto em decorrência de falhas no sistema de cunhagem naporção do núcleo ou de fixação no sistema de bloqueio das cabeças das bobinas. Também algumas resinas utilizadas atualmente encolhem após o processo de cura, fazendo com a barra fique solta dentro da ranhura. Com a vibração, ocorre o roçamento da isolação na ranhura e outros elementos de fixação, e conseqüentemente abrasão e/ou erosão.§ Espaço Inadequado em Barras ou Bobinas:Geralmente devido a erros de projeto, algumas máquinas são construídas com um espaçamento inadequado entre barras de fases diferentes, principalmente nas cabeças das bobinas. Esse pequeno espaçamento pode ser suficiente para iniciar atividades de descargas parciais, com conseqüente erosão da isolação e eventual ruptura. Em máquinas refrigeradas a ar, a ionização do espaço entre barras de diferentes potenciaiscausará o aparecimento de corona e ozônio, com formação de um pó branco sobre as superfícies.

(Continuado)

§ Contaminação do Enrolamento:A contaminação em uma máquina pode ser causada por uma mistura de vapor de óleo, poeira, sujeira, resíduos do desgastes de peças da própria máquina ou deixados em procedimentos de manutenção. Essa contaminação pode propiciar o aparecimento de pequenas “pontes” entre barras de fases diferentes, causando o surgimento de descargas parciais que atacam a isolação. Um caso clássico, ocorrido no Brasil, mostrou que uma limpeza eficiente da máquina foi suficiente para diminuir a tendência de aumento nas medições PD.§ Vibração das Cabeças das Bobinas:Em função das características de projeto, muitas máquinas elétricas, notadamente turbogeradores, possuem longas cabeças de bobina. Caso os sistemas de bloqueio e cunhagem não tenham sido adequadamente projetados e montados, as cabeças, sujeitas a forças eletromagnéticas, podem sofrer movimentação e conseqüentemente danos nos condutores de cobre, além de abrasão contra a ranhura, amarração e bloqueios.

§ Ciclos de Carga:Os materiais que compõe as barras estatóricas possuem diferentes coeficientes de expansão térmica, ou seja, o cobre se expande mais que a isolação a ele fixada. Em uma máquina sujeita a freqüentes ciclos de partida e parada, a expansão térmica pode ser a causa de sérios danos à isolação. Esse estresse causa enfraquecimento da isolação, levando a pequenos danos no interior da mesma. As máquinas com maior incidência desse tipo de problema são turbogeradores de regime emergencial, motores em geral, hidrogeradores de horário de pico ou com problemas de reservatório e os motores-geradores de estações elevatórias. Os ciclos de partida e parada também exigem eletromagneticamente as barras, e caso o sistema de fixação e cunhagem esteja falho, as barras podem se movimentar dentro da ranhura, causando abrasão e deterioração da isolação.§ Presença de Corpos Estranhos:Outro fator pode ser presença de corpos estranhos levando ao rompimento progressivo da isolação e eventual curto-circuito. Como exemplo, citamos uma máquina no Brasil onde um parafuso preso entre bobinas adjacentes de diferentes fases, por procedimento inadequado de montagem e manutenção, causou inicialmente a erosão da isolação das bobinas levando-as a um curto-circuito entre fases. rx12; 31/07/2008




Parciais (DP)Motor

Estator

Condutores

Má impregnação na isolação

Ranhuras

Sobreaquecimento




Parciais (DP)

Erosão da isolação

Deterioração da tinta semicondutiva

Evolução da DP




Parciais (DP) Localização das DP nos enrolamentos



Descargas Parciais DP

teoriaGráfico de Distribuição

dos pulsos

Número de Quantidade Normalizada

Gráfico linear de altura de pulso

O estudo baseia-se:No número de pulsosNa polaridade dos pulsosNa magnitude dos pulsos

ep19

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ep19 Pulsos PD Negativos e Positivos

As descargas parciais são dependentes da tensão, e ocorrem em ambos os ciclos positivo e negativo da forma de onda da tensão CA em 60Hz. Em nossa tecnologia, baseada no desenvolvimento da Ontário Hydro – Canadá, descargas parciais aparecendo no semiciclo positivo (0-90°) da forma de onda senoidal são conhecidas como pulsos negativos PD (-PD), enquanto que descargas parciais aparecendo no semiciclo negativo (180-270°) são conhecidas como pulsos positivos PD (+PD).rx12; 31/07/2008

ep20 Onde Ocorrem as Descargas Parciais

O teste PDA é capaz de identificar o tipo, a área, e a severidade das descargas parciais, bem como suas causas, como por exemplo, falhas no sistema de cunhagem. Como na figura abaixo, descargas parciais podem ocorrer em quatro pontos distintos de um enrolamento estatórico: § na interface entre o condutor de cobre e a isolação; § no interior da isolação; § dentro da ranhura, onde a superfície externa da barra é coberta com pintura semicondutiva. A descarga na ranhura acontece entre a barra e ranhura do núcleo.§ externo à ranhura, ou entre barra e barra na região das cabeças das bobinas, onde bobinas adjacentes são sujeitas à tensão fase-fase entre elas. O espaçamento inadequado entre elas ou contaminações pode resultar em descargas fase-fase.As localizações dos três primeiros tipos são mostradas na figura abaixo.

rx12; 31/07/2008

ep21 Quando o gráfico linear de altura de pulso mostra predominância de pulsos negativos sobre pulsos positivos, a análise aponta para existência de delaminação interna (como se fosse um “desfolhamento” causado principalmente por temperatura operacional excedendo a temperatura limite da isolação) ou bolhas e/ou vazios presentes na interface cobre e isolação devido a falhas no processo produtivo. Já a predominância de pulsos positivos sobre pulsos negativos aponta para maior quantidade de descargas na superfície da cobertura semicondutora para a ranhura.rx12; 31/07/2008

ep23 Quando ambas as curvas de pulsos negativos e positivos são superpostas, a predominância das descargas é no interior da isolação, nem próximo ao cobre nem próximo da superfície da isolação. Entretanto, deve ficar bem claro que, em todas as três situações acima citadas, a predominância, seja positiva ou negativa, não quer dizer que a ocorrência de descargas seja única e exclusivamente naquela região do isolamento. rx12; 31/07/2008

ep24 Gráfico Linear de Altura de Pulso

O gráfico linear de altura de pulso é a base para análise PD e o resultado mais simples para identificação do processo de deterioração. É apresentado como um gráfico semi-logarítmico bipolar (ou seja, com pulsos positivos e negativos) que mostra o número de pulsos por segundo(no eixo y) pela magnitude do pulso em mV (no eixo x).rx12; 31/07/2008

(Continuado)

ep25 No gráfico linear de altura do pulso, os diversos pulsos medidos são distribuídos em 16 canais de magnitude em função de sua grandeza mV, para melhor traçado. A largura dos canais de magnitude será dependente do ganho ajustado para a medição.Quando o gráfico linear de altura de pulso mostra predominância de pulsos negativos sobre pulsos positivos, a análise aponta para existência de delaminação interna (como se fosse um “desfolhamento” causado principalmente por temperatura operacional excedendo a temperatura limite da isolação) ou bolhas e/ou vazios presentes na interface cobre e isolação devido a falhas no processo produtivo. Já a predominância de pulsos positivos sobre pulsos negativos aponta para maior quantidade de descargas na superfície da cobertura semicondutora para a ranhura.rx12; 31/07/2008

ep26 Análise NQN e QmaxOs parâmetros medidos e calculados pelos sistemas PDA são:§ Polaridade = pulso positivo ou pulso negativo§ Pulsos = número de pulsos de descargas parciais por segundo§ Magnitude = magnitude dos pulsos de descargas parciais, em mV§ NQN = número de quantidade normalizada§ Qmax = número de máxima amplitude§ Distribuição tridimensional dos pulsos PDO valor NQN é um número não-dimensional proporcional ao total da energia descarregada no circuito ou fase monitorada, representado por uma escala arbitrária, e é dado pela integração da área sob a curva positiva ou negativa no gráfico linear de altura de pulso. Note que diferentes valores de ganho resultarão em diferentes valores de NQN pois as curvas se expandem quando se altera a escala do eixo x. Portanto, para análises de tendência, é importante assegurar-se de que as futuras leituras PDA sejam sempre efetuadas com o mesmo ajuste de ganho.rx12; 31/07/2008



Descargas Parciais DP

teoria Gráfico de fase resolvida ou de distribuição

Número de máxima amplitude

ep28ep29Ep1

ep28 Gráficos de Fase ResolvidaAlguns Analisadores PDA são capazes de fornecer gráficos de fase resolvida (ou gráfico de distribuição), indicando todas as três características dos pulsos PD: amplitude, número de pulsos e sua posição fase-ângulo ou tempo de origem na forma de onda senoidal em 360º. A resolução dessa informação varia de 24 a 120 janelas de fase, ou seja, de 15 a 3 graus. O valor particular desse tipo de gráfico é identificar o tipo e possivelmente, a fonte da atividade PD. Um gráfico típico de fase resolvida para descarga fase-terra, com resolução de 120 janelas de fase, é mostrado na figura abaixo:rx12; 31/07/2008

ep29 Note que a umidade é um parâmetro que também pode afetar os resultados dos testes, porém não é possível definir uma faixa de medição pois isso depende das condições do ambiente onde a máquina está instalada. Em resumo, é fator crítico se alcançar estabilização térmica antesde efetuar testes PDA. Falhas em alcançar estabilização relativa à carga e temperatura podem introduzir erros de até 200% na leitura.Se os valores PD estão aumentando entre duas medições consecutivas, é provável que esteja ocorrendo uma deterioração das condições da isolação. O envelhecimento é um processo lento, ou seja, dificilmente acontecerão variações súbitas nos resultados. A duplicação dos valores medidos num período de seis meses é um forte indicador de que atividades PD sérias estão desenvolvendo mecanismos de falha na isolação. Note que, embora as condições da isolação podem ser acessadas, a falha não pode ser prevista.Como já citado, o melhor método de acompanhamento é a análise dos dados coletados da máquina sob as mesmas condições operacionais, utilizando as mesmas condições de teste. Alguns usuários baseiam-se na comparação dos resultados obtidos em uma máquina com os obtidos em máquinas similares instaladas em outras localidades, cujas informações básicas são armazenadas em bancos de dados. Acreditamos que essa premissa é de pouca validade pois todos os parâmetros podem ser afetados ou alterados quando se comparam diferentes máquinas, como por exemplo condições de operação, temperatura ambiente, umidade, processo e equipe de montagem, transporte e armazenagem dos componentes da máquina, e vários outros. Em resumo, cada máquina é única.rx12; 31/07/2008

Ep1 rx12 31/7/2008

O Qmax (ou Número de Máxima Amplitude) é definido como a maior amplitude de pulso PD na taxa de repetição de pulsos de 10 pulsos por segundo. Do mesmo modo, o Qmax pode possuir valores positivos (+Qmax) e negativos (-Qmax).User; 31/08/2008



Instalação dos sensores

Sensores capacitivosMC-23001 Painel de TCs

Caixa de conexãoRegistrador de DP

PS2PS3

PS2 Com o estudo da situação envolvendo corpo técnico da UN, da SEDE e de empresas especializada, optou-se por realizar a análise de descargasparciais no equipamento em questão. Para isso foi comprado sensores capacitivos 80pf e instalados na caixa de entrado do motor. Contratado empresa referência mundial nessa técnica IRIS Power Engineering, através de sua representante no Brasil MRDM Engenharia LTDA.PETROBRAS S.A.; 01/08/2008

PS3 Custos

Sensores..........................R$ 4.500,00Instalação........................mão de obra própriaAnálises (cada) ................. R$ 8.000,00PETROBRAS S.A.; 01/08/2008



Análise de DP leituras 1ª e 2ª

1ª Análise de DP indica que as descargas são moderadas, mas não énecessário rebobinar a máquina.

2ª Análise de DP indica que as descargas estão estáveis. Não existe restrição para a máquina. Sugere inspeção nas conexões.

PS4 PS5

PS4 A 1ª medição de DP mostra que as fases A e B com DP consideradas altas. (gráfico) Possivelmente a localização das descargas estavam entre o enrolamento e a caixa de ligação. O diagnóstico não faz restrição ao funcionamento do motor, mas quando possível, fazer ensaios com o motor desligado e inspeção visual. A deterioração por DP era baixa. PETROBRAS S.A.; 01/08/2008

PS5 A 2ª DP foi realizada, não existiu aumento nas DP, não existindo a necessidade de qualquer restrição ao motor, recomendando mesma leitura daqui 6meses. Em momento oportuno inspeção visual nas cabeças das bobinas e procurar algum sinal de mau contato nas conexões.PETROBRAS S.A.; 01/08/2008



1ª Preventiva

Espectro de corrente

Vibração

Resistência do isolamento

Resistência dos enrolamentos

Ia e Ip

Surg test

DP off line

Ultrason mancais

Ensaios elétricos na 1ª Preventiva

Inspeção visual

Limpeza com CO2

Pintura semicondutiva

LP nos munhões

LP fluorescente nas capas de retenção



1ª Preventiva

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Qm

ax (m

V)

A-4kV A-6kV A-8kV B-4kV B-6kV B-8kV C-4kV C-6kV C-8kV

Fases - Tensão de Teste

Motor Tag MC23001 - Resumo dos Valores Qmax

+Qmax -Qmax

DP off line. Gráfico linear de altura de pulso

DP off line. Gráfico de fase

resolvida

Ia e Ip

Surge test

DP off line. Qmax

resumo

Espectro de corrente

Vibração

Ultrasom

LP nos munhões

Lateral das pontas das

barras

Aplicação de líquido

fluorescente

LP nas barras laterais

LP nas capas de contração

Rotor do MC23001



1ª Preventiva

Conclusão da 1ª Preventiva

O motor apresenta-se liberado para um regime contínuo de operação, não

apresentando nenhum sinal de anormalidade que possa a vir

comprometer a operação

ep30

ep30 Conclusões:O motor apresenta-se liberado para um regime contínuo de operação, não apresentando nenhum sinal de anormalidade que possa a vir comprometer a operação Desde que seja seguida rigorosamente as tendências das descargas parciais, sendo não apresentado sinais significativos nos ensaios pontuais e nas descargas ocorrem pontos com sinais acima do recomendado, não será motivo de intervir de imediato a máquina, pois defini a vida util da máquina ainda dentro das expectativas projetadas a mesma.As conclusões gerais, apresentadas em sequencia estará resumindo todos os ensaios realizados com suas definições.rx12; 31/07/2008



Análise de DP leituras 3ª, 4ª e

5ª

3ª Aumento considerável de DP, porem ainda sem restrições.

4ª DP continua alta com tendência a aumento. Valores muito altos.

5ª Análise de DP indica, valores altíssimos. Sugere manutenção.

PS6

PS7

PS8

PS6 rx12 31/7/2008A 3ª leitura, mostra um aumento considerável entre as fases B e C. Quando comparada com outra máquinas similares, as DP são consideradas altas. Suspeita-se que seja externo ao enrolamento, possivelmente na caixa de ligação. Recomendam uma inspeção quando possível, para localizar o local das DP. Caso não fosse encontrado nada na caixa de ligação, verificar as cabeças de bobinas. Próximo teste em 3 meses. PETROBRAS S.A.; 01/08/2008

PS7 rx12 31/7/2008

A 4ª leitura diz que as DP continuam alta, mas que não apresentou acréscimos quando comparada com a última leitura, porém causam preocupação e por isso é necessário uma inspeção na próxima Parada conveniente do motor.PETROBRAS S.A.; 01/08/2008

PS8 rx12 31/7/2008A 5ª leitura mostra acréscimo nas DP para as fases A e C e mesmo sendo um pequeno acréscimo é preocupante por já estar em valores muito alto. Pede-se para, na próxima parada da máquina, fazer inspeção visual para tentar identificar a causa de tão alta DP. PETROBRAS S.A.; 01/08/2008



Descargas Parciais DP 3, 4

e 5

Gráfico de tendência das cinco leituras de DP.

0

200

400

600

800

1000

1200

1 2 3 4 5

Série1

Gráfico simplificado, com a média das cinco leituras de DP.

ep39 ep40

ep39 PETROBRAS S.A. 1/8/2008rx12 31/7/2008O gráfico das cinco leituras de DP mostra um aumento nas descargas que quando associadas aos outros ensaios elétricos de campo, levaram atomadas de decisão e cuidados especiais para com o motor.rx12; 08/08/2008

ep40 PETROBRAS S.A. 1/8/2008rx12 31/7/2008Embora o gráfico anterior mostre um gradativo aumento das descargas, quando analisado a média dos valores de todas as medições, o gráficofica bem evidente e mostra claramente uma curva ascendente.rx12; 08/08/2008



2ª preventiva

Ensaios realizados

Inspeção visual

Ia e Ip

Surg test

DC absorption

Corrente não linear

Tangente delta

Resistênica ôhmica estatórica

DP off line

ep41

ep41 Todos os ensaios elétricos utilizados para a 2ª Manutenção preventiva, indicaram uma deterioração da isolação. Através de um método próprio e utilização de software dedicado; LEAP (Life Expectancy Analysis Program), o fornecedor do serviço da 2ª preventiva no MC23001, fez uma previsão de vida útil da máquina de 3,9 anos, sugerindo intervenção. rx12; 08/08/2008



2ª preventiva e decisão de intervenção

Conclusão da 2ª PreventivaOs ensaios elétricos apresentam uma considerável degradação da isolação do estator quando comparado os valores históricos da máquina, sugerindo intervenção.

Cruzando as diversas informações

DP indicam aumento das descargas.

Decisão baseada no cruzamento de todas as informações:

Manut. Prev. Ensaios indicam degradação da isolação.

Inspeção visual detecta corona generalizado nunca antes visto.

Criticidade em caso de falha máquina.

Longo tempo para reparo.

Falha em funcionamento agrava a situação.

Campanha de 30 meses.

ep42

ep42 Como a máquina é considerada muito crítica e uma falha implica em grandes perdas ecômicas, visto uma campanha de 30 mesesrx12; 08/08/2008



Processo de rebobinagemProposta inicial de 50 dias para

rebobinagem. Incompatível com a necessidade do negócio.

Solução: Fabricar novo núcleo e rebobinar separado. 18 dias.

Todo processo ocorreu perfeitamente como o planejado.

Rebobinagem do MC23001



A confiabilidade foi garantida através de técnicas preditivas e preventivas.

Conclusão

Conclusão

Ações foram realizadas utilizando diversas fontes de informação.

O exato momento para intervir e investir, foi decisivo para o sucesso da manutenção e otimização de custos.

A técnica de DP foi decisiva para as tomadas de decisões, por:

Ser completamente imparcial.

Apresentar laudos precisos.Comprovar-se confiável.



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Grato pela Atenção

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