Machines en hun elektrische diagnose

De elektrische machine is het werkpaard van onze industrie. In deze opleiding nemen we een grondige kijk in de werking, types, het faalgedrag en hoe elektrische machines te monitoren en te diagnosticeren.

•    Wat predictief en proactief onderhoud en waarom passen we dit toe?
•    Hoe werkt een elektrische machine?
•    Wat zijn de faalmodes van elektrische machines?
•    Welke offline analysetechnieken (MCA) bestaan er?
•    Wat is statorstroomanalyse (ESA & MCSA) en hoe passen we dit toe?

De predictieve en proactieve technieken die tegenwoordig toegepast worden op elektrische machines worden toegelicht. Alsmaar meer worden deze teruggevonden in onderhoud strategieën. Daarnaast gaan we dieper in op de werking en types van elektromotoren. Met die kennis op zak, kunnen de meest voorkomende mechanische en elektrische faalmodes besproken worden. Daarbij wordt er een verschil gemaakt tussen de indirecte en directe oorzaken van het falen. 

Eenmaal deze goede basis opgebouwd is, worden de analysetechnieken behandeld. De offline analysetechnieken (Motor Current Analysis) zoals surge impulse testen, high-potential testen, rotor testen en dergelijke passeren de revue. Daarna begint het echte werk, de statorstroomanalyse of beter bekend als ESA of ‘Electrical Signature Analysis’. 

De stator van een motor gebruiken als sensor om een diagnose te stellen, dat is het doel. Het klinkt ingewikkeld maar na deze opleiding wordt het duidelijk dat met een simpele trillingsmeter en een stroomprobe bij de hand er een MCSA of Motor Current Signal Analysis vrij eenvoudig uitgevoerd kan worden. 

In de geavanceerde sessie wordt de machineconditie ingeschat op basis van de stroom- en spanningssignalen. Deze laten namelijk enorm veel componenten zien in de spectrale voorstelling die gebruikt kunnen worden binnen het proactief onderhoud. Technieken zoals het berekenen van de symmetrische componenten, Clarke-Park transformatie, impedantiekarakteristieken, koppelberekeningen, etc., komen aan bod.

De gehele opleiding staat in teken van het laatste onderdeel, nl. de casestudies. Heel wat praktijkvoorbeelden worden voorgesteld en besproken. De situering, aanpak, diagnoseproces en oplossingsstrategieën worden gedetailleerd toegelicht. 

Na de opleiding heeft de cursist voeling met de vaak voorkomende machineproblemen en hoe deze gespot kunnen worden op basis van elektrische metingen. 
 

Dag 1

•    Inleiding tot conditiebewaking en elektromechanica
- Het belang van huidige conditiebewakingssystemen in een industriële omgeving
- Toepasselijke onderhoudsstrategieën met hun sterktes en zwaktes
- Het koppelen van de monitoringstrategie en/of -technologie met de FMECA van de aandrijflijn (Failure Mode Effect and Criticality Analysis). 
- Enkele basisprincipes met betrekking tot elektromechanica worden besproken om alle definities vast te leggen 

•    De elektrische machine en controletechnieken
- Het werkingsprincipe van elektrische machines 
- Presentatie van de meest gebruikte machines, van DC tot AC, met geconcentreerde of gedistribueerde wikkelingen en rotoren met variabele reluctantie of  gemagnetiseerde rotoren + bespreking van hun relevantie in industriële toepassingen. Dit is belangrijk om het onderscheid te kunnen maken tussen de frequentie-inhoud van de motorstromen in goede staat en die van een defecte machine.
- Controlestrategieën, duty cycles en rendementen 

•    Het faalgedrag van roterende machines
- Overzicht van het belangrijkste machinefalen gerangschikt naar hun frequentie van voorkomen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen direct en indirect machinefalen. Direct falen is de uiteindelijke oorzaak van het falen van de machine, terwijl indirect falen het probleem is dat het falen initieert. 
- Bespreken van voorbeelden van foutmodi zoals lagerproblemen, statorwikkelingskortsluiting en common mode-stromen. De foutmodi worden gekoppeld aan de meest effectieve bewakingstechnieken. (zowel voor laagspanningsmachines, hoogspanningsmachines en DC-machines)

•    Offline elektrische analysetechnieken (MCA)
- Overzicht van de belangrijkste off-line test strategiëen die gebruikt worden op ontkoppelde of gedemonteerde machines. Het gebruik van toegewijd materiaal laat toe om een diepgaande analyse uit te voeren van de equivalente motorparameters zoals inductantie, weerstand, impedantie. Test sequenties zoals de surge impulse test, reflective test, high potential test en step voltage test focussen volledig op de isolatieconditie van hoogspanningsmotoren. 
- Gekwantificeerde parameters zoals Polarization Index, Dielectric Absorption worden ook in detail besproken. 
- Presentatie van rotor tests zowel in gemonteerde en gedemonteerde toestand. 
 

Dag 2

•    Het meten van elektrische signalen
- Hoe en waar kunnen elektrische signalen worden gemeten en waar bevindt zich dit in het totale diagnostische proces. De nadruk wordt gelegd op de meetstrategie en de hardwarevereisten. In wezen wordt aangetoond dat een klassiek meetinstrument voor trillingsanalyse geschikt is om eenvoudige MCSA-diagnoses te stellen. 
- Bespreken van enkele eenvoudige, maar essentiële data-acquisitieparameters, zoals samplefrequentie, dynamisch bereik, nauwkeurigheid, aliasing.
- Er worden live stromen en spanningen gemeten op een demo-opstelling en de resultaten worden verwerkt en nadien geanalyseerd.

•    Online elektrische analysetechnieken (MCSA)
- Conditiebewaking met Electrical Signature Analysis (ESA). Er wordt gestart met Power Quality-parameterisatie en vervolgens overgegaan naar spectrale analyse. 
- Bespreken van verschillende foutpatronen en ze verwerken in de diagnostische interpretatie van het bijbehorende machine- of aandrijflijnfalen. 
- De faalmodi die op dag 1 werden besproken, worden gekoppeld aan de manier waarop ze worden weerspiegeld in de elektrische signalen. 
- De sessie is zo opgebouwd dat het direct toepasbaar is voor de deelnemers in hun klassieke trillingsanalysetoestel in combinatie met een stroomtang.

•    Geavanceerde analyse- en transformatietechnieken (ESA)
- Introductie van verschillende transformatietechnieken die meer informatie opleveren uit zowel de spanning- als stroommetingen. 
- Berekenen van symmetrische componenten, laterale en torsionale trillingen en systeemimpedantiefuncties en overzicht hun toepasbare diagnostische proces. Deze geavanceerde MCSA-technieken stellen de diagnostici in staat om dieper in te gaan op de faalmodes en bieden vaak meer gedetailleerde proactieve oplossingen aan om catastrofaal falen te voorkomen.

•    Casestudies
- Vijf industriële casestudies worden in detail behandeld, vanaf het verzamelen van informatie tot aan de implementatie van de meest nauwkeurige proactieve en correctieve oplossing. De casestudies zijn zorgvuldig geselecteerd, zodat een groot aantal van de faalmodi die in eerdere sessies aan bod zijn gekomen, praktisch worden ondersteund bij de interpretatie ervan. 
 

Alle personen die betrokken zijn bij het onderhoud van industriële roterende installaties:

•    Onderhoudstechniekers die op dagelijkse basis in contact komen met falen van elektrische machines en hun inzicht hierop willen vergroten
•    Onderhouds- of reliabilitymanagers die op de hoogte willen zijn van hoe elektrische machines falen en hoe ze gediagnosticeerd kunnen worden.
•    Trillingsexperts die hun kennis willen uitbreiden richting interpretatie van elektrische signalen
•    Personen die elektrische diagnose willen introduceren in hun bedrijf. 

Een voorkennis in predictief onderhoud en elektrische machinebegrippen is aangeraden maar niet verplicht.