Schwingungstechnische Zustandsuberwachung der Wickelkopfe von elektrischen Grossmaschinen

摘要

Ungeplante Produktionsausfalle in Folge von defekten Maschinenkomponenten konnen zu erheblichen Ausfall- und Reparaturkosten fuhren. Die Statorwickelkopfe von Grossmaschinen sind komplexe, schwingungsfahige Gebilde, welche im Betrieb einer standigen Wechselbelastung ausgesetzt sind. Bei Betriebsstorungen, wie beispielsweise nahegelegenen Kurzschlussen im Netz, konnen zudem strake elektromagnetische Krafte auf den Wickelkopfverbund wirken und diesen zu grossen Schwingungen anregen, wodurch es zu einer Alterung des Wickelkopfes und einem Abrieb der Stabisolation kommen kann. Durch eine kontinuierliche Betriebsschwingungsuberwachung der Wickelkopfe werden eventuell notwendige Reparaturmassnahmen planbar und die Betriebssicherheit erhoht. Im Gegensatz zu visuellen Inspektionen und Teilentladungsmessungen lassen sich nicht nur Schaden, sondern auch ihre Ursachen aufdecken. Das hier vorgestellte Diagnoseverfahren fur Wickelkopfschwingungen erlaubt umfassende Aussagen uber den Wickelkopfzustand. Hierzu werden zunachst theoretische Grundlagen zur Entstehung, Erfassung und Untersuchung von Schwingungen in elektrischen Maschinen sowie die messtechnische Erfassung von Wickelkopfschwingungen vorgestellt. Eine Analyse der Schwingungsdaten ergibt, dass die Betriebsschwingungen der Maschine eine starke Abhangigkeit von der Maschinenbelastung und ihrer Temperatur aufweisen, wodurch eine direkte Erkennung von Anderungen im generellen Schwingungsverhalten und somit die Aufdeckung von Alterungserscheinungen erschwert wird. Um die Betriebseinflusse von generellen Anderungen im Schwingungsverhalten zu separieren, wird ein Verfahren zur Erfassung des schwingungstechnischen Betriebsverhaltens eines Wickelkopfes auf Basis neuronaler Netze vorgestellt. Zur Beurteilung der Betriebsschwingungen bietet sich eine modale Betrachtungsweise an. Die Auspragung der einzelnen Modalformen lassen Ruckschlusse auf verschiedene Anregungsmechanismen zu und erlauben somit eine gezielte Planung von Massnahmen zur Vermeidung von ungeplanten Stillstanden in Folge von schwingungsbedingten Schadigungen der Wicklungsisolation und einem resultierenden Kurzschluss, welcher einen Totalschaden der gesamten Maschine bedeuten kann.