ES2294345T3 - Instalacion para la verificacion de paquetes de chapas. - Google Patents

Abstract

Esquema para la verificación de paquetes de chapas, destinado a la verificación de paquetes de chapas (4) en un generador, presentando la instalación para la verificación de paquetes de chapas un devanado de excitación (10), situado de manera paralela con respecto a un eje de rotación (2) del generador, cuyo devanado de excitación está conectado con un dispositivo de verificación de alta tensión (13), que suministra una corriente alterna, así como una instalación para la toma de fotografías en el infrarrojo (14), que está concebida para la detección de la irradiación infrarroja, estando constituida la instalación para la verificación de paquetes de chapas de manera que realice la evaluación de las fotografías en el infrarrojo, tomadas por la instalación para la toma de fotografías en el infrarrojo (14), con respecto a los puntos calientes (Hot-Spots), que indican perturbaciones en el paquete de chapas, caracterizada porque el dispositivo de verificación de alta tensión (13) proporciona una frecuencia mayor que 400 Hz y una potencia monofásica con una tensión de salida, regulable, de 400 V como mínimo.

Description

Instalación para la verificación de paquetes de chapas.

La invención se refiere a una instalación para la verificación de paquetes de chapas, destinada a la verificación de paquetes de chapas en un generador, presentando la instalación para la verificación de paquetes de chapas un devanado de excitación, que está situado en posición paralela con respecto a un eje de rotación del generador, cuyo devanado de excitación está conectado con un aparato de verificación de alta tensión, que suministra corriente alterna, así como una instalación para la detección de imágenes en el infrarrojo, que está concebida para la detección de la irradiación infrarroja.

La invención se refiere, de igual modo, a un procedimiento para la verificación de las perturbaciones en un estator de un generador, estando conectado un aparato de verificación de alta tensión, que suministra corriente alterna, con un devanado de excitación, que está dispuesto de forma paralela con respecto a un eje de rotación del generador y se detectan las radiaciones infrarrojas el la dirección del eje de rotación con una instalación para la detección de imágenes en el infrarrojo.

En la construcción actual de los generadores es necesario comprobar la presencia de perturbaciones en los generadores destinados a la generación de energía comunal y comercial, en el ámbito de una revisión destinada a la detección prematura de averías. Las perturbaciones pueden ser averías en el devanado del rotor o averías en el estator. En el estator pueden presentarse las averías, entra otras cosas, en el paquete de chapas o en el devanado del estator. Los paquetes de chapas se montan transversalmente con respecto a un eje de rotación. Los paquetes de chapas están dotados con ranuras para el alojamiento del devanado del estator, que está constituido, por regla general, por conductores de cobre con sección transversal rectangular. El devanado del estator de inserta, de manera aislada, en las ranuras. El devanado del estator se aísla con respecto al paquete de chapas.

El rotor de un generador presenta un devanado del rotor, que es recorrido por la corriente eléctrica, siendo la intensidad de la corriente en los generadores modernos de hasta 10.000 A. La corriente eléctrica es transmitida por una fuente de corrientes eléctrica externa, por regla general, por medio de anillos colectores y de escobillas de carbón. En el caso de los generadores de potencia límite se genera la corriente de excitación por medio de máquinas excitadoras con ruedas giratorias rectificadoras.

Se genera un campo magnético giratorio con la corriente eléctrica que induce, a su vez, tensiones en el devanado del estator, que se encuentra en la carcasa del estator. A través del devanado del estator fluye una corriente eléctrica con intensidades de corriente considerablemente elevadas. Las elevadas intensidades de corriente conducen a un calentamiento del devanado del estator, que se encuentra en las ranuras. El aislamiento entre el devanado del estator y el paquete de chapas podría quedar deteriorado. Cuando se presenta una avería de esta tipo, se calienta el paquete de chapas en el espacio local que circunda al aislamiento deteriorado. No serían de excluir otras averías.

De manera usual, se lleva a cabo una verificación de los aislamientos entre el devanado del estator y los paquetes de chapas para la detección de averías. Un método actual de verificación consiste en desmontar el rotor y similar una estado de funcionamiento, que conduzca al calentamiento del paquete de chapas. Cuando se alcanza la temperatura de funcionamiento, se toma una fotografía infrarroja del devanado del estator y de paquete de chapas por medio de una cámara de infrarrojos en una dirección paralela con respecto al eje de rotación. Las perturbaciones o bien las averías pueden identificarse y localizarse en forma de lo que se denomina puntos calientes (Hot-Spots). Las averías se reparan como paso previo a una puesta en marcha.

En la actualidad, se lleva a cabo una simulación del estado de funcionamiento por medio de una instalación, que presenta un generador de alta tensión y varios conductores de fase de un devanado de excitación. Los conductores de fase del devanado de excitación se disponen de manera paralela con respecto al eje de rotación. El generador de alta tensión está conectado eléctricamente con el devanado de excitación y suministra una tensión de salida de hasta 6 kV con una intensidad de la corriente comprendida, aproximadamente, entre 700 y 800 A. la tensión alterna induce en el paquete de chapas un flujo magnético o bien un campo magnético alterno, que conduce al calentamiento buscado provocado por las pérdidas de histéresis magnética, que es comparable con el calentamiento en el estado de funcionamiento.

El documento "Acceptance testing of electric motors and generators", Hamer P. S. Paper No. PCIC-87-5, 1998, IEEE divulga una instalación para la verificación de paquetes de chapas destinada a los paquetes de chapas de un generador o de un motor, presentando la instalación para la verificación de paquetes de chapas un devanado de excitación, situado de manera paralela con respecto a un eje de rotación del generador o bien de motor, cuyo devanado de excitación está conectado con un aparato de verificación de alta tensión, que suministra una corriente alterna así como una instalación para la detección de imágenes en el infrarrojo, que está concebida para la detección de la irradiación infrarroja.

El documento DE-A-3925047 divulga un dispositivo para el calentamiento de objetos por inducción, pudiendo ser modificada la frecuencia de la tensión de alimentación por medio de un transformador de la frecuencia, que puede ser controlado.

Puesto que el generador es comprobado in situ, en la mayoría de los casos, es prácticamente imposible tener a disposición un generador de alta tensión. En la actualidad se conocen, únicamente, generadores de alta tensión estacionarios, que pueden ser empleados en una central eléctrica.

Hasta el presente se ha realizado en la central la verificación del paquete de chapas. Otra posibilidad para llevar a cabo la verificación del devanado del estator y del paquete de chapas consiste en la realización de la medición denominada EL-CID, cuya capacidad de información está limitada, desde luego, en el caso de que los paquetes de chapas del estator estén montados de manera aislada.

La tarea de la invención consiste en proporcionar otro procedimiento y un dispositivo para la verificación de un generador, que pueda ser fácilmente transportado.

La tarea, dirigida hacia la instalación para la verificación de paquetes de chapas, se resuelve por medio de una instalación para la verificación de paquetes de chapas de conformidad con la reivindicación 1.

La tarea, dirigida hacia el procedimiento se resuelve por medio de un procedimiento de conformidad con la reivindicación 7.

Entre otras cosas, debe considerarse que la ventaja reside en que se ha encontrado un dispositivo, con el que es posible llevar a cabo, in situ, la verificación de los generadores, en cuanto a las averías.

De manera conveniente, la instalación para la verificación de los paquetes de chapas presenta un convertidor de la frecuencia, que puede ser regulado, para la conversión de una frecuencia fundamental en una frecuencia más alta.

Con el fin de conseguir la posibilidad de conectar la instalación de verificación de los paquetes de chapas con una alimentación de corriente alterna, el dispositivo de verificación de alta tensión presenta un lado de entrada, que puede ser conectado con una alimentación de corriente eléctrica trifásica.

De manera conveniente, la alimentación de corriente eléctrica trifásica presenta una tensión alterna trifásica de 400 V.

Por medio de una forma de realización, en la que el devanado de excitación presenta, al menos, dos conductores, es posible reducir, todavía mas, la forma constructiva de la instalación para la verificación de paquetes de chapas. De este modo se aumentan las posibilidades de transporte de la instalación para la verificación de paquetes de chapas.

Se describen ejemplos de realización por medio de la descripción y de las figuras.

En este caso muestran:

la figura 1 el montaje de una instalación para la verificación de paquetes de chapas,

la figura 2 la fotografía en el infrarrojo.

En la figura 1 se ha representado el montaje de una instalación para la verificación de paquetes de chapas. Un generador, que no ha sido representado de manera completa, presenta un estator 1. el estator 1 se ha configurado de manera simétrica con respecto al un eje de rotación 2. El estator 1 presenta una carcasa externa 3. Perpendicularmente, y de manera simétrica con respecto al eje de rotación 2, se han dispuesto paquetes de chapas 4. Con el fin de facilitar la visión de conjunto, se han representado en la figura 1, únicamente, dos paquetes de chapas 4. Los paquetes de chapas 4 están dispuestos, desde un comienzo del estator 5 hasta un final del estator 6, dentro de la carcasa externa 3. Los paquetes de chapas 4 están fijados en la dirección del eje de rotación 2 de una manera que no ha sido representada con mayor detalle.

Los paquetes de chapas 4 presentan varias ranuras 7, que están dispuestas de manera simétrica en la dirección periférica de la carcasa externa 3. En las ranuras 7 se dispone un devanado del estator, que está constituido por varias varillas del devanado del estator 8, de una forma que no ha sido representada con mayor detalle. Con el fin de facilitar la visión de conjunto se ha representado en la figura 1, únicamente, una varilla del devanado del estator 8.

Un rotor, que no ha sido representado, se aloja, que puede girar alrededor del eje de rotación 2a, en la abertura interna 9 del generador. El rotor presenta un devanado del rotor, que está constituido por varios grupos de bobinas y a través del cual fluye una corriente de excitación de hasta 10.000 A. El rotor se hace girar alrededor del eje de rotación 2 por medio de una instalación de rotación, que no ha sido representada. La instalación de rotación podría estar constituida por una turbina de vapor, por una turbina de gas o por una combinación formada por una turbina de gas y por una turbina de vapor.

Por medio de la corriente de excitación y del movimiento giratorio del rotor se induce una tensión eléctrica en el devanado de estator, que puede ponerse a disposición como corriente útil por medio de las varillas del devanado del estator extremo, no representadas.

Durante el funcionamiento, las tensiones y las corrientes eléctricas en el devanado del estator pueden tomar valores de hasta 27.000 V y de hasta 35.000 A. Las corrientes eléctricas, tan elevadas, provocan un considerable desarrollo de calor.

Se ha dispuesto, ente las ranuras 7 del paquete de chapas 4 y las varillas del devanado del estator, un aislante, que no ha sido representado con mayor detalle. El aislamiento impide un flujo incontrolado de la corriente eléctrica y, de este modo, un posible aumento crítico de la temperatura.

En un estado de verificación, que puede llevarse a cabo in situ, se dispone un devanado de excitación 10 en la dirección del eje de rotación 2. El devanado de excitación 10 presenta, en esta forma de realización, dos conductores del devanado de excitación 10a, 10b. En una forma de realización alternativa, el devanado de excitación puede presentar varios conductores del devanado de excitación. Los conductores del devanado de excitación 10a, 10b se encuentran, de manera preferente, en el eje de rotación 2. El devanado de excitación presenta dos extremos del devanado de excitación 11, 12, que están acoplados con un dispositivo de verificación de alta tensión 13. El dispositivo de verificación de alta tensión 13 proporciona una corriente alterna, a una frecuencia mayor que 50 Hz, monofásica con una tensión de salida, regulable, de 400 V como mínimo.

En una forma preferente de realización, el dispositivo de verificación de alta tensión 13 proporciona una señal de salida regulable y monofásica con una tensión de salida de 400 V como mínimo y con una frecuencia de salida mayor que 400 Hz y que llega hasta 600 Hz con forma senoidal. En otra forma preferente de realización, el dispositivo de verificación de alta tensión 13 proporciona una tensión de salida mayor que 2,0 kV, de manera especial de 2.0 kV.

El dispositivo de verificación de alta tensión 13 presenta un convertidor de frecuencia regulable para convertir una frecuencia fundamental en una frecuencia más alta.

En una forma alternativa de realización, el dispositivo de verificación de alta tensión 13 presenta un lado de entrada que puede ser conectado con una alimentación de corriente alterna. La alimentación de corriente alterna puede ser, en este caso, una tensión alterna trifásica de 400 V.

Por otro lado, las dimensiones geométricas y el peso del dispositivo de verificación de alta tensión 13 son tales, que es posible un transporte más sencillo.

De manera sorprendente, se ha observado que, por medio de la tensión de salida, de la potencia y de al frecuencia del dispositivo de verificación de alta tensión 13, puede simularse una situación que provoque un estado que sea próximo el estado durante el funcionamiento del generador, previsto según las especificaciones.

Hasta el presente se han llevado a cabo las verificaciones de los paquetes de chapas a frecuencias de 50 Hz y con tensiones de salida de hasta 6 kV inclusive. Hasta ahora existían prejuicios técnicos para llevar a cabo las verificaciones de los paquetes de chapas a frecuencias más altas y con tensones de salida más bajas.

Las tensiones longitudinales, que se alcanzan en el caso de la nueva instalación para la verificación de paquetes de chapas, tienen valores casi idénticos a los de las tensiones longitudinales de las instalaciones conocidas, destinadas a la verificación de paquetes de chapas.

En la figura 2 puede verse una fotografía infrarroja muy simplificada, que se tomó durante el desarrollo de la verificación con la instalación para la toma de fotografías en el infrarrojo 14. La fotografía infrarroja muestra un sector del paquete de chapas 4 y de la varilla del devanado del estator 8. En este caso se ha representado la temperatura del paquete de chapas 4 y de la varilla del devanado del estator 8 de acuerdo con una escala de correspondencia 15. En la escala de correspondencia 15 puede verse la asignación de una representación superficial a la temperatura.

La temperatura 20, representada de forma sombreada es menor que la temperatura 21 representada con trazos y puntos. La temperatura 22, marcada con una x es aún mayor que la temperatura representada con trazos y puntos. A título de ejemplo, la temperatura 20 es de 20ºC, la temperatura 21 es de 26ºC y la temperatura 22 es de 30ºC.

De manera preferente, se ha dispuesto en el eje de rotación 2 una instalación para la toma de fotografías en el infrarrojo 14. Con la instalación para la toma de fotografías en el infrarrojo 14 se da la posibilidad de detectar la irradiación infrarroja dentro de la carcasa externa 3. La fotografía en el infrarrojo muestra una distribución del calor sobre le paquete de chapas 4, sobre las ranuras 7 y sobre las varillas del devanado del estator 8.

Con el fin de facilitar la vista de conjunto se han representado en la figura 2, únicamente, tres valores de la temperatura.

La fotografía en el infrarrojo es evaluada durante el procedimiento de verificación. La distribución de las temperaturas debería ser lo mas homogénea posible y lo mas simétrica posible con respecto al eje de rotación 2. Puede deducirse por medio de la fotografía en el infrarrojo, según la figura 2, que reinan temperaturas localmente elevadas en diversos puntos.

Estos diversos puntos pueden ser identificados como averías 16, 17, 18, 19.

Los diversos puntos con la temperatura localmente más elevada se denominas, también puntos calientes (Hot-Spots). Con ayuda de la identificación y de la localización de las averías pueden iniciarse medidas reparadoras. Las averías subsiguientes pueden ser evitadas de manera eficiente durante un funcionamiento previsto según las especificaciones.

Claims (7)

1. Esquema para la verificación de paquetes de chapas, destinado a la verificación de paquetes de chapas (4) en un generador, presentando la instalación para la verificación de paquetes de chapas un devanado de excitación (10), situado de manera paralela con respecto a un eje de rotación (2) del generador, cuyo devanado de excitación está conectado con un dispositivo de verificación de alta tensión (13), que suministra una corriente alterna, así como una instalación para la toma de fotografías en el infrarrojo (14), que está concebida para la detección de la irradiación infrarroja, estando constituida la instalación para la verificación de paquetes de chapas de manera que realice la evaluación de las fotografías en el infrarrojo, tomadas por la instalación para la toma de fotografías en el infrarrojo (14), con respecto a los puntos calientes (Hot-Spots), que indican perturbaciones en el paquete de chapas, caracterizada porque el dispositivo de verificación de alta tensión (13) proporciona una frecuencia mayor que 400 Hz y una potencia monofásica con una tensión de salida, regulable, de 400 V como mínimo.

2. Esquema para la verificación de paquetes de chapas según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de verificación de alta tensión (13) presenta un convertidor de frecuencia, regulable, para la conversión de una frecuencia fundamental en una frecuencia más alta.

3. Esquema para la verificación de paquetes de chapas según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el dispositivo de verificación de alta tensión (13) presenta un lado de entrada, que puede ser conectado con una alimentación de corriente eléctrica trifásica.

4. Esquema para la verificación de paquetes de chapas según la reivindicación 3, caracterizada porque la alimentación de corriente eléctrica trifásica presenta una tensión alterna trifásica de 400 V.

5. Esquema para la verificación de paquetes de chapas según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el devanado de excitación (10) comprende, al menos, dos conductores.

6. Esquema para la verificación de paquetes de chapas según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el dispositivo de verificación de alta tensión (13) está configurado en forma de aparato transportable.

7. Procedimiento para la verificación de perturbaciones en un estator (1) de un generador, estando conectado un dispositivo de verificación de alta tensión (13), que suministra una corriente alterna, con un devanado de excitación (10), que está situado de manera paralela con respecto al eje de rotación (2) del generador y con una instalación para la toma de fotografías en el infrarrojo (14) en la dirección del eje de rotación (2), caracterizada porque el dispositivo de verificación de alta tensión (13) proporciona, a una frecuencia mayor que 400 Hz, una potencia monofásica con una tensión de salida, regulable, de 400 V como mínimo y se analizan las fotografías tomadas en el infrarrojo con respecto a los puntos calientes (Hot-Spots), que indican perturbaciones en el estator.