Maintenance prédictive mécanique et électrique des machines de production hydroelectrique

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1 Maintenance prédictive mécanique et électrique des machines de production hydroelectrique Génératrices asynchrones - Alternateurs ESO Sud-ouest NAVARRE SERVICE 18 avenue des Frères LUMIERE LONS Tel : Fax :

2 Pourquoi le predictif? Causes primaires de défaillance Causes primaires de défaillance de machines : 35% 25% 2%3% 5% 5% 10% 15% Erreur de conception Erreur de fabrication Durée de vie Erreur d'application Accidents Erreur de montage Vibrations Lubrification 1

3 Durée de vie en millions de tours Pourquoi le predictif? Durée de vie théorique des roulements L 10 = (C/P) p L10 0 Roulements testés 2

4 Pourquoi le predictif? Durée de vie réelle des roulements s Moyenne = MTBF 93 millions tours Déviation = Sigma 70 millions tours Pour remplacer un roulement avec un intervalle de confiance de 95%, il faut selon la loi normale le remplacer à MTBF +/- 1,65 Sigma. -23 millions tours!!! 3

5 Types de maintenance Les données process sont au centre de la santé du site et servent à évaluer les stratégies de maintenance optimum 2% 12% 31% 55% Les données Process servent à évaluer la santé des équipements et à planifier les opérations de maintenance Maintenance réalisé à intervalle de temps régulier Maintenance réalisée uniquement sur défaut de l équipement

6 Types de maintenance Curative : réparation après casse + coût direct coût indirect Préventive systématique : réparation à intervalles réguliers +???? faux sentiment de sécurité (trop tôt / tard) Prédictive : suivi état machine + sécurité : état réel machine coût

7 La maintenance prédictive : Philosophie * Detection de défaut * Le plus tôt possible * En stade de dégradation naissant * Long délai avant intervention * Planification / temps caché * Adapter le diagnostique à l organisation

8 Technologies de maintenance prédictive Analyse vibratoire Analyse des lubrifiants Contrôle ultrasons Thermographie infrarouge Température, mesures d épaisseur, endoscopie Contrôle des bobinages des génératrices asynchrones ou alternateurs

9 Technologies de maintenance prédictive Mesures et analyses vibratoires Mesures et analyses ultrasons Défaut Température Casse Mesures et analyses lubrifiants Mesures et analyses thermiques Bruits audibles

10 L analyse vibratoire : principe Chaque machine génère une vibration spécifique Les fréquences des vibrations sont déterminées par la cinématique de la machine et sa vitesse Une mesure vibratoire présente de l information en provenance plusieurs composants

11 L analyse vibratoire : principe Capteur Energie Globale

12 L analyse vibratoire : applications Machines tournantes Analyse de structures Défauts décelables : Balourd, alignement, jeu, roulement, engrènement, courroies, graissage, frottement, résonance, structure, électrique, cavitation,...

13 L analyse vibratoire : méthodes de suivi 1) Routes de mesure périodiques 2) Capteurs intelligents avec transfert des données périodique 3) En continu

14 L analyse vibratoire : Types d analyse

15 L analyse vibratoire : Analyse spectrale Displ Vel Acc Balourd 1x Délign 2x Moteur L. Freq Engrenages Elements roulants roulements 3x Vibration Signature Freq (Hz)

16 L analyse d huile L examen des lubrifiants permets d obtenir des informations sur: Propriétés chimiques Capacité à lubrifier la machine et détection de l usure Contamination Présence de particules étrangères pouvant induire l usure Usure Mise en évidence des quantitatifs

17 L analyse d huile : Résultats Graphe Trivector Résultats : Etat général du lubrifiant 3 axes : Chimie, contamination, usure Couleurs pour une vision rapide I-care Company Presentation

18 L analyse d huile : Résultats Graphe de la contamination en particules Résultats : Courbe de répartition des particules par taille et par nombre Nombre total des particules System Debris I-care Company Presentation

19 L analyse d huile : Résultats Graphe du 5200 Résultats : Courbe de variation de la valeur de diélectrique sur 180 sec Détection de la présence de particules métalliques Détection de la présence d eau Détection des mélanges d huile I-care Company Presentation

20 L analyse d huile : Cas d étude

21 L analyse électrique des bobinages La maintenance prédictive électrique est un moyen puissant et unique offrant plus de possibilités pour analyser l isolement des générateurs et les sections de bobinages. Cette technologie offre la possibilité de qualifier l isolement mesuré, de vérifier la présence de court-circuit entre spires et de cibler de manière préventive les actions de maintenance.

22 L analyse électrique des bobinages Quels intérêts? Risques pour la sécurité Formation d ozone due à des décharges partielles trop importantes : l ozone est un poison et un gaz oxydant ; L air ionisé forme un chemin de conduction invisible Risques pour la machine La tôlerie magnétique du stator peut s oxyder : les dégâts peuvent être considérables et la masse magnétique devra être réparée ou renouvelée Amorçage et destruction des bobinages Mesures réalisées : Résistance d isolement jusqu à 50 TΩ (jusqu à 12 KV) Index de Polarisation (IP) Rapport d Absorption Diélectrique (DA) Test diélectrique (HiPot) Test pas de tension par échelon (Step Voltage) Mesures des résistances Ecart a la loi d ohm, angle de phase Test de choc (Surge Test) Mesures onde de choc Défauts détectés : Faible isolation par rapport à la masse Faible isolation entre phases Faible isolation entre spires Faible isolation entre bobines Pollution du bobinage Courts-circuits entre phases Courts-circuits entre bobines Courts-circuits entre spires Enroulements ouverts Enroulements inversés Déséquilibre de phase Connectons internes et câbles défectueux Mesures isolements, IP,DA, HiPot Mesures résistances, écart a la loi d ohm

23 L analyse électrique des bobinages : Exemples d incidents pouvant être détectés Amorçage des bobinages par rapport a la masse : Pollution du bobinage Faible isolation par rapport à la masse 22

24 L analyse électrique des bobinages : Exemples d incidents pouvant être détectés Faible isolation entre spires : Courts-circuits entre spires 23

25 L analyse électrique des bobinages : Exemples d incidents pouvant être détectés Décharges partielles : Défaut local en sortie d encoches Canal d érosion du semiconducteur et de l isolation 24