کنترل ولتاژهای ایجاد شده روی ژنراتور-قسمت اول

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: الکتریسته‌ی ساکنی که توسط روتور یک توربین تولید می‌شود می‌تواند همان اثری را داشته باشد که هنگامی که شما در فصل زمستان و رطوبت کم پای خود را بر روی یک فرش می‌کشانید ایجاد می‌شود.

 

با لمس کردن یک کلید برق معمولا یک قوس الکترکی بوجود می‌آید. الکتریسته ساکن بر روی محور توربین‌ها در درجه اول توسط رطوبتی که از آخرین طبقه پره‌های آن سرازیر می‌شود ایجاد می‌شود. با طبیعتی تنبل، الکتریسیته ساکن ساده‌ترین راه را برای رسیدن به بدنه توربین انتخاب می‌کند: ایجاد قوس الکتریکی بر روی نزدیکترین قطعه به محور که معمولا تراست بیرینگ‌ها هستند (تصویر ۱).

 

 

در حالت ایده آل نزدیک‌ترین قطعه به محور باید وسیله زمین کردن داشته باشد که بتواند الکتریسته ساکن را از روتور به زمین منتقل کند. در بیشتر موارد -اما نه همیشه- این ولتاژ به یک یا دو ولت محدود می‌شود که نمی‌تواند قوس الکتریک ایجاد کند.

الکتریسیته ساکن تولید شد در محور توربین می‌تواند بین ۱ تا ۱۵۰ ولت متغیر باشد. مشاهده شده است که ولتاژ محور یک توربین با دور ۲۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰ دور/دقیقه تا حدود ۶۰۰ ولت هم رسیده است. الکتریسیته ساکن منتقل شده از محور به بیرینگها، بر روی سنسورهای مجاورتی تجهیزات سنجش لرزش نویز ایجادمی کنند. بازدید‌ها نشان می‌دهند که توربین و کمپرسور دارای کلرنسهای زیادی هستند که توسط روغن پر می‌شوند که خود دارای خواص عایقی است.

بعضی توربین‌ها به وسیله زمین کردن محور مجهز نشده اند. برای جبران این نقیصه، مهندسین یک تسمه زمین بر روی آن نصب می‌کنند که ولتاژهای سوزنی، که توسط تجهیزات لرزش سنج آشکار می‌شوند، را حذف کند و دامنه ولتاژ الکتریسیته ساکن را تا ۰. ۰۱ ولت کاهش دهد. بررسی سوابق نشان می‌دهد که چگونه قبل از این وسایل زمین کردن محور توربین آسیب می‌بیند.

دو آسیب اصلی که به بیرینگهای نوع بابیت وارد می‌شوند عبارتند از: "سرمازدگی" و "کرم توربین". کرم توربین یا "شیارهای کرم خوردگی" بر روی دندانه‌های جوشکاری شده کوپلینگهای چرخدنده‌ای و گیربوکس‌ها دیده می‌شوند. آن‌ها اغلب به دلیل جریانهای گردابی ناشی از میدانهای مغناطیسی در تجهیزات دوار ایجاد می‌گردند (تصاویر ۲ و ۳). این جریان، بیشتر از ولتاژ به بیرینگ‌ها آسیب می‌رساند. اما چون اندازه گیری این گونه جریان‌ها بر روی محور غیرعملی است به جایش دامنه ولتاژ را اندازه گیری می‌کنیم.

 

 

 

 

 

در زیر یک میکروسکوپ با بزرگنمایی X۳۰، یک کرم توربین مانند یک رشته جوشکاری شده به نظر می‌رسد. آسیبهای وارد شده به بال بیرینگ‌ها و رول بیرینگ‌ها مانند موجهای راه راه (شبیه یک جاده شن بد شن پاشی شده) یا بدنه ورقه ورقه شده به نظر می‌رسد. چرخدنده‌ها و کوپلینگهای کرم زده می‌توانند با نشانه‌های قوس الکتریک یا جوشکاری بر روی دندانه هایشان یا سوراخهای ریز یا سرمازدگی شناخته شوند.

 

 

 

تولید یک ولتاژ متناوب به سه عنصر نیاز دارد: یک میدان مغناطیسی، یک سیم پیچ و حرکت نسبی این دو. جریان متناوب هنگامی ایجاد می‌شود که ولتاژ متناوب یک مسیر بسته را دور بزند. در مورد کمپرسور یا توربین، چرخش محور حرکت نسبی را ایجاد می‌کند و پره‌های توربین یک مسیر بسته را در خود هر پره می‌سازند.

عنصر سوم، میدان مغناطیسی، اغلب توسط تعمیرکارانی که آزمایشهای مغناطیسی را بر روی پره‌های توربین انجام می‌دهند ایجاد می‌شود. این تعمیرکاران چند دور سیم را دور یک دسته از پره‌های می‌بندند و سپس سیم را به یک منبع جریان مستقیم با دامنه بالا وصل می‌کنند. زمانی که جریان مستقیم یک میدان مغناطیسی در سیم ایجاد می‌کند تعمیرکار اسپری زیگلو (یا مواد مشابه) را بر روی قطعه می‌پاشد و زیر "نور سیاه" آن را آزمایش می‌کند تا نشانه‌ای از خوردگی یا شکستگی را بر روی سطح قطعه ببینند. هر خوردگی در جایی که قطبهای شمال و جنوب مغناطیسی در طرفین آن ایجاد می‌شوند درخشان می‌شود.

پس از قطع شدن منبع تغذیه مستقیم، قطعات توربین یا کمپرسور خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می‌کنند که این خاصیت به میزان جریان مستقیم، تعداد دور سیم پیچ و جنـس قطعه بستگی دارد. پسماند مغناطیسی که در قطعات باقی می‌ماند به دلیل تغییر جهت دو قطبی‌های مغناطیسی درون ماده است. برای از بین رفتن این خاصیت مغناطیسی لازم است که دوقطبی‌ها دوباره به صورت تصادفی، همان گونه که قبل از شروع آزمایش بودند، آرایش بیابند.

بعضی از تعمیرکاران باور دارند که می‌توانند این ذرات مغناطیسی را با جریان مستقیمی درجهت معکوس و در همان زمان آزمایش قبلی به وضعیت قبل از آزمایش بگردانند. ممکن است که این روش مفید باشد، اما شرط می‌بندم که آن‌ها راه بهتری برای این کار در دسترس دارند.

جریانهای گردابی در روتور و اجزای ثابت یک توربین در هنگام چرخیدن آن بوجود می‌آیند. این جریان‌ها می‌توانند در اثر اجزای مغناطیس شده یک توربین، کمپرسور یا پمپ ایجاد شوند. عموما، این گونه جریان‌ها ولتاژ پایین و دامنه‌ی بالایی دارند. اگر فاصله هوایی بین اجزای گردان و ثابت یا ... ادی بیرینگ‌ها زیاد باشد قوس الکتریکی ایجاد نمی‌شود، اما در عوض ولتاژهای متناوبی بر روی اجزا ایجاد می‌شوند که منتظر شانسی برای بسته شدن مسیرشان می‌مانند.

توربین، کمپرسور یا پمپ همچنین می‌توانند به صورتهای زیر مغناطیسی شوند:

· قرار دادن پایه مغناطیسی دستگاه‌ها بر روی قطعات.
· نگه داشتن یک قطعه در مکانی که حوزه مغناطیسی (مانند دریلهای برقی و ...) وجود دارد.
· نزدیک بودن قطعه به سیم یک دستگاه جوشکاری با جریان مستقیم درحالیکه دستگاه دارد جوشکاری می‌کند.
تمام اجزای توربینها، کمپرسور‌ها یا پمپ‌ها باید پس از آزمایشهای مغناطیسی یا شرایطی که آن‌ها مغناطیس می‌شوند پسماند مغناطیسی خود را از دست بدهند. این میزان باید به کمتر از ۲ گوس کاهش یابد.
پیشنهاد می‌شود که پس از انجام این فعالیت‌ها بر روی قطعات یا دستگاه‌های خریداری شد تمام اجزای دستگاه غیرمغناطیسی شوند:
· تستهای مغناطیسی.
· آزمایشهای غیرمخرب.
· بازبینی یا تعمیراتی که شامل جوشکاری یا استفاده از دستگاه هایی با خاصیت مغناطیسی بالا باشد.

 

به نظر می‌رسد که هر زمان که یک پمپ برای تعمیرات اساسی می‌رود مشکلات زیادی پیش رو داریم، اما تجربیات چیز دیگری می‌گویند. به عنوان مثال:
یک پمپ با قدرت ۵ اسب آسیب دیده و نیاز به تعمیر ایمپلر و بدنه دارد. پمپ به تعمیرگاه فرستاده می‌شود و پس از تعمیر سرجای خود نصب می‌شود. این پمپ قبل از اینکه به دلیل خرابی بیرینگ از کار بیافتد ۹ ماه کار کرد. برای بار دوم پمپ به تعمیرگاه فرستاده شد و بیرینگهای آن تعویض گردید و مجددا سرجای خود نصب شد. در حدود ۶ ماه بعد بیرینگ‌ها دوباره آسیب دیدند. این بار، بیرینگ‌ها را زیر یک میکروسکوپ X۳۰ قرار دادند که شیارهای کرم زدگی ناشی از میدان مغناطیسی را آشکار کردند. پمپ را به تعمیرگاه فرستادند تا پس از تعمیر، پسماند مغناطیسی قطعات آن گرفته شود و دوباره سرجایش نصب شود. این پمپ ۵ سال بدون اشکال کار کرد.