継続的な絶縁抵抗試験によりモーターの生産性が向上

何十年もの間、工場の職員は携帯型メガオームメータを使用して絶縁抵抗テストを実施し、費用のかかる計画外のシャットダウン、生産不履行のペナルティ、および巻き戻し修理につながるモーターの故障を防止してきました。ただし、これらのテストは、モーターの健康状態の「スナップショット」のみを提供します。ほんの数日で、湿気、化学物質、汚染物質、または振動にさらされたモーターの巻線とケーブルが損なわれ、起動時に故障する可能性があります。

また、ポータブル絶縁抵抗計では、電気技術者が機器ケーブルを手動で外し、通電または損傷した可能性のある機器にテスト リードを接続して、手動テストを実行する必要があります。これらのテストでは、技術者がキャビネットにアクセスする際に、潜在的なアーク フラッシュにさらされます。米国では、致命的ではないアーク フラッシュ インシデントが 1 日に約 5 ～ 10 回発生し、死者は 1 日に約 1 人の割合です。

非常に多くの危険にさらされているため、工場の管理者は、モーターがオフになった瞬間から再起動するまで、絶縁抵抗をメガオームで継続的に監視することの価値を認識しています。

このリアルタイムの情報を武器に、保守担当者は事前に是正措置を講じて、生産を中断させる障害を回避できます。そうすることで、ユーティリティは、高価な巻き戻し、生産失敗のペナルティ、および生産時間の損失に対する修理費用を数十万ドル節約できます。

さらに、恒久的に設置された自動検査装置により、キャビネットにアクセスすることなく「無人」監視が可能になり、技術者が危険にさらされることはありません。

ユーティリティでのモーター保護

産業に関係なく、製造および加工プラントはモーターに大きく依存していますが、その数と種類は、プラントの規模と燃焼する燃料の種類によって異なります。プラントによっては、20 ～ 30 個ものクリティカル モーターがあり、平均で 5 ～ 10 個です。

重要なモーターとは、予期せずオフラインになった場合に、ビジネス目標を安全に達成する能力を著しく損なうか、生産レベルに影響を与える可能性があるモーターです。例には、コンプレッサー、ポンプ、およびファンを操作するために使用される 480 ～ 13,800 V の範囲のモーターが含まれます。

ほとんどのユーティリティは、時間ベースの予防保守 (PM) プログラムを通じてこれらのモーターを保守します。絶縁抵抗試験は通常、半年ごとに予定されています。ただし、ほとんどの工場で人員が削減されていることを考えると、頻度はさらに低くなる可能性があります。これらのテストに基づいて、モーターは再調整のために修理工場に送られる予定です。

通常、絶縁抵抗テストは、年次オーバーホールまたは計画停止の開始時にも実施され、修理が必要な可能性のあるモーターを特定します。それでも、PM プログラムにもかかわらず、オフラインまたは頻繁にサイクルされるモーターは、すぐに危険にさらされる可能性があります。発電所で 37 年間働いた後、退職した Richard Hohlman 氏は、次のように述べています。

「時には、失敗が非常に高くつくこともあります」と彼は言いました。 「その特定の工場では、ウェスティングハウスの 2 速 PAM AC インダクション モーターが 2 台あり、そのうちの 1 台を巻き戻すには 6 桁の費用がかかりました。」

O&M (運用と保守) の観点から、「弱いモーターを特定し、起動しようとして失敗するリスクを回避できれば、それは大きな節約になります」と彼は付け加えました。

モーターの故障を避けるため、Hohlman 氏は、ロング アイランド サウンドの 1,500 mW 発電所で 24 時間以上シャットダウンされたすべての重要なモーターを、再起動する前にメガオームメーターで手動でテストする必要があると述べました。 「テストは 1 日のさまざまな時間帯に残業代で行われることが多いため、それ自体が経費になりました」と Hohlman 氏は言います。 「しかし、それを行うことで、多くのモーターの故障を回避できました。」

Hohlman 氏によると、彼のチームのメンバーが Meg-Alert を発見しました。Meg-Alert は、ウィスコンシン州 Minocqua の Meg-Alert によって製造された継続的なテストおよび監視装置です。プラントは最初に、4 つの循環ポンプといくつかの吸引通風ファンにそれを設置しました。その後、この装置は工場全体のいくつかの強制通風ファンやその他の重要なモーターにも追加されました。

Meg-Alert ユニットは、MCC または開閉装置の高電圧コンパートメント内に恒久的に設置され、モーターまたは発電機の巻線に直接接続されます。ユニットは、モーターまたは発電機がオフラインになったことを感知し、機器が再起動されるまで、巻線の絶縁に対して継続的な絶縁試験を実行します。

このユニットは、相巻線に非破壊的で電流制限された DC テスト電圧を印加することによって機能し、絶縁体を介してアースに戻る漏れ電流を安全に測定します。このシステムは、機器の動作電圧に基づく適切な絶縁抵抗試験電圧のために、IEEE、ABS、ANSI/NETA、および ASTM 国際規格を満たす 500、1,000、2,500、または 5,000 V の DC 電圧レベルを使用します。

このテストでは絶縁が劣化することはなく、人員を保護する電流制限技術が含まれています。

「継続的な監視により、O&M チームは常にモーターの適合性を認識しています」と Hohlman 氏は述べています。 「モーターが停止するたびに、数秒、1 日、または 10 日間の停止に関係なく、モーターはテストされています。また、安全なレベルを下回ると、すぐにアラームが鳴り、モーターが始動しないようにロックすることもできます。」

これは、シャットダウンの開始時にメガオームメーターによって取得されたスナップショットとはまったく対照的です。モーターは、湿気や汚れにより、かなりの水分を急速に吸収する可能性があります。

「国の南部地域では、電気モーターはわずか数時間で十分な水分を吸収し、起動時に損傷を引き起こす可能性があります」と、粉末状のポリ塩化ビニルを製造する大規模工場の電気および機器マネージャーであるリッキー・ルーペは言いました（ PVC）と主成分の塩化ビニル。 「ここ南部では湿度の高い雨の日が多く、湿気と電気が混ざりません。

「モーターが湿気でいっぱいになって始動すると、巻線が接地してモーターに損傷を与えます」とルーペは続けました。 「つまり、巻線が損傷した重大なモーターがあり、修理に多額の費用がかかることになります。」

当時エンジニアだった彼と彼のチームは、問題の根本原因とそれを防ぐ方法を特定するために分析を行いました。メグアラートについて詳しく知った後、彼は試しに購入しました。 Loupe は、チラー ユニットのコンプレッサーを駆動するために使用される 4,160 V、1,200 馬力の WP エンクロージャー モーターに取り付けられたと述べています。

生産要件に基づいて、チラーの一部は停止され、必要な場合にのみ使用されました。これは、一部のユニットのモーターがアイドル状態になる可能性があることを意味していました。チラーを再び稼働させる前に、モーターを携帯用メガオームメーターでテストする必要がありました。 「多くの場合、この作業は営業時間外に行われました。これは、運用上の要求と、できる限り迅速に開始する必要があるためです」と Loupe 氏は説明します。 「私たちは週末に技術者を派遣し、モーターを始動できるようにモーターをテストするだけでした。」

Loupe 氏によると、Meg-Alert ユニットにより、情報がリアルタイムで利用できるようになりました。彼はさらに、スターターに接続されているデバイスが、雨の日の後に低いメグオーム抵抗の測定値が原因でモーターをオンにできないことを確信しました。 「モーター内に水分が多すぎるため、メグアラートはモーターの始動を許可しませんでした」とルーペは説明しました。 「これで、継続監視ユニットの 10 倍以上の費用が発生しました。」

現在、このプラントでは、10 台のチラー モーターすべてと、プラントの別のエリアにある 900 馬力の冷却塔ポンプ 4 台に Meg-Alerts が搭載されています。

「ハンズオフ」モニタリング

継続的な監視システムにより、サービス技術者が制御盤にアクセスして手動で絶縁抵抗テストを実行する必要のない「ハンズオフ」アプローチも可能になります。代わりに、コントロール キャビネット ドアの外側にあるアナログ メーターが、メガオーム単位で測定された絶縁抵抗の読み取り値をリアルタイムで表示します。また、このメーターは、シンプルな「緑、黄、赤」の配色で断熱レベルの良、中、不良を示します。

所定の絶縁抵抗の設定値レベルに達すると、インジケータ ライトが点灯してアラーム状態を知らせ、自動通知を監視ネットワークに送信できます。継続的な監視により、熱温度の維持や結露の防止に使用されるヒーターが適切に機能しているかどうかを確認することもできます。

ほとんどのモーターは、モーター内部の温度を維持するためにヒーターを利用しているため、動作温度やユニット外の周囲温度から大幅に変化することはありません。露点を下回ると、モーターはオフライン中に結露を拾い始めます。

ただし、これらのヒーターが正常に動作しない場合、またはサーキット ブレーカーがトリップした場合、保守担当者は、モーターが始動時に故障するまでそれに気付かない場合があります。これらのモーター ヒーターは定期的にチェックされますが、重要なモーターと発電機が数週間または数か月間保護されないままになる可能性があります。

アークフラッシュの防止

おそらくもっと重要なことは、ルーペ氏によると、ハンズオフ アプローチにより、従業員がアーク フラッシュによる潜在的な被害にさらされる可能性が減るということです。 「継続的な絶縁抵抗監視装置を使用すると、技術者がメグオーム テストのためにキャビネットを開けなくても済むため、アーク フラッシュの潜在的な害を排除できます」と Loupe 氏は述べています。

アーク フラッシュは、導体間または導体から接地への空気中を移動する望ましくない放電です。フラッシュは即座に発生し、太陽の表面温度の 4 倍の温度を生成できます。また、猛暑により空気が急激に膨張し、爆風が発生して作業員が部屋を横切り、はしごから転落する可能性があります。アーク フラッシュ損傷には、第 3 度熱傷、失明、難聴、神経損傷、心停止、さらには死亡などがあります。

NFPA 70E に記載されているアーク フラッシュの潜在的な原因には、「試験装置の不適切な使用」が含まれます。テスト前に機器の電源を切り、適切な個人用保護具 (PPE) を着用することをお勧めしますが、最善の解決策は、絶縁抵抗テストを実行するために制御盤にアクセスする必要をまったくなくすことです。

アーク フラッシュのリスクに加えて、Loupe は、従業員の足元でモーターがショートした場合に発生する可能性がある別の潜在的なリスクを直接目撃しました。プラントでは、チラーを始動するとき、人員はモーターから約 5 フィートしか離れていません。モーターがショートすると、大きな騒音が発生し、大量の火花が飛び散る可能性があります。

「絶え間ない絶縁抵抗の監視により、起動時にモーターに障害が発生した場合でも、従業員が危険にさらされることはありません」と Loupe 氏は述べています。 「このデバイスは、その安全上の懸念も防ぎます。」

詳細については、www.megalert.com にアクセスするか、800-778-5689 までお電話ください。