Käyttö ja kunnossapito (Etäluenta, Kunnonvalvonta, Mittaukset, mittalaitteet)
Teollisuusmuuntajien toimintakunto valvontaan
Kelman DGA 900 online-kaasuanalysaattori kytkettynä tehomuuntajaan.
Tehtailla, sulatoissa ja muualla teollisuudessa käytettävät muuntajalaitteet ovat usein kovemmassa käytössä ja alttiina suuremmalle rasitukselle kuin sähkölaitosmuuntajat. Tämä vaikuttaa teollisuusmuuntajien vikaherkkyyteen ja elinkaareen. Oikein toteutettu kunnonvalvonta voi pelastaa muuntajan ennenaikaiselta rikkoutumiselta.
Teollisuusmuuntajat ovat yleensä suurempia kuin
tavalliset jakelumuuntajat ja normaalisti öljyeristettyjä. Toki
teollisuudessa pieniäkin muuntajia käytetään.
Tyypillisesti teollisuuden muuntajat syöttävät tiettyä teollisuusprosessia
tai prosessilaitteistojen kuormia. Jotkut suuremmista
teollisuusmuuntajista voivat myös olla erikoissovelluksia,
jotka rakennetaan kokonaan prosessin vaatimusten mukaisiksi.
Silloin muuntaja saadaan teknisesti täysin yhteensopivaksi
prosessin kanssa.
”Teollisuudessa muuntajia voidaan käyttää hyvin eri
tavalla kuin sähköverkossa olevia muuntajia. Esimerkiksi
jossain sulatossa olevan muuntajan käyttö on hyvin
erilaista kuin verkkomuuntajan”, toteaa muuntajien
kunnonvalvontajärjestelmiä maahantuovan Spatialworld Oy:n
toimitusjohtaja Hannu-Pekka Rantaniemi.
”Teollisuudessa käytetään vielä aika vähän kunnonvalvontaa
eikä siellä olla oikein tajuttu sen tärkeyttä.”
”Erityisesti online-valvontaa tai muuten tiivistä näytteenottoa
tarvitsevat muuntajat, joissa on jo todettu jotain ongelmaa
ja halutaan seurata, ettei tilanne pahene liikaa.”
Vaarallisia muuntajavikoja
Vikatilanteessa muuntaja vaurioituu usein pahoin – esimerkiksi
muuntajaöljyn palamisen takia – joten seurauksena on yleensä
kallis korjaustyö tai koko muuntajan uusiminen. Toisaalta
muuntajapalo voi pahimmassa tapauksessa levitä ja aiheuttaa
muutakin tuhoa, kenties henkilövahinkojakin.
Kelman DGA 900 online-kaasuanalysaattori kytkettynä tehomuuntajaan
”Muuntajaöljyn palaminen on lähinnä seurausta jostain
muusta ongelmasta, jonka vuoksi muun muassa palavia kaasuja
on syntynyt ja liuennut muuntajaöljyyn. Iso muuntaja öljyineen
voi palaa pitkäänkin ja tietysti vaurioittaa paitsi muuntajaa
niin muutakin”, Rantaniemi huomauttaa.
Joskus myös uudehkot muuntajat voivat rikkoutua.
”Etenkin kriittisissä paikoissa sijaitsevien muuntajien kuntoa
olisi hyvä pitää silmällä.”
”Uudetkin muuntajat voivat hajota, toisaalta vanha hyvin
pidetty ja kunnostettu muuntaja voi toimia aivan hyvin vielä
pitkään.”
Mikäli on tilattava uusi muuntaja, sen saamiseen saattaa
kulua aikaa jopa vuosi. Tuotantoon voi silloin tulla pitkiä seisokkeja.
”Kenties jostakin voisi löytää tilalle käytetyn muuntajan,
mutta uuden hankinta on pitkä prosessi. Pienempiä ja joitain vähän isompiakin muuntajia voi löytyä varastoituina, mutta
varsinkin isommissa kokoluokissa sopivan löytäminen voi olla
vaikeaa”, muistuttaa Rantaniemi.
Muuntajaöljyä analysoidaan
Usein teollisuuden muuntajissa – ja toki muissakin – käytetään
erillistä paisuntasäiliötä. Muuntajaöljyn lämpeneminen näkyy
öljyn pinnankorkeuden vaihteluna paisuntasäiliön mittarissa.
Tyypillisesti muuntajien kuntoa tutkitaan selvittämällä, millaisia
kaasuja muuntajaöljyyn on liuennut. Niinpä öljystä otetaan
näytteitä, joiden sisältämät kaasut analysoidaan.
Tätä varten on kehitetty sekä kiinteästi asennettavia että
siirrettäviä analysaattoreita. Nykyaikaisten kaasuanalysaattorien
ensimmäinen sukupolvi tuli markkinoille 1970-luvun alkupuolella.
Käytännössä laitteet ovat suurelta osin online-laitteistoja,
jotka asennetaan kiinteästi muuntajaan, mutta niiden ohella
myös kannettavia malleja on saatavissa. Valvontalaitteet ottavat
jatkuvasti näytteitä muuntajaöljystä ja analysoivat öljyyn
kertyviä niin sanottuja vikakaasuja. Tällaiset kaasut voivat esimerkiksi
olla vetyä, hiilimonoksidia tai asetyleeniä. Jotkut laitteista
pystyvät mittamaan kahdeksaa eri vikakaasua. Yleensä
mitataan lisäksi öljyn kosteutta.
”Muuntajaöljyn kaasupitoisuuksien nopea kohoaminen voi
olla merkki jostain ongelmasta, jota tulee tutkia tarkemmin. Jos
käytössä on monikaasuanalysaattori, niin sitä tarkemmin voidaan
päätellä, missä vika voisi olla.”
Kosteus taas on haitallista siksi, että se tärvelee muuntajan
käämien suojana olevaa eristinpaperia.
”Eri kaasujen pitoisuuksista voidaan päätellä, minkä tyyppinen
ongelma muuntajassa on tai on ollut”, korostaa Rantaniemi.
Muuntajaöljyjen kaasuanalysaattorit ovat tavallaan laboratorioita.
Analysaattoreilla ei pystytä estämään muuntajien
vikaantumista, mutta niiden avulla on mahdollista todeta
muuntajien mahdolliset ongelmat jo alkuvaiheessa.
Sopivilla online-laitteilla muuntajia voidaan valvoa jatkuvasti.
”Mahdollisiin ongelmiin voidaan silloin reagoida nopeasti
ja huoltotoimet voidaan suunnitella ja ajoittaa paremmin, jolloin
rahaakin säästyy”, Rantaniemi sanoo.
Viimeisimmän DGA-mittauksen tulokset varoitus- ja hälytysrajoineen analysaattorin näytöllä.
Kunnonvalvonta voi olla jatkuvaa
Takavuosina muuntajaöljystä on kenties otettu näytteitä manuaalisesti
1–3 kertaa vuodessa tai harvemmin. Silloin muuntajien
kunnosta ei ole välttämättä saatu riittävän tarkkaa tietoa
ajoissa. Sen sijaan reaaliaikaisesti toimiva analysaattori ottaa
näytteitä koko ajan.
Muuntajien kuntoa seuraamalla niiden huoltoa voidaan
optimoida, mahdollisesti ajoittamalla huollot laajempien huoltoseisokkien
yhteyteen.
”Toisaalta jos havaitaan vakavia ongelmia, niihin pystytään
puuttumaan ennen kuin muuntaja rikkoutuu kokonaan.”
"Muuntajien ikääntyessä niiden kunnon selvittämiseen on yhä enemmän tarvetta.
Teollisuuden muuntajia käytetään monesti dynaamisemmin
kuin sähköverkkomuuntajia, mikä altistaa muuntajat kovemmalle
rasitukselle. Tästäkin syystä muuntajien jatkuvatoiminen
valvonta olisi Rantaniemen mukaan tärkeää.
”Vielä joitakin vuosikymmeniä sitten muuntajat pyrittiin valmistamaan
kestävämmiksi kuin nykyään. Muutaman kymmenen
vuoden ikäinen muuntaja saattaa huollettuna kestää vielä
toisen mokoman, mutta kaikki uudemmat muuntajat eivät ehkä
ole yhtä kestäviä”, Rantaniemi pohtii.
yhä enemmän tarvetta. Varsinkin suurten ja muutoin tärkeiden
muuntajien toimintavarmuuden seuraaminen on perusteltua.
Analysaattorien mittaamien muuntajaöljyyn liuenneiden
kaasujen analyysistä käytetään yleisesti nimitystä DGA (Dissolved
Gas Analysis). Sitä pidetään tärkeänä testimenetelmänä
muuntajien kunnon arvioinnissa. Jotkut laitteet mittaavat
yhdistelmäkaasupitoisuutta. Mitattavat kaasupitoisuudet ovat
yleensä hyvin pieniä, usein miljoonasosapitoisuuksia.
Joillakin uudemmilla analysaattoreilla on mahdollista seurata
muuntajan läpivientieristimien kuntoa online-tilassa.
Kehittynyttä tekniikkaa ja erilaisia tiedonsiirtotapoja
Muuntajien riskianalyysia varten on kehitetty erilaisia ohjelmistoja,
joilla muuntajat voidaan asettaa toimintakuntonsa
mukaiseen paremmuusjärjestykseen automaattisesti, viimeksi
saatujen mittaustietojen nojalla.
”Monesti teollisuusmuuntajien valvontaan hankitaan
hyviäkin laitteita, jotka pystyvät seuraamaan hälytysrajojen
ylittymistä ja siirtämään hälytyksiä esimerkiksi valvomoihin.
Toisinaan tällaisia laitteita ei kuitenkaan ole osattu käyttää
kunnolla. Laitteista voisi saada enemmän irti.”
”Olemme esimerkiksi joskus havainneet, että kunnonvalvontalaite
ei ole ollut lainkaan viestiverkkoon kytkettynä.
Tietysti jos muuntaja ja valvontalaite ovat tehdashallissa
näkyvällä paikalla, mahdolliset hälytykset voidaan havaita
merkkivaloista muutenkin – mutta syrjäisemmiltä paikoilta
hälytyksiä ei saada ilman viestiyhteyttä.”
”Nykypäivänä on saatavilla kehittynyttä kommunikaatiotekniikkaa.
Kunnonvalvonnan mittaustietoa ja hälytyksiä
voidaan siirtää eteenpäin monella tavalla”, Rantaniemi tähdentää.
Tiedonsiirrossa voidaan käyttää esimerkiksi internet-,
radio- tai GSM-yhteyttä sekä useita eri tiedonsiirtoprotokollia.
Teksti: Ari Mononen
Kuvat: Spatialworld Oy
