مونيتورينگ حركت لبه روتور در ژنراتورهای آبی

شركت خدمات برق رسانی عمومی Chelan County (واقع در واشنگتن) در بخشی از سیاست بهسازی و نوسازی اقدام به نصب اسكنرهایی بر روی روتور یازده واحد ژنراتوری نیروگاه كرده است. این اسكنرها از شركت Benty Nevada`s Hydro Scan خریداری شده اند.
این اسكنرها با استفاده از سنسورهای حرارتی، فاصله هوایی، تخلیه جزیی،‌ میدان مغناطیسی و میدان الكتریكی، امكان نظارت و كنترل ژنراتورهای در حال بهره برداری را ایجاد می كنند. اخیرا چندین نمونه سنسور مكانیكی به انواع تجهیزات اندازه گیری موجود هیدوراسكن اضافه شده اند. از جمله این سنسورها می‌توان از كرنش سنج متصل به روتور، ترموكوپل و سنسور جابجایی سنج نام برد. سنسور جابجایی سنج لبه روتور RDS - Rim Displacement Sensor ، یكی از سنسورهای مورد استفاده می باشد.
در سال 1970 هفت دستگاه ژنراتور وستینگهاوس واقع در نیروگاه Rocky Reach نصب شد كه مشخصه‌های نامی این ژنراتورها به شرح زیر است:

IDC = 1150A و VDC = 375V و 4120A و 15KV و PF= 0. 95 و 107MVA​

با گذشت چند سال از بهره برداری این ژنراتورها مشاهده شد كه لبه روتور این ژنراتورها به تدریج جمع (Shrink) می شود علائم آن هم شامل گردگرفتگی و ساییدگی اطراف كلیدهای فنری بود. یكی از حوادثی كه اخیرا رخ داده بود و اهمیت این مشكل را نشان می‌دهد این بود كه ماده ائی از محرك مربوط به كلید فنری از محل خود خارج شده و سیم پیچی روتور و استاتور را به هم اتصال داده است. شكل (1) قسمت عنكبوتی (Spider) و لبه روتور را نشان می‌دهد. به منظور تعیین و سنجش میزان كوچك شدن (چروكیدگی) لبه روتور، پرسنل Chelan County تقاضا كردند كه عملكرد سنسورهای به كار رفته جهت كنترل و نظارت حركت لبه روتور واحد در حال كار را بررسی كنند. مشخص شد كه سنسورهای جابجایی سنج با رنج 0 تا 1/0 اینچ و دقت 001/0 اینچ می‌توانند برای اندازه گیری حركت نسبی بین عنكبوتی روتور(Spider) و لبه روتور بكار روند

لبه میانی روتور
سنسورهای جابجایی سنج طوری نصب شده بودند كه حركت نسبی بین لبه روتور و بازوی عنكبوتی روتور (Spider) را اندازه گیری كنند. به كار بردن سیستم RDS بوسیله استفاده از سیستم هیدروسكن، باتوجه به قابلیت آن در انتقال داده در زمان واقعی از روتور واحد در حال بهره برداری برای بدست آوردن داده ها و تجهیزات مفسر، ممكن شد. چهارده سنسور جابجایی سنج (در هر بازوی عنكبوتی یك عدد) بر روی هر كدام از ژنراتورهای وستینگهاوس واقع در نیروگاه Reach Rocky نصب شده است. در طول راه‌اندازی اخیر واحد C6 نیروگاه مذكور پس از نصب سیستم RDS ، تجزیه دقیق اطلاعات مربوط به سرعت و دمای متفاوت و بار كامل نشان می دهد كه از میان این موارد، جابجائی اصلی هنگامی رخ می دهد كه واحد در بار كامل كار می‌كند. جدول (1) اعداد بدست آمده در طول راه اندازی واحد C6 را نشان می‌دهد. جابجائی طراحی شده برای روتورهای وستینگهاوس در نیروگاه Rocky Reach برابر 035/0 اینچ بود. همانطور كه در جدول (1) مشاهده می‌شود انحراف لبه روتور در بار كامل و دمای كار به بیشترین مقدار خود می‌رسد. یك قسمت جالب دیگر از داده های مربوط به حركت لبه روتور در واحد C3 ، Rocky Reach نمایان شد. شكل (2) داده های 14 سنسور جابجایی سنج را به همراه نمایی از استاتور كه بوسیله سنسور فاصله هوایی نصب شده روی روتور رسم شده است، نشان می‌دهد (منحنی بالایی). این منحنی مقادیر اندازه گیری شده به هنگام چرخش روتور را نشان می‌دهد. منحنی مربوط به فاصله هوایی، فاصله هوایی كوچكتری را در وسط منحنی نشان می‌دهد. 14 سنسور جابجایی سنج رفتار مشابهی را در قبال كاهش فاصله هوایی داشتند. نیروی ناشی از میدان مغناطیسی در فاصله هوایی كوچكتر افزایش پیدا می كند، لذا جایی كه فاصله هوایی كوچكتر است، لبه روتور به سمت خارج منحرف می‌شود.
جاییكه كمترین فاصله هوایی وجود دارد لبه روتور این ژنراتور به سمت بیرون انحنا پیدا كرده كه باعث كمتر شدن فاصله هوایی می‌شود. پرسنل Chelan Conty PUD از اطلاعات سنسورهای RDS نصب شده روتور، برای تعیین وضعیت چروكیدگی تمام ژنراتورهای وستینگهاوس نیروگاه Rocky Reach استفاده خواهند كرد. با استفاده از این اطلاعات، پرسنل نیروگاه می توانند به هنگام برنامه ریزی استراتژی تعمیراتی، به عملكرد مناسب ژنراتورهای وستینگهاوس نظارت داشته باشند.