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電機穿衣健檢非夢事

氣隙檢驗機器人讓報告有圖有真相

能不能在不抽出轉子,也不搬遷電機的前提下,對電機的定子、轉子與繞組,來場全面的健康檢查?最好還能有清楚的彩色圖像佐證,而且停機時間越短越好。您的心願,讓ABB氣隙檢驗機器人來達成,即使只有10mm的氣隙,也能輕鬆穿梭取證。

馬達與發電機有如工業廠房中的元老,問世百年來,仍然支撐著廠房、產線、關鍵設備等工業系統的穩定運作。但就像人要定時健檢,車要定時進廠一般,電機也需要依據運轉時數,擬訂維修保養計畫。畢竟廠裡的「大柱子」有一丁點兒失常,都將引發誰也不樂見的人仰馬翻。平均而言,運轉三至五年的電機,便需打開軸承,檢查軸封、襯套、推力墊片及油環,更換必要的絕緣配件。運轉八至十二年,就需要將轉子抽出,來一場全身大檢查了。然而,以往凡是要拆卸電機部件的維保措施,總是讓人又愛又怕。做了雖然安心,卻也耗時費勁,還得多方協調停機時間,讓人躊躇。這樣的苦惱,化作ABB技術開發的原點,也成為ABB氣隙檢驗機器人(Air Gap Inspector)應運而生的契機。

「氣隙檢驗機器人」來去電機內部趴趴走

馬達與發電機的種類很多,但基本結構由定子與轉子組成。定子顧名思義,在空間中靜止不動,轉子則繞著軸轉動,由軸承支撐。為了確保轉子能自由旋轉,在定子與轉子的磁通面之間會有一定的間隙,即是所謂的氣隙(air gap)。那麼,遊走在氣隙中的ABB氣隙檢驗機器人長得什麼模樣?又有什麼能耐?

簡單來說,ABB氣隙檢驗機器人堪稱目前電機界最迷你小巧的檢驗裝置,不用抽出轉子,就能深入電機內部,洞察定子、轉子與繞組的健康狀態,還能一體適用氣隙10mm以上的各類大型馬達與發電機。硬體設計上,氣隙檢驗機器人扁平有如名片夾一般,藉由可調式銜接桿與鉸鏈,彈性增減模組;同時搭配可吸附在定子槽楔上的磁性履帶,讓氣隙檢驗機器人在不同槽楔寬度與間距之中,靈活調整行進方向與配置,移動自如。維保檢驗人員只需以控制系統和搖桿操控,便能與氣隙檢驗機器人享有共同視角,透過螢幕一起身歷其境。

現地視覺檢驗,穿梭氣隙不留痕跡

外形宛如移動式履帶的氣隙檢驗機器人,可在轉子免抽出的狀態下,不留痕跡地進出電機內部,執行檢驗任務。對於維保人員來說,這可是一大福音。由於馬達與發電機常與關鍵設備相連,且現地空間多半有限。令過往的維保作業,得事前妥善協調停機時間,規劃電機撤出動線,再移至廠外或其它空曠的作業空間,進行拆卸與轉子抽出程序,爾後技術人員才可開始檢查。檢查完,再逐步置入轉子,組裝電機,送回現場,想想這是多麼工程浩大。小小的氣隙檢驗機器人省去最耗時的轉子抽出再置入手續,讓檢驗流程從平均二十天,縮短近一半的時間。除了效率飛升外,也可觀地減少停機成本與機構受損風險。

氣隙檢驗機器人還是「有圖有真相」的奉行者。機身前後與底部共搭載了五個可調式LED變焦鏡頭,能提供高解析度的即時圖像與影片,並因應不同電機結構設計,調整拍攝角度與焦距,完整紀錄定子與轉子的表面、繞組、槽楔、通風道、支撐塊等部件現況。氣隙檢驗機器人的現地視覺檢驗,相較目前做法,可安心地提高檢查頻次,重複查驗;可更深入電機內部,取得不同角度的高解析度影像紀錄,做為日後分析與維保計畫的最佳佐證。

維保服務升級,檢驗可靠加倍

看到這裡,是不是不禁想問氣隙檢驗機器人還能為電機檢驗帶來什麼驚喜?套一句ABB售服技術專家說的話:「四級保養才查得出的潛在風險,三級保養就告訴你。LEAP報告裡的風險部位,直接到點拍給你看!」

在ABB的產品手冊中,都會詳載不同型號的電機建議保養時程與維保計畫層級。依照運轉時數,ABB電機維保計劃分為四級(L1~L4)。平均而言,運轉一年建議進行一級保養(L1),兩年是二級保養(L2),運轉三年以上則是三級保養(L3),而運轉超過八年的電機,就建議執行四級(L4)的全身大保養。在三級維保計畫中,檢測人員會打開軸承,進行檢查並更換必要的絕緣配件,但不會抽出轉子。此時若加上氣隙檢驗機器人,檢測人員只需視情況移除如軸承、氣體擋板、風扇基座等部件,就能檢測四級保養(轉子抽出)才查得出的潛在風險,例如定子絕緣檢查、定子與轉子的通風管阻塞、轉子表面過熱等。對於某些因為空間過於狹窄而無法進行四級保養的關鍵設備,這無非是另一種解方。
  
ABB的高壓電機絕緣壽命分析診斷服務(Life Expectancy Analysis Program, LEAP)也因氣隙檢驗機器人的加持,讓維保計劃再升級。據統計,產業中有近六成的高壓電機故障,皆起因於定子繞組損害,而定子繞組的穩定運作與絕緣狀態有直接關聯。因此,LEAP以數萬筆高壓電機資料庫為基礎,將實際量測的介質耗損、局部放電等關鍵數據與之比對,提出高壓電機的壽命分析診斷報告,藉以協助用戶提早因應,降低停機風險。而氣隙檢驗機器人不僅為LEAP提供更完整的影像證據,還可直接移動到報告中預估的高風險部位,進行位置確認與異常狀態的嚴重程度判別,例如絕緣老化、局部放電、槽楔鬆脫等,讓診斷報告的準確度再提高。

氣隙檢驗機器人「快問快答」

氣隙檢驗機器人推出以來,收到各界熱烈的詢問,彙整常見問題如下。

問:檢驗完畢後,會收到完整報告嗎?

答:當然會。ABB會依據視覺檢驗結果,提供完整診斷書與後續維保計畫建議書,報告中包含受損或具潛在損壞風險部位的高解析度照片、檢驗影片。

問:檢驗過程預估要花多久時間?

答:檢驗時間與馬達、發電機的類型直接相關,定子槽楔數量也影響檢驗時間的長短。據經驗,以具備100個定子槽楔的同步機為例,平均約需八小時檢驗。

問:什麼情況下無法使用氣隙檢驗機器人?

答:當氣隙小於10mm時無法使用。馬達及發電機結構上沒有端蓋/托架(end shield),或者底座風扇難以移除時,也無法使用。

問:氣隙檢驗機器人有CE認證嗎?

答:有的,氣隙檢驗機器人已通過CE認證。

問:氣隙檢驗機器人也能檢驗防爆電機嗎?

答:目前氣隙檢驗機器人本體並不具備防爆認證,但可以在安全區域中檢驗防爆電機。經驗證,氣隙檢驗機器人可在40 °C的工作環境下正常運作。

問:氣隙檢驗機器人可以租賃嗎?

答:很抱歉,氣隙檢驗機器人需由ABB馬達及發電機售服技術專家操控,以提供完整的檢驗服務,無法租賃使用。
  
看著氣隙檢驗機器人,忍不住想到壯碩的犀牛與嬌小的犀牛鳥。小巧靈活的氣隙檢驗機器人,有如龐大電機的私人醫生,穿梭於結構中,為電機的健康狀態提出預警守護。