ITMI20132223A1 - Dispositivo e metodo per ispezionare un alternatore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“DISPOSITIVO E METODO PER ISPEZIONARE UN ALTERNATORE”

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo e ad un metodo per ispezionare un alternatore.

In particolare la presente invenzione è relativa ad un dispositivo e ad un metodo per ispezionare di parti di uno statore di un alternatore di un impianto per la produzione di energia elettrica con rotore inserito.

Negli alternatori per la produzione di energia elettrica sono spesso preventivate delle attività di ispezione delle parti dello statore volte a prevenire l’insorgenza di guasti. Talvolta tali attività di ispezione vengono effettuate in seguito a rilevamenti di anomalie o malfunzionamenti dell’alternatore stesso.

In ogni caso, nelle fasi di ispezione è sentita l’esigenza di monitorare la condizione degli avvolgimenti dello statore all’interno delle cave per verificare lo stato dell’isolamento elettrico attraverso il rilevamento di difetti visibili o l’insorgenza di scariche parziali.

Il mancato rilevamento di tali difetti porterebbe, in un tempo più o meno lungo, ad un danneggiamento irreversibile dell’avvolgimento.

Tale attività di monitoraggio viene solitamente effettuata mediante sonde di ispezione di tipo noto.

Tuttavia, tali sonde hanno una possibilità di ispezione molto limitata. Esse, infatti, vengono introdotte attraverso i canali di ventilazione solitamente adibiti alla circolazione del refrigerante consentendo una ispezione limitata alle sole cave statoriche dotate dei canali di ventilazione e relative alla sola parte inferiore del pacco statorico.

Sono noti, inoltre, altri dispositivi di ispezione che non sfruttano i canali di ventilazione. Tuttavia tali dispositivi si limitano alla sola ispezione visiva della porzione superficiale dello statore che affaccia il traferro rendendo impossibile una analisi profonda ed affidabile delle condizione dell’isolamento delle barre statoriche.

Ulteriori dispositivi di ispezione più avanzati richiedono invece lo smontaggio del rotore con evidenti svantaggi in termini di costi e di tempi di intervento.

È pertanto uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un dispositivo per l’ispezione di un alternatore che consenta di superare i limiti della tecnica nota.

In particolare, è uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un dispositivo per l’ispezione di un alternatore che non richieda lo smontaggio del rotore e che, al contempo, effettui una ispezione dettagliata ed affidabile dell’alternatore, con particolare attenzione al sistema di isolamento degli avvolgimenti elettrici.

In accordo con tali scopi la presente invenzione è relativa ad un dispositivo per l’ispezione di un alternatore in accordo alla rivendicazione 1.

È un ulteriore scopo del trovato quello di fornire un metodo per l’ispezione di un alternatore che consenta di superare gli inconvenienti evidenziati dai metodi di tipo noto in modo semplice ed economico e che al contempo, garantisca una ispezione affidabile e puntuale dell’alternatore ed in particolare del sistema di isolamento delle barre statoriche dell’alternatore.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione è relativa ad un metodo per l’ispezione di un alternatore in accordo alla rivendicazione 11.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

– la figura 1 è una vista schematica laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di un alternatore e di un dispositivo per l’ispezione dell’alternatore in una prima posizione operativa;

– la figura 2 è una vista schematica frontale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, del dispositivo per l’ispezione dell’alternatore illustrato nella figura 1; – la figura 3 è una vista prospettica dall’alto, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, del dispositivo per l’ispezione illustrato nella figura 1;

– la figura 4 è un vista schematica laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di un dettaglio della figura 1;

– la figura 5 è una vista prospettica dal basso, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, del dispositivo per l’ispezione illustrato nella figura 1.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un alternatore, il quale si estende lungo un asse A longitudinale e comprende un rotore 2, il quale rappresenta l’induttore ed è la parte mobile del turboalternatore 1, ed uno statore 3, il quale rappresenta l’indotto ed è la parte fissa del turboalternatore.

Il rotore 2 ha una forma sostanzialmente cilindrica e ruota, mosso da una turbina (non illustrata), attorno al proprio asse, il quale coincide con l’asse A longitudinale dell’alternatore 1.

Lo statore 3 è un cilindro cavo coassiale con il rotore 2, il quale si estende esternamente al rotore 2. Lo spazio compreso tra il rotore 2 e lo statore 3 è detto traferro 4.

Lo statore 3 comprende un nucleo cilindrico 5, il quale si estende lungo l’asse A longitudinale, una pluralità di avvolgimenti 6 elettrici (solo alcuni dei quali sono rappresentati schematicamente nella figura 1), due testate 7 disposte in corrispondenza delle estremità dello statore 3 e dei morsetti 8 per il prelevamento della corrente generata. Gli avvolgimenti 6 sono attraversati da una corrente indotta dalla rotazione del rotore 2.

Con riferimento alla figura 2, il nucleo cilindrico 5 presenta una pluralità di scanalature assiali, dette cave 10, che si estendono per tutta la lunghezza del nucleo cilindrico 5. Le cave 10 sono separate e delimitate da risalti 11 longitudinali, paralleli all’asse A.

Ciascun avvolgimento 6 comprende una pluralità di barre 12 conduttrici, ciascuna delle quali è disposta lungo un percorso definito, in parte, all’interno delle cave 10 ed, in parte, in corrispondenza delle testate 7 (figura 1). Ciascun avvolgimento 6 elettrico è quindi disposto in più cave 10. In particolare, ciascun avvolgimento 6 passa attraverso una prima cava 10, fuoriesce dalla prima cava 10 in corrispondenza di una testata 7 (figura 1) per poi rientrare in una seconda cava 10 ed uscirne in corrispondenza della testata 7 (figura 1) opposta, rientrare in una terza cava 10 e via di seguito per un numero di volte definito da progetto.

In particolare, in ciascuna cava 10 sono alloggiate due barre 12: una barra 12a di esterno cava ed una barra 12b di interno cava.

Le figure 1 e 2 mostrano un dispositivo 15 per ispezionare l’alternatore 1 secondo la presente invenzione.

Con particolare riferimento alla figura 1, il dispositivo 15 è disposto nel traferro 4 ed è configurato per ispezionare lo statore 3 dell’alternatore 1 con rotore 2 montato.

Il dispositivo 15 comprende un carrello 16, una sonda 17, primi mezzi di movimentazione 20 configurati per movimentare la sonda 17 lungo un asse di avanzamento V appartenente ad un piano di avanzamento (visibili nelle figure 3 e 4), secondi mezzi di movimentazione 21 (schematicamente illustrati in figura 1) collegati alla sonda 17 e configurati per movimentare una estremità libera 22 della sonda 17, almeno un primo elemento di guida 24 (meglio visibile nelle figure 3 e 4) conformato per deviare la sonda 17 lungo una prima direzione D1 trasversale all’asse di avanzamento V da un primo lato del piano di avanzamento, una stazione di controllo 25 ed un dispositivo visualizzatore 26 (monitor) collegato alla sonda 17.

Con riferimento alle figure 3 e 4, il carrello 16 è disposto preferibilmente in appoggio sul nucleo 5 ed è mobile lungo una direzione parallela all’asse A. Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il carrello 16 si muove sostanzialmente lungo l’asse di avanzamento V.

In dettaglio, il carrello 16 è provvisto di un sistema di locomozione 28 (parzialmente illustrato in figura 4) comandabile da remoto mediante la stazione di controllo 25.

Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il sistema di locomozione 28 comprende un motore elettrico (non illustrato per semplicità nelle figure allegate), due cingoli 30 (uno dei quali è schematicamente illustrato in figura 4) e mezzi di trasmissione (non illustrati per semplicità nelle figure allegate) configurati per trasmettere il moto del motore elettrico ai cingoli 30.

In uso, ciascun cingolo 30 è disposto in appoggio su un rispettivo risalto 11 del nucleo 5 dello statore 3.

Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, i cingoli 30 e/o i mezzi di trasmissione sono accoppiati ad elementi in materiale magnetico in modo da garantire una adesione sicura ed affidabile dei cingoli 30 ai rispettivi risalti 11 dell’intero nucleo 5, compresa la porzione superiore del nucleo 5.

Varianti non illustrate prevedono che altri componenti del carrello 16 siano realizzati in materiale magnetico per garantire l’adesione tra il carrello 16 e i risalti 11 a cui il carrello 16 deve essere accoppiato.

Con riferimento alla figura 3, il carrello 16 comprende due corpi principali 34, ciascuno dei quali è accoppiato ad un rispettivo cingolo 30, una testa 35 ed una porzione centrale 36 disposta tra la testa e i due corpi principali 34 .

I due corpi principali 34 sono disposti affiancati, si estendono paralleli l’uno all’altro e sono accoppiati tra loro mediante un sistema di connessione 37.

Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il sistema di connessione 37 è configurato in modo tale che la distanza tra i corpi principali 34 sia regolabile. Ad esempio, il sistema di connessione 37 comprende due elementi tubolari 38 elementi tubolari telescopici.

Grazie alla possibilità di regolare la distanza tra i corpi principale 34, l’interasse tra i cingoli 30 può essere regolato in modo tale che ciascun cingolo 30 venga accoppiato al rispettivo risalto 11 del nucleo cilindrico 5 dello statore 3. In questo modo, il dispositivo 15 secondo la presente invenzione può essere impiegato su alternatori di diverse dimensioni nei quali la distanza tra i risalti 11 del nucleo 5 è variabile.

Resta inteso che il carrello 16 possa comprendere un corpo principale unico accoppiato ai cingoli 30 e che l’interasse tra i cingoli 30 sia comunque regolabile.

La porzione centrale 36 è preferibilmente accoppiata ad uno dei due corpi principale 34 e supporta la sonda 15 lungo l’asse di avanzamento V.

Preferibilmente la porzione centrale 36 comprende una sede di alloggiamento 40 configurata per alloggiare i primi mezzi di movimentazione 20 della sonda 17.

Con riferimento alla figura 4, i primi mezzi di movimentazione 20 della sonda 17 comprendono un motore elettrico (non illustrato per semplicità), almeno un rullo 41 disposto in battuta contro la sonda 17, e mezzi di trasmissione del moto del motore al rullo 41.

Il rullo 41 ruota rispetto ad un asse O ortogonale all’asse di avanzamento V della sonda 17.

Il rullo 41 può ruotare in un primo verso V1 per ottenere un avanzamento della sonda 17 lungo l’asse di avanzamento V, e in un secondo verso V2 per ottenere un indietreggiamento della sonda 17 lungo l’asse di avanzamento V.

L’azionamento del motore elettrico dei mezzi di movimentazione 20 e l’impostazione del verso di rotazione del rullo 41 è regolata dalla stazione di controllo 25 in automatico o in seguito ad una regolazione manuale.

In uso, l’azionamento del motore elettrico determina l’avanzamento del carrello 16 lungo l’asse di avanzamento V.

I secondi mezzi di movimentazione 21 sono configurati per movimentare l’estremità libera 22 della sonda 17.

Con riferimento alla figura 5, la testa 35 comprende un condotto principale 43, il primo elemento di guida 24, si estende sostanzialmente lungo l’asse di avanzamento V, un secondo elemento di guida 44 ed un terzo elemento di guida 45. Il secondo elemento di guida 44 e il terzo elemento di guida 45 sono disposti preferibilmente simmetrici rispetto all’asse di avanzamento V e si estendono lungo rispettive direzioni.

Analogamente al primo elemento di guida 24, il secondo elemento di guida 44 ed il terzo elemento di guida 45 sono conformati in modo tale da deviare la sonda 17 in una rispettiva seconda direzione D2 e in una rispettiva terza direzione D3 dal primo lato del piano di avanzamento.

La seconda direzione D2 e la terza direzione D3 sono entrambe trasversali all’asse di avanzamento V della sonda 17.

Il condotto principale 43 guida la sonda 17 lungo l’asse di avanzamento V ed è in comunicazione con il primo elemento di guida 24, il secondo elemento di guida 44 ed il terzo elemento di guida 45 mediante rispettive bocche di ingresso.

Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il primo elemento di guida 24, il secondo elemento di guida 44 ed il terzo elemento di guida 45 sono definiti da rispettive scanalature 50 51 52 ricavate nella testa 35. Ciascuna scanalatura 50 51 52 ha un’altezza A1 A2 A3 progressivamente decrescente in modo da deviare la sonda nella rispettiva direzione D1 D2 D3.

Nello specifico l’altezza A1 A2 A3 di ciascuna scanalatura 50 51 52 decresce nella direzione di avanzamento della sonda 17 determinata dalla rotazione del rullo 41 nel verso V1.

In uso, l’estremità libera 22 della sonda 17 viene movimentata dai mezzi di movimentazione 21 sotto il controllo della stazione di controllo 25 in modo da impegnare, a seconda delle esigenze, uno fra il primo elemento di guida 24, il secondo elemento di guida 44 ed il terzo elemento di guida 45.

Preferibilmente, la stazione di controllo 25 è provvista di un comando manuale non illustrato (joystick) in grado di comandare il movimento dell’estremità 22 della sonda 17.

Il movimento della sonda 17 imposto dalla rotazione del rullo 41 nel verso V1determina un avanzamento della sonda 17 all’interno del rispettivo elemento di guida 24 44 e 45 ed una deviazione della sonda 17 nella rispettiva direzione D1 D2 e D3.

Gli elementi di guida 24 44 e 45 sono disposti in modo tale che, in uso, la sonda 17, una volta deviata, penetri all’interno di una cava 10 in diverse direzioni per ispezionare completamente la cava 10 e le barre 12 in essa contenute.

Con riferimento alla figura 2, il primo elemento di guida 24 determina una deviazione della sonda 17 nella direzione D1 in una prima porzione all’interno di una cava 10, il secondo elemento di guida 44 determina una deviazione della sonda 17 nella direzione D2 in una seconda porzione all’interno della cava 10, ed il terzo elemento di guida 45 determina una deviazione della sonda 17 nella direzione D3 all’interno di cava 10. In questo modo, il dispositivo 15 secondo la presente invenzione è in grado di ispezionare approfonditamente ciascuna cava 10.

Con lo stesso dispositivo 15 è, inoltre, possibile ispezionare approfonditamente la superficie delle barre poste all’interno delle cave adiacenti alla cava sotto ispezione che risulta visibile attraverso i canalini di ventilazione.

Resta inteso che il numero di elementi di guida qui descritti ed illustrati è puramente indicativo. Una variante non illustrata prevede che gli elementi di guida siano superiori a tre in modo da direzionare la sonda, ad esempio, su ulteriori cave del nucleo 5 dello statore 3.

Una variante non illustrata prevede che ciascun elemento di guida 24 44 e 45 sia provvisto di mezzi configurati per selettivamente occludere le rispettive bocche di ingresso. Tali mezzi sono comandabili dalla stazione di controllo 25. In questo modo, l’occlusione selettiva di due bocche di ingresso guida la sonda 17 verso l’elemento di guida avente la bocca di ingresso non occlusa. Tale variante consente l’eliminazione dei secondi mezzi di movimentazione 21 per movimentare l’estremità libera 22.

Vantaggiosamente, il dispositivo 15 secondo la presente invenzione consente di ispezionare totalmente le barre 12 che definiscono gli avvolgimenti 6 in alternatori 1 con il rotore 2 assemblato. Grazie a tale aspetto è possibile ispezionare le barre 12 non solo durante le operazioni di manutenzione ordinaria, ma anche durante le operazioni di intervento straordinarie senza richiedere smontaggio di parti della macchina che rallenterebbero eccessivamente l’operatività dell’impianto in cui è montato l’alternatore 1.

Inoltre, il dispositivo 15 secondo la presente invenzione, non impegna i canali di ventilazione dello statore e pertanto non richiede lo svuotamento di tali canali dal refrigerante in essi contenuto, con evidenti vantaggi intermini di tempi di intervento e di costi

Infine, il dispositivo 15 secondo la presente invenzione è di facile ed economica realizzazione e consente di ridurre notevolmente i costi di ispezione ordinaria evitando lo smontaggio del rotore.

Risulta infine evidente che al dispositivo e al metodo qui descritti possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (15) per ispezionare un alternatore di un impianto per la produzione di energia elettrica comprendente: − una sonda (17); − primi mezzi di movimentazione (20) configurati per movimentare la sonda (17) lungo un asse di avanzamento (V) giacente su un piano di avanzamento; − almeno un primo elemento di guida (24, 44, 45) conformato per deviare la sonda (17) in una prima direzione (D1, D2, D3) trasversale all’asse di avanzamento (V) da un primo lato del piano.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendente almeno un secondo elemento di guida (44, 45, 24) conformato per deviare la sonda (17) in una seconda direzione trasversale (D2, D3, D1) all’asse di avanzamento (V) dal primo lato del piano.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, comprendente almeno un terzo elemento di guida (45, 24, 44) conformato per deviare la sonda (17) in una terza direzione (D3, D1, D2) trasversale all’asse di avanzamento (V) dal primo lato del piano.
4. 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente una stazione di controllo (25) configurata per comandare i primi mezzi di movimentazione (20).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, comprendente secondi mezzi di movimentazione (21) configurati per movimentare una estremità (22) della sonda (17).
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui la stazione di controllo (25) è configurata per comandare i secondi mezzi di movimentazione (21).
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui la stazione di controllo (25) comprende almeno un primo comando manuale configurato per comandare i primi mezzi di movimentazione (20).
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente almeno un rilevatore di immagini e almeno un visualizzatore di immagini (26), accoppiati alla sonda (17).
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni comprendente un carrello (16) provvisto un sistema di locomozione (28); il carrello (16) essendo configurato per supportare, almeno in parte, la sonda (17) ed il primo elemento di guida (24, 44, 45).
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, in cui il carrello (16) comprende almeno un componente realizzato in materiale magnetico.
11. 11. Metodo per ispezionare un alternatore (1) di un impianto per la produzione di energia elettrica comprendente le fasi di: disporre una sonda (17) in un traferro (4) dell’alternatore (1); movimentare la sonda (17) lungo un asse di avanzamento (V) giacente su un piano di avanzamento; deviare la sonda (17) lungo una prima direzione (D1, D2, D3) trasversale all’asse di avanzamento (V) da un primo lato del piano di avanzamento; acquisire immagini mediante la sonda (17).
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, comprendente la fase di deviare la sonda (17) lungo una seconda direzione (D2, D3, D1) trasversale all’asse di avanzamento (V) dal primo lato del piano di avanzamento.
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, comprendente la fase di deviare la sonda lungo una terza direzione (D3, D2, D1) trasversale all’asse di avanzamento (V) dal primo lato del piano di avanzamento.
14. 14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, comprendente la fase di movimentare una estremità (22) della sonda (17).
15. 15. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 14, in cui la fase di disporre una sonda (17) in un traferro (4) dell’alternatore (1) viene effettuata senza smontare un rotore (2) dell’alternatore (1).
16. 16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 15, in cui la fase di disporre una sonda (17) in un traferro (4) dell’alternatore (1) viene effettuata senza smontare testate (7) dell’alternatore (1).