Herwikkeling van de 55-tons gelijkstroommotor van een walserij – projectfasen en techniek

Waarom wordt een goed functionerende rotor opnieuw gewikkeld? Op het eerste gezicht lijkt dit een onnodige investering van tijd en middelen. Bij nader inzien blijkt echter dat het onder bepaalde omstandigheden zeker zinvol is. Hieronder leest u waarom:

Exploitanten van productie-installaties voeren doorgaans risicoanalyses uit om de gevolgen van een storing in afzonderlijke onderdelen te beoordelen. Daarbij spelen niet alleen de daadwerkelijke reparatiekosten een rol, maar vooral ook de kosten van de productievertraging en de ongeplande vervanging van het onderdeel.

Aan de hand van het voorbeeld van het opnieuw wikkelen van een nog werkende, maar verouderde gelijkstroomanker van een walserij beschrijven we de projectstappen die naar onze mening noodzakelijk zijn. Het doel van een dergelijk project is om deze beproefde machines na vele jaren in bedrijf te hebben geweest weer in optimale staat te brengen en voor te bereiden op een nieuwe gebruiksfase. Ondanks hun leeftijd zijn gelijkstroomwalsaandrijvingen nog steeds in gebruik – de beschikbaarheid van betrouwbare vervangingsonderdelen is dan ook van groot belang.

Aanbesteding en selectie van partners

Na de risicoanalyse volgen de budgettering en het opstellen van een technische aanbesteding. Op basis van deze technische specificatie wordt gezocht naar competente aanbieders voor het project. Zodra deze zijn gevonden, volgt de aanbesteding en uiteindelijk de selectie van een geschikte partner. Daarbij wordt niet alleen rekening gehouden met kwaliteit en beproefde techniek, maar ook met mogelijke aanpassingen aan het ontwerp en het gebruik van moderne materialen. Nieuw betekent echter niet automatisch beter – vooral niet als de oorspronkelijke techniek zich al vele jaren heeft bewezen. Tegelijkertijd moeten de toekomstige productie-eisen in de beoordeling worden meegenomen. Renovatie biedt potentieel voor prestatie- en efficiëntieverbeteringen. Door het gebruik van hoogwaardige materialen en aanpassingen in het ontwerp en de configuratie kunnen extra temperatuur- en vermogensreserves worden aangeboord. Aangezien de beschikbare technische documentatie vaak onvolledig is, zijn een schat aan ervaring en gedegen technische expertise in deze technologie een essentieel criterium bij de selectie van een geschikte leverancier.

Risicoanalyse en projectstart

Allereerst wordt de situatie met betrekking tot de reserveonderdelen en het uitvalscenario beoordeeld: als uit de risicoanalyse blijkt dat een verbetering van de bedrijfszekerheid economisch noodzakelijk is, gezien de staat van de machine, het uitvalrisico en de staat van de reserveonderdelen, kan een preventieve herwikkeling gerechtvaardigd zijn.

Vervoer en inventarisatie

Nadat het project is gegund, wordt het transport – in dit geval als speciaal transport – georganiseerd. Daarbij moet rekening worden gehouden met zowel de verkeersverbindingen als mogelijke transportrisico’s. Een ervaren aanbieder met een betrouwbaar netwerk is hierbij een voordeel.

Controle van de gegevens

De documentatie van eerdere werkzaamheden is niet altijd volledig. Daarom moeten de technische gegevens van de huidige toestand worden vergeleken met de beoogde toestand. Nadat de rotor bij de reparateur is afgeleverd, worden de beschikbare documenten vergeleken met de werkelijke toestand van de machine. Het doel: afwijkingen vroegtijdig opsporen en fouten in de berekeningen en het ontwerp uitsluiten. In gemonteerde toestand kunnen metingen worden uitgevoerd die na de renovatie als referentie dienen voor de eindcontrole. 

Demontage van de commutator

In de volgende stap wordt de commutator gedemonteerd en – indien een nieuwe bedrading is gepland – klaargemaakt voor verzending. Slechts enkele leveranciers beschikken over de technische mogelijkheden om commutatoren van deze omvang opnieuw te vervaardigen. Voor de vervanging van de commutator is daarom vaak samenwerking met gespecialiseerde partners nodig. Veel aanbieders maken hiervoor gebruik van netwerken – bijvoorbeeld via verenigingen zoals de EASA of de ZVEH – om ook complexe projecten uit één hand te kunnen aanbieden. Een krachtig netwerk van de reparateur is dus een belangrijk criterium bij de keuze van een geschikte aanbieder.

Voorbereiding op een nieuwe ontwikkeling

Nadat de wikkeling is verwijderd, wordt het anker grondig gereinigd. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren met droogijs en handmatige nabewerking. Hierbij is bijzondere zorgvuldigheid geboden, aangezien resten van oude isolatie bij het opnieuw wikkelen tot beschadigingen kunnen leiden.
De reiniging maakt het bovendien mogelijk om tot nu toe verborgen schade op te sporen die door decennialange belasting kan zijn ontstaan. Hiertoe behoren onder andere mechanische vermoeidheid of scheurvorming, waarvan de verhelping in het verdere verloop van het project in aanmerking wordt genomen.

Controle van het lamellenpakket

Bij het opnieuw wikkelen kan het zinvol zijn om ook het lamellenpakket aan een gedetailleerde controle te onderwerpen. Trekbouten kunnen worden vervangen en het pakket kan opnieuw worden vastgezet. Na een passende materiaalanalyse moeten moderne, krachtigere materialen worden gebruikt. De mechanische stabiliteit van het lamellenpakket is van groot belang vanwege de hoge dynamische belasting tijdens het gebruik. Bewegingen binnen het pakket kunnen tot problemen leiden en in extreme gevallen de vervanging van het gehele lamellenpakket noodzakelijk maken.

Het maken van de wikkeling

Op basis van de verzamelde gegevens en de aangeleverde documentatie worden de verschillende wikkelingen van de rotor vervaardigd en klaargemaakt voor montage. Hieronder vallen zowel de ankerwikkeling als de compensatiewikkeling. Onze aanbeveling (voor zover mogelijk): gebruik bij de rotorwikkeling omgeslagen spoelbenen met Kapton-geïsoleerde draad. Deze bieden zowel mechanisch als wat betreft temperatuurbestendigheid zeer goede prestaties. Met name bij grote rotoren, waarbij volledige impregnering niet mogelijk is, vormt deze technologie een geschikte oplossing om een lange levensduur te bereiken. De compensatiewikkeling moet indien mogelijk – afhankelijk van de positie op het anker – worden ingegoten. Grote walsaandrijvingen worden vaak blootgesteld aan veeleisende omgevingsomstandigheden zoals sterke temperatuurschommelingen, hoge mechanische belasting, vocht en vervuiling. Tegen deze achtergrond bieden open wikkelingen talrijke aanknopingspunten voor geleidende afzettingen, die de isolatiewaarde negatief kunnen beïnvloeden.

Montage van de commutator

Na levering van de nieuwe of gerepareerde commutator wordt deze gemonteerd en worden de wikkelingen op de juiste wijze aangesloten. Bij het ontwerp van de verbindingen tussen de wikkeling en de commutator moet niet alleen rekening worden gehouden met de juiste afmetingen, maar ook met de vorm en het onderhoudsgemak. Voor grote rotoren raden wij het gebruik aan van gedeelde vlaggen met bijbehorende verbindingselementen, om een latere scheiding van de wikkeling en de commutator te vergemakkelijken.

Verbanden en drenken

In de volgende stap worden hulpplaten aangebracht en wordt de rotor geïmpregneerd. Hierbij dient een modern en op elkaar afgestemd isolatiesysteem te worden gebruikt. Voor de impregnering gebruiken wij een universele epoxyhars, die zich kenmerkt door een breed toepassingsgebied en zich in vergelijkbare toepassingen al heeft bewezen. De hulpbandages die voor de impregnering worden aangebracht, moeten zo zijn ontworpen dat ze voldoende stabiliteit bieden en tegelijkertijd een volledige doordringing van de wikkeling met hars mogelijk maken.
Vóór elke onomkeerbare productiestap – in het bijzonder vóór het impregneren en uitharden – moeten de nodige tussentijdse controles worden uitgevoerd. Na succesvolle afronding van deze controles volgen de impregnering en de daaropvolgende uitharding. Na de eerste uithardingsfase wordt de rotor voorbereid voor de definitieve montage van de wikkelkopbandages, worden de bedrijfsbandages aangebracht en wordt de rotor opnieuw uitgehard. In bepaalde gevallen kan het technisch zinvol zijn om bestaande magnetische staaldraadbandages te vervangen door nieuwe. Het vervangen van een magnetische bandage door een niet-magnetische kan het commutatiegedrag negatief beïnvloeden en de bedrijfszekerheid in gevaar brengen

Laatste bewerking van de commutator

Voor een vlekkeloos commutatiegedrag zijn verschillende factoren van cruciaal belang. Hiertoe behoren met name de rondloop van de collector, de oppervlakteafwerking en de bewerking van de lamellen. De borstels moeten gelijkmatig op de collector rusten, de randen moeten correct zijn afgewerkt, de diepte van de mica-sleuven moet kloppen en de oppervlakteruwheid moet in orde zijn. Wij volgen de aanbevelingen van de fabrikanten van collectoren en koolborstels.

Eindcontroles en het uitbalanceren van de rotor

De afsluitende controles vinden plaats in nauwe samenwerking met de exploitant. Bij grote rotoren blijven deze vaak beperkt tot statische tests. De beoordeling gebeurt onder andere op basis van de eerder geregistreerde referentiemetingen. Het uiteindelijke bedrijfsgedrag wordt pas zichtbaar wanneer de rotor is ingebouwd en na een bepaalde bedrijfstijd. Tot slot wordt de rotor dynamisch of – bij lage toerentallen – statisch uitgebalanceerd. Afhankelijk van het type machine kan het uitbalanceren tijdens bedrijf complex zijn, waardoor deze stap zorgvuldig moet worden voorbereid.

Conservering en terugtransport

Met het terugtransport van de rotor en de daaropvolgende inbedrijfstelling wordt het project idealiter op tijd afgerond. Als onmiddellijke inbouw niet mogelijk is, kan tijdelijke opslag met de nodige conservering nodig zijn. Geschikte transportframes en beschermende maatregelen zijn noodzakelijk om schade tijdens transport, behandeling en opslag te voorkomen. Met een grondig gereviseerde rotor creëert de exploitant een situatie op het gebied van reserveonderdelen die de nodige zekerheid biedt voor de productie in de komende jaren.

Heeft u vragen of heeft u hulp nodig bij een concreet project?
Neem contact met ons op – wij staan voor u klaar.