TECNOLOGIA MV/HV

SISTEMA DI ISOLAMENTO IN CLASSE H+

Gli alternatori della serie X-Type in media e alta tensione sono dotati delle ultime tecnologie in tema di isolamento. Mecc Alte Power Products è pioniere dello sviluppo dell’isolamento in vera classe H+ e siamo orgogliosi che tale tecnologia sia adesso accettata come uno standard industriale a livello mondiale.

Il nostro sistema di isolamento HVi per la media e alta tensione è sviluppato in collaborazione con Von Roll, leader mondiale nei materiali e processi per alternatori in alta tensione.

Il sistema di isolamento si basa su resina epossidica in classe H, a bassa viscosità, senza emissione di composti organici (VOC - Volatile Organic Compound), in combinazione con nastri isolanti in Mica e protezione meccanica in fibra di vetro, in grado di garantire una tensione di isolamento fino a 15.75kV.

Abbiamo implementato la migliore tecnologia disponibile sul mercato per le applicazioni ad alta temperatura e alte vibrazioni. Questo consente di mantenere eccellenti livelli di qualità ed affidabilità in svariati settori industriali, dall’Oil&Gas fino al mondo dei gruppi elettrogeni, passando per le applicazioni marine e dell’industria pesante.

Possiamo riassumere le caratteristiche che rendono questa tecnologia all’avanguardia in diversi settori in:

• Ottimo comportamento alle alte temperature: le performance si mantengono anche dopo l’invecchiamento;
• Eccellenti proprietà meccaniche di flessibilità e resistenza, adatte per le alte vibrazioni;
• Buona conducibilità termica;
• Buone proprietà elettriche;

Il sistema di isolamento Mecc Alte HVi è conforme al regolamento europeo REACH e approvato da API (American Petroleum Institute) per gli ambienti particolarmente inquinati e aggressivi.

La dedizione che Mecc Alte ha posto, in questi ultimi anni, nello sviluppo del sistema di isolamento ha portato ad eccellenti risultati. L’affidabilità e la resistenza che è stata raggiunta ci ha consentito di estendere la garanzia a 4 anni per tutte le parti in media e alta tensione degli alternatori della serie X-Type.

Il sistema di isolamento HVi è la pietra miliare del sistema di protezione PROTEXPLUS, applicato sulla serie X-Type.

PROCEDURA DEI TEST

Il sistema di isolamento Mecc Alte HVi è stato testato secondo le più severe procedure dettate dalla norma IEC 60034-18-31 e IEEE 1776, per ben 18 mesi, nei laboratori Von Roll in Svizzera.

Il test è consistito nel sottoporre più campioni a cicli di invecchiamento di diversa durata ad alta temperatura tra i 200°C e i 240°C, fino alla rottura. Ogni campione, formato da 5 barre di rame isolate in accordo al sistema di isolamento Mecc Alte HVi, è stato inserito all’interno di un modello che riproduce le cave di statore dell’alternatore. Dopo ogni ciclo di test termico, il campione sotto esame è stato sottoposto a una serie di test su tavola vibrante, prove in camera climatica ad alta umidità e a prove di isolamento ad alta tensione spira-spira e spira-cava.

I RISULTATI DEI TEST

L’obiettivo principale dei test è definire un indice termico del Sistema di isolamento. Le norme affermano che l’indice termico equivale alla temperatura massima a cui l’isolamento può essere sottoposto per 20.000h senza subire rotture.

I risultati dei test hanno permesso di definire, secondo le norme, un indice termico di 191.8°C, abbondantemente superiore alla classe H, che corrisponde a un indice termico di 180°C. Ovvero, l’alternatore può funzionare in modo continuo per 20.000h, ad una temperatura di 191.8°C, senza subire danneggiamenti.

Questo porta alla conclusione che gli alternatori Mecc Alte di media-alta tensione della serie X-Type possono lavorare in funzionamento continuo (PRP) alla classe di temperatura H per più di 50.000h senza subire danni. Grazie all’indice termico maggiore di 180°C, l’aspettativa di vita di un nostro alternatore in classe H/H è superiore ad un classico sistema F/F. Se consideriamo un sistema H/F, il ciclo di vita di una macchina si estende a più di 300.000h, 15 volte più alto.

Oltre a migliorare l’aspettativa di vita dell’alternatore, l‘isolamento in classe H/H permette una soluzione più compatta (possibile altezza d’asse minore e conseguente impatto economico), quindi con una maggiore densità di potenza, rispetto alla soluzione classica di alternatori in classe F/F.

Per incrementare la resistenza e la vita dell’alternatore può essere applicato sugli avvolgimenti di statore e rotore, di serie sui primi e di serie o in opzione a seconda del modello sui secondi, uno strato protettivo (smalto rosso epossidico), adatto alle alte temperature, che garantisce protezione extra alla macchina in caso di installazioni in ambienti particolarmente inquinati e aggressivi come possono essere gli ambienti marini.

ANALISI VIBRAZIONALE, ANALISI MODALE & FORME DI DEFLESSIONE OPERATIVA

Se il sistema di isolamento è un aspetto fondamentale nella costruzione dell’alternatore, non da meno è l’aspetto riguardante le vibrazioni. Soprattutto in applicazioni come possono essere i gruppi elettrogeni o nell’industria pesante, l’alternatore è soggetto a notevoli sollecitazioni esterne.

In Mecc Alte è nostra responsabilità monitorare, prevedere e agire per limitare al minimo vibrazioni dannose per l’alternatore. Quindi, nel processo di progettazione di queste tipologie di macchine è essenziale eseguire analisi vibrazionali. 

Molto spesso questo obiettivo è raggiunto eseguendo l’analisi ODS (Operating Deflection Shape Analysis) o le analisi modali:

• l’analisi ODS mostra la deformazione di una struttura a una frequenza specifica e mostra la risposta di una struttura alle vibrazioni sia risonanti che forzate, ed è generalmente molto rappresentativa dei dati del mondo reale.
  
  
• l'analisi modale è simile all'ODS in quanto è possibile visualizzare la deformazione della struttura, ma riguarda principalmente le frequenze di risonanza (o frequenze naturali) della struttura.

Mecc Alte ha sviluppato progetti, assieme a partener strategici, per uno studio approfondito della propagazione delle vibrazioni in applicazioni genset, quindi tra motore diesel e alternatore. Uno di questi progetti è stato confermare/migliorare il progetto meccanico della famiglia ECO49 della serie X-Type.

Il progetto si è sviluppato nelle seguenti fasi:

• l’acquisizione degli ODS in un vero gruppo elettrogeno MTU 20V4000G63 / Mecc Alte ECO 49MV-L. Le vibrazioni sono state misurate attraverso 8 accelerometri a tre assi in 12 differenti punti, durante il commissioning del gruppo genset. Acquisiti in totale 288 differenti campioni sulla carcassa della macchina e 306 campioni sui piedi dell’alternatore, a 0%, 75% e 100% del carico attivo.
• si è proceduto a simulare l’ECO49MV-L con un software FEM per modellare i parametri modali: frequenze naturali, smorzamento modale e forma;
• mediante un processo di adattamento della curva si è creato un modello virtuale semplificato del motore;
• Infine, obiettivo ultimo del progetto, si è creato un banco di prova virtuale, per stimare le vibrazioni a cui è soggetto l’alternatore in diverse condizioni operative anche con differenti tipi di motore.

Questo banco di prova virtuale è ora un importante strumento utilizzato sia nella creazione di nuove famiglie macchina, come ad esempio la più recente ECO47 della serie X-Type, sia nel miglioramento di componenti quali scatola morsettiera o scudi.