Designing a quality management tool for low voltage stator impregnation

Abstract

In this thesis the goal is to design and program an efficient and functional tool for managing and observing impregnation quality for ABB Motors and Generators Vaasa. The subject of this thesis is important, since ABB utilizes several manufacturing methods both in ABB’s own factories and vendors. This tool enables for easy and convenient analyzing of different variables affecting im-pregnation and stator quality. The aim for this thesis is to define the needed measurements for standard analysis of stator impregnation quality. It is also important to find an efficient, simple, and fast method of measuring and logging results essential for stator quality analysis through impregnation and partial discharge measurement data.

In this work the basic aspects of impregnation are presented. Impregnation-related studies and literature are also utilized to define aspects affecting impregnation quality. The focus on studied parameters is on finding suitable measurements to be conducted on all manufactured stators. Main aspects of a partial discharge measurement are discussed. Literature linking a partial dis-charge measurement to impregnation and overall stator insulation system quality is also stud-ied. A partial discharge measurement is decided to be conducted on only a small portion of manufactured stators.

A Microsoft Office 365 based tool is designed for entering and analyzing impregnation and par-tial discharge measurements. Microsoft Forms is chosen for entering data for all measurements. Data collected from separate forms dedicated for local impregnation results, vendor impregna-tion results and partial discharge measurement results are conducted at both ABB and vendors. The collected data is saved to Excel-worksheets stored in a Teams library. Microsoft Power Au-tomate is used for automated processes. Automated processes were built to alert users on low weight increase in relation to stator’s total copper weight. Another automated process was cre-ated to automatically fill a results sheet for partial discharge measurements. The collected data is analyzed by utilizing several analysis views on Power BI. The measurement data is collected to a SharePoint page for convenient viewing of both Power BI analysis and collected data tables.

As a result of this thesis a quality management tool is created for both ABB and its stator vendors to use as a part of their stator production. On top of saving data to an accessible location the quality management tool enables ABB to monitor and analyze stator impregnation processes from several angles. The database containing every stator’s logged data from manufacturing phase will be available to access later in case of any defects or faults, or for example to discover impregnation quality issues in certain stator types.

Tässä työssä tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa tehokas ja toimiva työkalu hartsauslaadun valvontaan. Työ on tehty ABB oy Motors and Generatorsille. Työn aihe on tärkeä, koska ABB hyödyntää erilaisia staattoreiden hartsausmenetelmiä niin omissa tehtaissaan kuin alihankkijoil-lakin. Tämä työkalu mahdollistaa nopean ja toimivan analyysin erilaisten hartsausprosessin muuttujien välillä. Tässä työssä myös määritellään staattorien hartsauslaadun vertailun mahdol-listavat mittaukset. Nopean ja tehokkaan olennaisten mittaustulosten mittaus- ja tallennustavan löytäminen on tärkeää niin hartsauksen kuin osittaispurkausmittausten osalta.

Tässä työssä käsitellään hartsauksen perusteet. Kirjallisuutta ja tutkimuksia hyödynnetään mää-rittelemään hartsauksen laatuun vaikuttavia muuttujia. Kirjallisuudessa keskitytään erityisesti sarjatuotantoon soveltuviin mittausmenetelmiin. Osittaispurkausmittauksen perusteet esitel-lään ja sen yhteyttä staattorin hartsauslaatuun analysoidaan kirjallisuuden avulla. Osittaispur-kausmittaus päädytään toteuttamaan vain osalla hartsatuista staattoreista.

Microsoft 365 -pohjainen työkalu suunnitellaan ja toteutetaan tavoitteena syöttää, tallentaa ja analysoida hartsauksesta ja osittaispurkausmittauksista saatavat mittaustulokset. Tiedonsyöt-töön käytetään Microsoft Formsia. Tietoa kerätään niin ABB:n omasta hartsauksesta, alihankki-joiden hartsauksesta kuin osittaispurkausmittauksistakin. Kerätty data tallennetaan Teams-kir-jastossa sijaitsevaan Excel-tiedostoon. Microsoft Power Automatea käytetään automaattisten prosessien luomiseen. Prosessit luotiin hälyttämään alhaisesta hartsijäämästä ja täyttämään osittaispurkausmittausten tuloslomake. Kerättyä dataa analysoidaan useilla eri Power BI -näky-millä. Kerätty data ja Power BI näkymät asetetaan myös tarkasteltavaksi SharePointin kautta.

Tämän työn lopputuloksena ABB:lle luodaan hartsauksen laadun mittaamisen ja valvomisen mahdollistava työkalu, jota voi hyödyntää niin ABB kuin sen alihankkijat. Helposti saatavilla ole-van datan lisäksi tämä työkalu mahdollistaa myös tallennetun datan vaivattoman tarkkailun ja analyysin useista näkökulmista. Staattoreiden mittaustiedot sisältävä tietokanta on myöhemmin käytettävissä esimerkiksi laatuvaihteluiden analysoinnissa tai hartsauslaadun tarkkailussa tie-tyillä staattorityypeillä.