PL208741B1 - Układ do przeprowadzania badań diagnostycznych łożysk silnika indukcyjnego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do przeprowadzania badań diagnostycznych łożysk silnika indukcyjnego.

Uszkodzenia łożysk silnika indukcyjnego są źródłem oscylacji momentu silnika indukcyjnego, które z kolei powodują oscylacje mocy pobieranej przez silnik ze źródła zasilania oraz zmiany wartości i kształ tu prą du zasilają cego silnik.

Badania diagnostyczne łożysk silnika indukcyjnego prowadzone są poprzez pomiar i analizę widmową prądu zasilającego. Analiza widmowa prądu, poprzez obliczenie transformaty Fouriera sygnału pomiarowego prądu, pozwala na otrzymanie widma prądu, które w przypadku uszkodzenia łożysk silnika ulega charakterystycznym zmianom. Większość przeprowadzonych badań diagnostycznych łożysk silnika indukcyjnego wymaga pomiaru prędkości kątowej wirnika oraz częstotliwości napięcia zasilającego silnik przez dodatkowe zewnętrzne urządzenia.

Znany jest z publikacji L. Swędrowski: „Metoda pomiaru i analizy prądu w diagnostyce łożysk silników indukcyjnych”, Przegląd Elektrotechniczny, Nr 10, 2004 sposób przeprowadzania badań diagnostycznych łożysk silnika indukcyjnego wykorzystujący pomiar i analizę widmową prądu zasilającego silnik indukcyjny, bez pomiaru prędkości kątowej wirnika i częstotliwości napięcia zasilającego przez dodatkowe zewnętrzne urządzenia. W sposobie opisanym w powyższej publikacji zarówno prędkość kątowa wirnika, jak i częstotliwość napięcia zasilającego określane są bezpośrednio przy pomocy analizy widma prądu zasilającego, a następnie dane te służą do wyznaczenia zestawu składowych harmonicznych istniejących w widmie prądu zasilającego silnik niezależnie od występowania wibracji wirnika. W przypadku wystąpienia wibracji wirnika, spowodowanej uszkodzeniem łożyska, każda ze składowych występująca w tym zestawie zostaje poddana modulacji częstotliwością wibracji i jej harmonicznymi. Przedstawiony w powyż szej publikacji sposób przeprowadzania badań diagnostycznych łożysk zawiera konieczność wyznaczenia licznego zestawu składowych harmonicznych widma prądu zasilającego silnik indukcyjny w oparciu o wcześniej określoną częstotliwość napięcia, prędkość kątową wirnika oraz znajomość wartości częstotliwości charakterystycznych dla danego rodzaju uszkodzeń.

Układ do przeprowadzania badań diagnostycznych łożysk silnika indukcyjnego, charakteryzuje się według wynalazku tym, że do członu mnożącego przyłączony jest przetwornik napięcia i przetwornik prądu, przy czym człon mnożący poprzez człon realizujący transformatę Fouriera połączony jest z członem lokalizacji i pomiaru składowych, zaś przetwornik prądu również połączony jest z członem realizującym szybką transformatę Fouriera, który poprzez człon obliczania częstotliwości sieci i częstotliwości żłobkowej i człon obliczania prędkości obrotowej oraz człon obliczający częstotliwości charakterystyczne szeregowo połączony jest z członem lokalizacji i pomiaru składowych, przy czym człon obliczający częstotliwości charakterystyczne połączony jest członem zawierającym bazę danych geometrii łożysk silnika, zaś człon lokalizacji i pomiaru składowych połączony jest z blokiem sygnatury diagnostycznej stanu łożysk.

W układzie według wynalazku informację o stanie łożysk w postaci sygnatury diagnostycznej stanu łożysk uzyskuje się w wyniku identyfikacji i pomiaru amplitud harmonicznych o częstotliwościach charakterystycznych dla rodzaju uszkodzeń w widmie mocy chwilowej. Widmo mocy chwilowej uzyskuje się poprzez obliczenie transformaty Fouriera sygnału pomiarowego prądu zasilającego silnik uzyskanego z przetwornika prądu orz sygnału pomiarowego napięcia zasilającego silnik uzyskanego z przetwornika napięcia. Wartości częstotliwości harmonicznych charakterystycznych dla rodzaju uszkodzeń uzyskuje się na podstawie informacji pobranych z bazy danych geometrii łożysk oraz wartości prędkości obrotowej. Prędkość obrotową oblicza się na podstawie częstotliwości sieci i częstotliwości żłobkowej uzyskanych na podstawie analizy widmowej prądu, przy czym widmo prądu uzyskuje się poprzez obliczenie transformaty Fouriera sygnału pomiarowego prądu zasilającego silnik uzyskanego prądu.

Dzięki zastosowaniu wynalazku uzyskuje się korzyści w postaci zmniejszenia ilości obliczeń pośrednich oraz pozwala na dokładniejszą identyfikację harmonicznych w analizowanym widmie, co z kolei usprawnia te badania.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym przedstawiony schemat blokowy układu.

Sygnał pomiarowy prądu zasilającego silnik indukcyjny uzyskany z przetwornika prądu PI oraz sygnał pomiarowy napięcia zasilającego silnik indukcyjny uzyskany z przetwornika napięcia PU

PL 208 741 B1 poddaje się przemnożeniu w członie mnożącym M w wyniku czego otrzymuje się sygnał odpowiadający mocy chwilowej silnika indukcyjnego. Poprzez obliczenie transformaty Fouriera sygnału mocy chwilowej FFTMC otrzymuje się widmo mocy chwilowej silnika indukcyjnego. Poprzez obliczenie w członie realizującym szybką transformatę Fouriera prądu FFTP transformaty Fouriera sygnału pomiarowego prądu zasilającego silnik otrzymywanego z przetwornika prądu PI uzyskuje się widmo prądu. Na podstawie widma prądu obliczonego za ten sam przedział czasowy co widmo mocy chwilowej oblicza się częstotliwość sieci zasilającej i częstotliwość żłobkową w bloku obliczania częstotliwości sieciowej i żłobkowej OCSiŻ . Na podstawie czę stotliwoś ci sieci zasilającej i czę stotliwo ś ci żłobkowej oblicza się prędkość kątową wirnika w bloku obliczania prędkości obrotowej OPO. Na podstawie informacji pobranych z bazy danych geometrii łożysk silnika DGŁ oraz prędkości kątowej wirnika określa się w bloku obliczania częstotliwości charakterystycznych OCC częstotliwości charakterystyczne dla danego rodzaju uszkodzenia łożyska. Następnie w bloku lokalizacji i pomiaru składowych LPS realizowana jest identyfikacja w widmie mocy chwilowej diagnostycznych składowych harmonicznych o częstotliwościach charakterystycznych dla danego typu uszkodzenia oraz pomiar ich amplitudy. Na podstawie identyfikacji i pomiaru amplitud harmonicznych o częstotliwościach charakterystycznych dla danego typu uszkodzenia w bloku sygnatury diagnostycznej stanu łożysk SDSŁ wyznaczana jest sygnatura diagnostyczna stanu łożysk w silniku stanowiąca oceny stanu łożysk w silniku.

Claims (1)

1. Układ do przeprowadzania badań diagnostycznych łożysk silnika indukcyjnego, znamienny tym, że do członu mnożącego (M) przyłączony jest przetwornik napięcia (PU) i przetwornik prądu (PI), przy czym człon mnożący (M) poprzez człon realizujący transformatę Fouriera (FFTMC) połączony jest członem lokalizacji i pomiaru składowych (LPS), zaś przetwornik prądu (PI) również połączony jest członem realizującym szybką transformatę Fouriera (FFTP), który poprzez człon obliczania częstotliwości sieci i częstotliwości żłobkowej (OCSiŻ) i człon obliczania prędkości obrotowej (OP) oraz człon obliczający częstotliwości charakterystyczne (OCC) szeregowo połączony jest z członem lokalizacji i pomiaru składowych (LPS), przy czym człon obliczający częstotliwości charakterystyczne (OCC) połączony jest członem zawierającym bazę danych geometrii łożysk silnika (DGŁ), zaś człon lokalizacji i pomiaru składowych (LPS) połączony jest z blokiem sygnatury diagnostycznej stanu (SDSŁ).