RU2425390C1 - Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока - Google Patents
Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425390C1 RU2425390C1 RU2009142097/28A RU2009142097A RU2425390C1 RU 2425390 C1 RU2425390 C1 RU 2425390C1 RU 2009142097/28 A RU2009142097/28 A RU 2009142097/28A RU 2009142097 A RU2009142097 A RU 2009142097A RU 2425390 C1 RU2425390 C1 RU 2425390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- voltage
- power
- calculated
- technical condition
- Prior art date
Links
Landscapes
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к диагностике технического состояния силового электрооборудования. Способ диагностики технического состояния силового электрооборудования включает запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем, выполняемую с помощью датчиков напряжения и тока с последующим пропусканием через фильтр низких частот. Производят вычисление мгновенных мощностей каждой фазы. Далее выполняют спектральный анализ полученных сигналов напряжения, тока и мощности. Затем рассчитывают коэффициенты несимметрии, гармоник, потерь мощности. На основе этих коэффициентов и с учетом задания выходной координаты определяют техническое состояние электропривода и оценивают остаточный ресурс. Технический результат - повышение эффективности обнаружении неисправности на ранней стадии возникновения, что позволяет планировать рациональные сроки проведения ремонтов электропривода переменного тока. 1 ил.
Description
Изобретение относится к диагностике технического состояния силового электрооборудования и может применяться для диагностики электрических приводов, работающих в тяжелых условиях и размещенных в труднодоступных местах.
Известен способ определения технического состояния (диагностики) электродвигателя (патент РФ №2213270), при котором регистрируют и анализируют сигнал, порождаемый вибрацией электродвигателя, при этом также регистрируют сигнал от переменной составляющей суммы фазных токов питания, анализируют форму и амплитуду полученного сигнала и, сравнивая со значениями предыдущих измерений, делают вывод от возможности дальнейшей эксплуатации.
Недостатками этого способа является то, что он требует непосредственного доступа к диагностируемому двигателю, а также не позволяет с достаточной достоверностью выявить конкретный вид повреждения.
Известен способ функциональной диагностики асинхронных двигателей (патент РФ №2351048), согласно которому контролируются две величины - сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса электродвигателя и отношение полных сопротивлений обмоток для каждой пары обмоток электродвигателя.
Недостатком данного способа является применимость только для отдельных типов повреждений электродвигателя, связанных с возникновением несимметрии сопротивлений обмоток статора, и неприменимость к иным типам повреждений, например к повреждениям обмоток ротора.
Известен способ диагностики электродвигателей переменного тока и связанных с ним механических устройств (патент РФ №2300116), основанный на спектральном анализе потребляемого электродвигателем тока. Сущность этого способа состоит в том, что в течение заданного промежутка времени производят запись значений фазного тока, потребляемого электродвигателем, с помощью датчика с линейной амплитудно-частотной характеристикой, выделяют анализируемые характерные частоты с помощью фильтра низких частот, преобразуют полученный сигнал из аналоговой в цифровую форму, а затем производят спектральный анализ полученного сигнала и сравнение значений амплитуд на характерных частотах с уровнем сигнала на частоте питающей сети.
Недостатком данного способа является то, что в нем не учитывается влияние на спектр сигнала величины и характера нагрузки электропривода, а также влияние показателей качества электроэнергии, особенно при питании электродвигателя от статического силового преобразователя.
Известен способ диагностики электродвигателей переменного тока и связанных с ним механических устройств (патент РФ №2339049), выбранный в качестве прототипа, основанный на совместном анализе обобщенных векторов тока и напряжения (векторов Парка тока и напряжения). Согласно данному способу производят в течение заданного промежутка времени запись значений и питающего напряжения и фазного тока, потребляемого электродвигателем, с помощью датчика с линейной амплитудно-частотной характеристикой, выделяют анализируемые характерные частоты с помощью фильтра низких частот, преобразуют полученный сигнал из аналоговой в цифровую форму, формируют с помощью вычислительных средств спектры модуля вектора Парка тока и напряжения и производится вычисление спектральных составляющих, присутствующих в спектре вектора Парка тока и отсутствующих в спектре вектора Парка напряжения, по величине которых производится диагностика повреждений.
Недостатками указанного способа является то, что он не учитывает переменный характер нагрузки электродвигателя, оказывающий влияние на амплитуду обобщенного вектора тока, полигармонический состав питающего напряжения, наблюдаемый при питании электродвигателя от статического силового преобразователя. Также данный способ практически не применим для регулируемого электропривода, так как не учитывает изменение режимов при регулировании выходной координаты (положения, скорости, момента) электропривода.
Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности обнаружении неисправности на ранней стадии возникновения, что позволяет планировать рациональные сроки проведения ремонтов электропривода переменного тока.
Технической результат достигается тем, что способ диагностики технического состояния силового электрооборудования, включающий запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем, выполняемую с помощью датчиков напряжения и тока с последующим пропусканием через фильтр низких частот, согласно изобретению производят вычисление мгновенных мощностей каждой фазы, выполняют спектральный анализ полученных сигналов напряжения, тока и мощности, рассчитывают коэффициенты несимметрии (тока, напряжений, мощности), коэффициенты гармоник (тока и мощности), коэффициент потерь мощности, на основе которых, с учетом текущего задания выходной координаты, определяют техническое состояние электропривода и оценивают остаточный ресурс.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, представленным на фиг.1, где показана принципиальная схема измерительного комплекса, на основе которой реализуется предлагаемый способ. Измерительный комплекс содержит следующие оборудование: 5 - датчик тока; 6 - датчик напряжения; 7 - фильтр низких частот; 8 - устройство сбора данных; 9 - устройство выборки хранения; 10 - аналого-цифровой преобразователь; 11 - персональный компьютер. Также на фиг.1 изображены: 1 - статический силовой преобразователь; 2 - электрический двигатель; 3 - механический преобразователь; 4 - рабочий орган. Сигналы на фиг.1: 12 - мощность на входе статического преобразователя P0, 13 - напряжение питания на входе статического преобразователя, 14 - мощность питания электродвигателя P1, 15 - мощность на входе механического преобразователя Р2, 16 - мощность, поступающая на рабочий орган Pn, 17 - измеряемый сигнал фазных напряжений в фазах A, B, C - [u(t)], 18 - измеряемый сигнал фазных токов в фазах A, B, C - [i(t)] 19 - сигнал задания (мощности, координаты, момента) yз.
Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока реализуется следующим образом.
На вход статического силового преобразователя 1 из питающей сети поступает мощность P0, статический силовой преобразователь 1 осуществляет в соответствии с введенным в него заданием yз управление координатами скорости, момента и положения электродвигателя 2. С выхода преобразователя 1 сигнал мощности P1 поступает на вход электродвигателя 2, в котором после преобразования мощность на выходе будет равна P2. Сигнал мощности P2 поступает на вход механического преобразователя 3, с выхода которого мощность Pn поступает на рабочий орган 4. Сигнал трехфазного напряжения [u(t)] и трехфазного тока [i(t)] с преобразователя 1 поступают на датчики тока 5 и напряжения 6, аналоговый сигнал с датчиков 5 и 6 поступает на вход фильтра низкой частоты 7, также на фильтр 7 от преобразователя 1 поступает сигнал задания yз. Отфильтрованные сигналы с выхода 7 поступают на вход устройства сбора данных 8, в состав которого входят устройство выборки хранения 9, необходимое для хранения оперативной информации, и аналогово-цифровой преобразователь 10, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой и передает его на персональный компьютер 11. Данные, поступившие на компьютер, обрабатывают с помощью языка графического программирования и вносят в базу данных, после чего осуществляется расчет остаточного ресурса электропривода переменного тока.
Возможность получения технического результата основана на том, что любые неисправности электрических машин и механизмов, сопряженных с ними, в конечном итоге приводят к возникновению электромагнитной несимметрии поля в зазоре машины, а следовательно, к изменению спектрального состава токов и напряжений. Также в качестве критерия для оценки энергетических процессов в реальной машине, обладающей неравномерным полем в воздушном зазоре и, как следствие, имеющей полигармонический состав спектра токов и напряжений, используют сравнение величины потерь мощности на характерных для определенных повреждений частот.
Выделяют анализируемые частоты с помощью фильтра низких частот, преобразуют полученный сигнал из аналоговой в цифровую форму с помощью аналогово-цифрового преобразователя АЦП. Также производят анализ качества питающего напряжения в части наличия несимметрии, импульсов перенапряжения и высших гармонических составляющих с целью выявления причин преждевременного выхода из строя оборудования, обусловленных качеством питающего электропривод напряжения. Измерения и анализ производят с определенной периодичностью и создают базу данных измерений и результатов их анализа. В результате сравнения измеренных значений с эталонными и критическими производят контроль развития повреждений и определяют остаточный ресурс электропривода.
Влияние на работоспособность следует оценивать по четырем уровням состояния - отличное, хорошее, удовлетворительное, неудовлетворительное. Результаты обследования заносятся в базу данных, которая предназначена для ввода, хранения, отображения, сортировки и обработки диагностических параметров технологического оборудования. Также база данных обеспечивает возможность анализа данных, осуществление поиска и выборку по различным параметрам, формирование журнала регистрации контроля, вычисление остаточного ресурса оборудования на основе результатов анализа.
Величину остаточного ресурса определяют по формуле:
где
, , - расхождение амплитуд сигналов тока на характерных частотах с уровнем сигнала на частоте питающей сети для фаз A, B, C соответственно;
Kэп - динамический коэффициент мощности;
Kг - коэффициент гармоник (тока и мощности);
, , - расхождение амплитуд сигналов мощности на характерных частотах с уровнем сигнала на частоте питающей сети для фаз A, B, C соответственно;
KнесимU - коэффициент несимметрии напряжения;
KнесимI - коэффициент несимметрии тока;
KнесимP - коэффициент несимметрии мощности;
KΔP - коэффициент потери мощности;
ki - весовой коэффициент, определяемый на основе статистических данных.
Получившееся значение остаточного ресурса сравнивают с предельным значением δnp, определяемым для каждого агрегата на основе статистических баз данных с учетом задания выходной координаты, причем должно выполняться условие δ≤δnp. В случае невыполнения данного условия агрегат выводится из работы.
Регулярный мониторинг электропривода позволяет выявлять неисправности на ранней стадии возникновения, отслеживать динамику их развития, определять остаточный ресурс и планировать рациональные сроки проведения ремонтов.
Аппаратная реализация предлагаемого способа может быть осуществлена с помощью существующих силовых электротехнических, электронных и микропроцессорных устройств при надлежащем выборе и настройке соответствующих параметров.
Claims (1)
- Способ диагностики технического состояния силового электрооборудования, включающий запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем, выполняемую с помощью датчиков напряжения и тока с последующим пропусканием через фильтр низких частот, отличающийся тем, что производят вычисление мгновенных мощностей каждой фазы, выполняют спектральный анализ полученных сигналов напряжения, тока и мощности, рассчитывают коэффициенты несимметрии (тока, напряжений, мощности), коэффициенты гармоник (тока и мощности), коэффициент потерь мощности, на основе которых, с учетом текущего задания выходной координаты, определяют техническое состояние электропривода и оценивают остаточный ресурс.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009142097/28A RU2425390C1 (ru) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009142097/28A RU2425390C1 (ru) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009142097A RU2009142097A (ru) | 2011-05-27 |
RU2425390C1 true RU2425390C1 (ru) | 2011-07-27 |
Family
ID=44734315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009142097/28A RU2425390C1 (ru) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425390C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485534C1 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ определения технического состояния асинхронного двигателя в процессе пуска |
RU2532762C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
RU2542605C2 (ru) * | 2012-08-23 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственынй энергетчисекий университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Способ контроля метрологических характеристик систем управления электроприводов переменного тока |
RU2655948C1 (ru) * | 2017-03-21 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей |
WO2021025620A1 (en) * | 2019-08-05 | 2021-02-11 | Sembcorp Industries Ltd | A method of detecting a rotor bar fault and a method of estimating an additional operating expenditure due to one or more mechanical anomalies in an electrical machine |
-
2009
- 2009-11-16 RU RU2009142097/28A patent/RU2425390C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485534C1 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ определения технического состояния асинхронного двигателя в процессе пуска |
RU2542605C2 (ru) * | 2012-08-23 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственынй энергетчисекий университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Способ контроля метрологических характеристик систем управления электроприводов переменного тока |
RU2532762C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
RU2655948C1 (ru) * | 2017-03-21 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей |
WO2021025620A1 (en) * | 2019-08-05 | 2021-02-11 | Sembcorp Industries Ltd | A method of detecting a rotor bar fault and a method of estimating an additional operating expenditure due to one or more mechanical anomalies in an electrical machine |
US11959978B2 (en) | 2019-08-05 | 2024-04-16 | Sembcorp Industries Ltd | Method of detecting a rotor bar fault and a method of estimating an additional operating expenditure due to one or more mechanical anomalies in an electrical machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009142097A (ru) | 2011-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Drif et al. | Stator fault diagnostics in squirrel cage three-phase induction motor drives using the instantaneous active and reactive power signature analyses | |
DK2565658T3 (en) | Fault detection based on current signature analysis of a generator | |
CN104040441B (zh) | 用于在可调节速度驱动器中检测相位损耗并且诊断dc链路电容器健康的系统和方法 | |
US8405339B2 (en) | System and method for detecting fault in an AC machine | |
Baranski et al. | Selected diagnostic methods of electrical machines operating in industrial conditions | |
US10088506B2 (en) | Method for detecting a fault condition in an electrical machine | |
RU2425390C1 (ru) | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока | |
CN106249144A (zh) | 双馈风力发电机匝间短路故障诊断方法及故障监测方法 | |
CN101101319A (zh) | 发电机转子绕组匝间短路状态的检测装置 | |
EP2942867A2 (en) | Induction motor speed estimation | |
RU2431152C2 (ru) | Способ диагностики механизмов и систем с электрическим приводом | |
CN110456270B (zh) | 一种电机绝缘在线监测方法及装置 | |
JP2019020278A (ja) | 回転機システムの診断装置、電力変換装置、回転機システム、および回転機システムの診断方法 | |
RU2339049C1 (ru) | Способ диагностики электродвигателя переменного тока и связанных с ним механических устройств | |
RU2532762C1 (ru) | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока | |
Ranga et al. | Advanced tool based condition monitoring of induction machines by using LabVIEW—A review | |
RU2641318C1 (ru) | Способ диагностирования обобщённого технического состояния электродвигателя | |
Iorgulescu et al. | Noise and vibration monitoring for diagnosis of DC motor's faults | |
Drif et al. | Rotor cage fault diagnostics in three-phase induction motors, by the instantaneous non-active power signature analysis | |
Jover Rodríguez | Current-, force-, and vibration-based techniques for induction motor condition monitoring | |
Frosini et al. | An improved diagnostic system to detect inter-turns short circuits in low voltage stator windings | |
Kowalski et al. | Stator faults diagnosis of the converter-fed induction motor using symmetrical components and neural networks | |
Drif et al. | The instantaneous power factor approach for rotor cage faults diagnosis in three-phase induction motors | |
Asad et al. | The FEM Based Modeling and Corresponding Test Rig Preparation for Broken Rotor Bars Analysis | |
Babaa et al. | Combined electrical faults detection and diagnosis using current signature analysis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111117 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20121010 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131117 |