RU2727386C1 - Device for diagnostics and evaluation of residual life of electric motors - Google Patents
Device for diagnostics and evaluation of residual life of electric motors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727386C1 RU2727386C1 RU2019134080A RU2019134080A RU2727386C1 RU 2727386 C1 RU2727386 C1 RU 2727386C1 RU 2019134080 A RU2019134080 A RU 2019134080A RU 2019134080 A RU2019134080 A RU 2019134080A RU 2727386 C1 RU2727386 C1 RU 2727386C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- diagnostics
- sensors
- outputs
- electric motor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области диагностики электрооборудования и позволяет производить оценку технического состояния и остаточного ресурса электродвигателя и сопряженного с ним механического оборудования, путем регистрации мгновенных значений вибраций, шума, температуры посредствам датчиков с последующей диагностикой и прогнозированием технического состояния и оценкой остаточного ресурса электродвигателя реализованной программно с беспроводной передачей диагностических данных на сервер при этом с установкой устройства на корпус электродвигателя и обеспечением автономности его питания.The invention relates to the field of diagnostics of electrical equipment and makes it possible to assess the technical condition and residual life of the electric motor and associated mechanical equipment by recording instantaneous values of vibrations, noise, temperature using sensors, followed by diagnostics and prediction of the technical condition and assessment of the residual resource of the electric motor implemented by software with wireless transmission of diagnostic data to the server while installing the device on the motor housing and ensuring its autonomy.
Известно устройство диагностики технического состояния силового электрооборудования (патент РФ №2532762 опубл. 10.11.2014), состоящее из датчиков тока и напряжения, с помощью которых производится запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем, так же включающее обработку сигналов с использованием фильтра низких частот и с последующей программной обработкой полученных сигналов для диагностики технического состояния и оценки остаточного ресурса.There is a known device for diagnosing the technical condition of power electrical equipment (RF patent No. 2532762 publ. 11/10/2014), consisting of current and voltage sensors, with the help of which the time dependences of the voltage and current consumed by the electric motor are recorded, also including signal processing using a low filter frequencies and with subsequent software processing of the received signals for diagnostics of the technical condition and assessment of the residual life.
Недостатком данного устройства является сложность и отсутствие автономности схемы подключения и питания датчиков и аналогово-цифрового преобразователя.The disadvantage of this device is the complexity and lack of autonomy of the circuit for connecting and supplying sensors and an analog-to-digital converter.
Известно устройство диагностики электродвигателей переменного тока (патент РФ №2339049 опубл. 20.11.2008.), состоящее из датчиков тока и напряжения, имеющих линейную амплитудно-частотную характеристику с допустимым отклонением от линейности не более ±3 дБ, с помощью которых производят в трех фазах запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем; аналого-цифрового преобразователя, с помощью которого полученные сигналы преобразуют из аналоговой в цифровую форму, и формируют с помощью вычислительных средств спектры модуля вектора Парка тока и модуля вектора Парка напряжения.A known device for diagnostics of AC motors (RF patent No. 2339049 publ. 20.11.2008.), Consisting of current and voltage sensors having a linear amplitude-frequency characteristic with a permissible deviation from linearity of no more than ± 3 dB, with the help of which they produce in three phases recording the time dependences of the voltage and current consumed by the electric motor; an analog-to-digital converter, with the help of which the received signals are converted from analog to digital form, and the spectra of the modulus of the current Park vector and the modulus of the voltage Park vector are formed using computing means.
Недостатками указанного устройства 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.The disadvantages of this device is that it does not take into account the variable nature of the load of the electric motor, which affects the amplitude of the generalized current vector, the polyharmonic composition of the supply voltage, observed when the electric motor is powered from a static power converter. Also, this method is practically not applicable for a controlled electric drive, since it does not take into account the change in modes when regulating the output coordinate (position, speed, torque) of the electric drive.
Известно устройство диагностики механизмов и систем с электрическим приводом (патент РФ №2431152 опубл. 10.10.2011.), включающее запись значений фазных токов и напряжений электродвигателя в течение заданного интервала времени и с заданной периодичностью, измерение амплитуды и фазы гармонических составляющих, фильтрацию гармонических составляющих, преобразование полученного сигнала из аналоговой в цифровую форму, идентификацию технического состояния и прогнозирования ресурса безаварийной работы диагностируемого объекта по совокупности параметров гармонических составляющих фазных токов и напряжений, генерируемых электродвигателем, и динамики их изменения.Known device for diagnostics of mechanisms and systems with an electric drive (RF patent No. 2431152 publ. 10.10.2011.), Including recording the values of phase currents and voltages of the electric motor during a given time interval and at a given frequency, measuring the amplitude and phase of harmonic components, filtering harmonic components , conversion of the received signal from analog to digital form, identification of the technical state and predicting the resource of trouble-free operation of the diagnosed object by the set of parameters of the harmonic components of phase currents and voltages generated by the electric motor, and the dynamics of their change.
Недостатками устройства является то, что при определении остаточного ресурса анализируются только гармонические составляющие напряжения, генерируемые только двигателем электропривода, а составляющие, генерируемые сетью питающего напряжения, отфильтровываются и не рассматриваются. Однако значительные искажения питающего напряжения, которые имеют нерегулярный характер, обусловленный изменением режима работы двигателя, непостоянством нагрузки, наличием статических преобразователей, а также характеристиками питающей сети, негативно сказываются на изоляции диагностируемого оборудования, вызывая ее преждевременное старение, что, в свою очередь, может привести к пробою изоляции и выходу из строя оборудования.The disadvantages of the device are that when determining the residual life, only harmonic voltage components generated only by the motor of the electric drive are analyzed, and the components generated by the supply voltage network are filtered out and not considered. However, significant distortions of the supply voltage, which are of an irregular nature, caused by a change in the operating mode of the motor, variability of the load, the presence of static converters, as well as the characteristics of the supply network, negatively affect the insulation of the diagnosed equipment, causing its premature aging, which, in turn, can lead to to breakdown of insulation and failure of equipment.
Известно устройство диагностики электродвигателей переменного тока и связанного с ними механического оборудования (патент РФ №90199 опубл. 27.12.2009), состоящее из корпуса с внешними разъемами для датчиков измерения вибрации, излучаемой электродвигателем по трем осям, и размещенными внутри корпуса измерительным блоком с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и персональным компьютером, причем корпус устройства выполнен герметичным, а аналого-цифровой преобразователь соединен с выходами датчиков через мультиплексор.Known device for diagnostics of AC motors and associated mechanical equipment (RF patent No. 90199 publ. 27.12.2009), consisting of a housing with external connectors for sensors measuring vibration emitted by the electric motor along three axes, and placed inside the housing with a measuring unit with analog a digital converter (ADC) and a personal computer, and the body of the device is made sealed, and the analog-to-digital converter is connected to the sensor outputs through a multiplexer.
Недостатками устройства является ограниченное количество измеряемых параметров, что снижает точность процесса диагностирования.The disadvantages of the device are the limited number of measured parameters, which reduces the accuracy of the diagnostic process.
Известно устройство диагностирования и оценки технического состояния мехатронных приводов (патент РФ №2578044 опубл. 20.03.2016.) принятое за прототип, которое содержит мехатронный модуль, включающий в себя узел точной механики с подключенными к нему электрическим двигателем и блоком управления. При этом устройство дополнительно содержит датчики сопротивления и силы тока, входы которых подключены к обмоткам электрического двигателя, а также датчики вибрации и температуры, установленные в корпусе мехатронного модуля. Выход датчика сопротивления подключен к блоку тестовой диагностики, а выходы датчиков силы тока, вибрации и температуры подключены к блоку расчета тренда и блоку функциональной диагностики. Выходы упомянутых блоков подключены к блоку расчета остаточного ресурса, выход которого подключен к блоку индикации. Блок расчета остаточного ресурса может быть выполнен на основе микропроцессорной системы, а блок индикации - на основе матричного LCD-индикатора.Known is a device for diagnosing and assessing the technical state of mechatronic drives (RF patent No. 2578044 publ. 03/20/2016) taken as a prototype, which contains a mechatronic module that includes a precision mechanics unit with an electric motor and a control unit connected to it. In this case, the device additionally contains resistance and current sensors, the inputs of which are connected to the windings of the electric motor, as well as vibration and temperature sensors installed in the mechatronic module housing. The resistance sensor output is connected to the test diagnostics unit, and the outputs of the current, vibration and temperature sensors are connected to the trend calculation unit and the functional diagnostics unit. The outputs of the above blocks are connected to the unit for calculating the residual resource, the output of which is connected to the display unit. The unit for calculating the residual life can be made on the basis of a microprocessor system, and the display unit is based on a matrix LCD indicator.
Недостатками данного устройства является отсутствие средств записи и хранения статистических данных по результатам диагностики, что снижает точность прогноза относительно срока службы диагностируемого объекта.The disadvantages of this device are the lack of means for recording and storing statistical data based on the diagnostic results, which reduces the accuracy of the forecast regarding the service life of the diagnosed object.
Техническим результатом является повышение технологической совместимости системы диагностики за счет возможности производить диагностику электромеханических систем и обеспечение сбора информации о фактическом состоянии электродвигателя и сопряженного с ним механического оборудования, хранения и обработки статистической информации на сервере при минимальной элементной базе и отсутствия силовых и коммуникационных проводов.The technical result is to increase the technological compatibility of the diagnostic system due to the ability to diagnose electromechanical systems and ensure the collection of information about the actual state of the electric motor and associated mechanical equipment, storage and processing of statistical information on the server with a minimum element base and the absence of power and communication wires.
Технический результат достигается тем, что блок обработки информации состоит из блока функциональной диагностики, блока прогнозирования, блока расчета остаточного ресурса и не менее двух дополнительных датчиков шума выходы которых соединены с входами блока функциональной диагностики и блока прогнозирования, выходы которых подключены к входу блоку расчета остаточного ресурса, выход которого соединен со входом передатчика, что соединен по беспроводному каналу связи с сервером и через него с мобильным устройством, блока системы связи, который включает в себя сервер и мобильное устройство, при этом блок обработки информации подключен к блоку системы подачи электроэнергии, через соединительный разъем под кабель питания от аккумуляторной батареи или блока автономного питания, блок обработки информации, блок системы подачи электроэнергии и блок системы связи установлены в корпусе выполненном в форме прямоугольника, который закреплен на электродвигателе при помощи элементов крепления.The technical result is achieved by the fact that the information processing unit consists of a functional diagnostics unit, a prediction unit, a residual life calculation unit and at least two additional noise sensors whose outputs are connected to the inputs of the functional diagnostics unit and the prediction unit, the outputs of which are connected to the input of the residual resource calculation unit , the output of which is connected to the input of the transmitter, which is wirelessly connected to the server and through it to the mobile device, of the communication system unit, which includes the server and the mobile device, while the information processing unit is connected to the power supply system unit through the connecting a connector for a power cable from a storage battery or an autonomous power supply unit, an information processing unit, a power supply system unit and a communication system unit are installed in a box made in the form of a rectangle, which is fixed to the electric motor by means of fastening elements.
Устройство диагностики электродвигателей и передаточных устройств поясняется следующей фигурой: фиг. 1 - общая схема устройства, где:The device for diagnostics of electric motors and transmission devices is illustrated by the following figure: FIG. 1 is a general diagram of the device, where:
1 - датчики температуры;1 - temperature sensors;
2 - датчики шума;2 - noise sensors;
3 - датчики вибрации;3 - vibration sensors;
4 - блок прогнозирования;4 - prediction block;
5 - блок функциональной диагностики;5 - block of functional diagnostics;
6 - блок расчета остаточного ресурса;6 - block for calculating the residual resource;
7 - блок обработки информации;7 - information processing unit;
8 - аккумуляторная батарея;8 - storage battery;
9 - соединительный разъем под кабель питания;9 - power cable connector;
10 - блок автономного питания;10 - autonomous power supply unit;
11 - блок системы подачи электроэнергии;11 - block of the power supply system;
12 - передатчик;12 - transmitter;
13 - сервер;13 - server;
14 - мобильное устройство;14 - mobile device;
15 - блок система связи;15 - communication system block;
16 - корпус;16 - case;
17 - элемент крепления.17 - fastening element.
Устройство диагностики и оценки остаточного ресурса электродвигателей и передаточных устройств (фиг. 1) содержит блок обработки информации 7, состоящий не менее чем двух датчиков температуры 1, датчиков шума 2 и датчиков вибрации 3, подключенных параллельно к блоку функциональной диагностики 5 и блоку прогнозирования 4, а соответственно выходы блоков прогнозирования 4 и функциональной диагностики 5 подключены к блоку расчета остаточного ресурса 6. Блок системы связи 15 включающий передатчик 12, вход которого соединен с выходом блока расчета остаточного ресурса 6, передатчик 12 подключен по беспроводному каналу к серверу 13 и через него с мобильным устройством 14. Блок обработки информации 7 подключен к блоку системы подачи электроэнергии 11, через соединительный разъем под кабель питания 9 от аккумуляторной батареи 8 или блока автономного питания 10.The device for diagnosing and evaluating the residual life of electric motors and transmission devices (Fig. 1) contains an information processing unit 7, consisting of at least two
Блок обработки информации 7, блок системы подачи электроэнергии 11 и блок системы связи 15 установлены в корпусе 16, который выполнен в форме прямоугольника. Корпус 16 закреплен на электродвигателе при помощи элементов крепления 17.The information processing unit 7, the power supply system unit 11 and the communication system unit 15 are installed in the case 16, which is made in the form of a rectangle. The housing 16 is fixed to the electric motor using fastening elements 17.
Устройство работает следующим образом. При помощи датчиков температуры 1, датчиков шума 2 и датчиков вибрации 3 измеряются температура и вибрации на корпусе и шумовой эффект работы электродвигателя. На основе данных, полученных от датчиков температуры 1, датчиков шума 2 и датчиков вибрации 3 блок функциональной диагностики 5 определяет фактическое техническое состояние объекта, а блок прогнозирования 4 рассчитывает ожидаемое изменение измеряемых параметров, а затем блок расчета остаточного ресурса 6 производит на основании данных поступивших из блока прогнозирования 4 и блока функциональной диагностики 5 расчет ожидаемого срока службы объекта диагностирования. Блок обработки информации 7, который передает по средствам блока системы связи 15 данные на сервер 13, а через него на мобильное устройство 14 при помощи передатчика 12. Электропитание осуществляется от блока системы подачи электроэнергии 11, через разъем под кабель питания 9, который передает электроэнергиюот аккумуляторной батареи 8 или от блока автономного питания 10.The device works as follows.
Таким образом обеспечивается повышение технологической совместимости системы диагностики за счет возможности производить диагностику, как электродвигателя, так и механических систем, а также за счет универсальности блока питания устройства и передатчика исключить коммуникационные и силовые кабели, что позволит сбор информации о фактическом состоянии электродвигателя и сопряженного с ним механического оборудования, хранение и обработку статистической информации на сервере при минимальном элементной базе, но при этом обеспечить высокую точность диагностики и оценки остаточного ресурса.Thus, an increase in the technological compatibility of the diagnostic system is ensured due to the ability to diagnose both the electric motor and mechanical systems, as well as due to the versatility of the power supply of the device and the transmitter, to exclude communication and power cables, which will allow the collection of information about the actual state of the electric motor and its associated mechanical equipment, storage and processing of statistical information on the server with a minimum element base, but at the same time ensuring high accuracy of diagnostics and residual resource assessment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019134080A RU2727386C1 (en) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Device for diagnostics and evaluation of residual life of electric motors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019134080A RU2727386C1 (en) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Device for diagnostics and evaluation of residual life of electric motors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2727386C1 true RU2727386C1 (en) | 2020-07-21 |
Family
ID=71741290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019134080A RU2727386C1 (en) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Device for diagnostics and evaluation of residual life of electric motors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2727386C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114089186A (en) * | 2021-11-10 | 2022-02-25 | 国网福建省电力有限公司检修分公司 | Motor state detection analysis early warning method and device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6297742B1 (en) * | 1996-08-22 | 2001-10-02 | Csi Technology, Inc. | Machine monitor with status indicator |
RU111684U1 (en) * | 2011-07-19 | 2011-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | AUTOMATED MOTOR TECHNICAL CONDITION CONTROL SYSTEM |
RU2578044C1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Device for diagnostics and evaluation of technical state of mechatronic drives |
RU2626231C1 (en) * | 2016-11-10 | 2017-07-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of diagnostics of technical condition and electromechanical device remaining lifetime estimation with asynchronous motor |
RU193341U1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова) | Motor control and diagnostic system |
-
2019
- 2019-10-23 RU RU2019134080A patent/RU2727386C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6297742B1 (en) * | 1996-08-22 | 2001-10-02 | Csi Technology, Inc. | Machine monitor with status indicator |
RU111684U1 (en) * | 2011-07-19 | 2011-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | AUTOMATED MOTOR TECHNICAL CONDITION CONTROL SYSTEM |
RU2578044C1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Device for diagnostics and evaluation of technical state of mechatronic drives |
RU2626231C1 (en) * | 2016-11-10 | 2017-07-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of diagnostics of technical condition and electromechanical device remaining lifetime estimation with asynchronous motor |
RU193341U1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова) | Motor control and diagnostic system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114089186A (en) * | 2021-11-10 | 2022-02-25 | 国网福建省电力有限公司检修分公司 | Motor state detection analysis early warning method and device |
CN114089186B (en) * | 2021-11-10 | 2024-06-04 | 国网福建省电力有限公司检修分公司 | Motor state detection analysis early warning method and equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9823308B2 (en) | Method for monitoring demagnetization | |
KR102046008B1 (en) | External diagnostics and module status change devices for battery modules | |
CN108226777B (en) | Condition monitoring device and method for monitoring an electric machine | |
CN105352588B (en) | Design method of brushless direct current motor vibration detection system | |
US20110106280A1 (en) | Automated battery scanning, repair, and optimization | |
KR101846195B1 (en) | Motor status monitoring system and method thereof | |
US8310120B2 (en) | System and method for monitoring health of electrical machines | |
CN111247442B (en) | Abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis method, and abnormality diagnosis system | |
RU2727386C1 (en) | Device for diagnostics and evaluation of residual life of electric motors | |
JP2019020278A (en) | Diagnostic system for rotary machine system, electric power converter, rotary machine system, and method for diagnosing rotary machine system | |
US20130187389A1 (en) | Method for predictive monitoring of switch contactors and system therefor | |
KR102133385B1 (en) | Artificial intelligence device providing induction motor real-time diagnostic service and operating method thereof | |
EP2936186A2 (en) | Multi-phase power meter configured for monitoring generator battery voltage | |
JP2007523414A (en) | Method for detecting wear in a machine | |
CN105372537B (en) | Frequency converter intelligence test platform based on Labview/PDA | |
CN110749810A (en) | Insulation fault prediction method and system for phase modulator | |
RU2283501C1 (en) | Device for estimating and predicting technical state of isolation of windings of electric motor | |
CN117783754A (en) | DC charging pile monitoring device and method | |
RU147268U1 (en) | REMOTE DIAGNOSTICS DEVICE FOR ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTORS | |
CN111398812A (en) | Motor carrier frequency calibration system, method and device | |
CN111856268A (en) | Motor and generator fault diagnosis system based on harmonic method | |
RU181087U1 (en) | DIAGNOSTICS OF AC MOTORS WITH A FREQUENCY CONVERTER | |
RU108854U1 (en) | STAND FOR VERIFICATION OF FREQUENCY CONVERTERS AND NUMBER OF PHASES | |
RU2532762C1 (en) | Method to diagnose and assess residual resource of ac electric drives | |
KR20190044232A (en) | apparatus an dmethod for fault detection of power converter apparatus for controlling speed using aucoustic signals |