RU2788919C2 - Method for detection of forthcoming or already realized formation of condensate on/in electric engines and method for prevention of corresponding formation of condensate and/or for elimination/for reduction in condensate on/in electric engines - Google Patents
Method for detection of forthcoming or already realized formation of condensate on/in electric engines and method for prevention of corresponding formation of condensate and/or for elimination/for reduction in condensate on/in electric engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788919C2 RU2788919C2 RU2021110908A RU2021110908A RU2788919C2 RU 2788919 C2 RU2788919 C2 RU 2788919C2 RU 2021110908 A RU2021110908 A RU 2021110908A RU 2021110908 A RU2021110908 A RU 2021110908A RU 2788919 C2 RU2788919 C2 RU 2788919C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fan
- condensate
- temperature
- fans
- engine
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000002265 prevention Effects 0.000 title abstract description 6
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 24
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 22
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000001419 dependent Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000004301 light adaptation Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу для обнаружения предстоящего или уже осуществившегося образования конденсата на/в электродвигателях, в частности на/в электродвигателях как составной части вентиляторов или групп вентиляторов. Кроме того, изобретение касается способа для предотвращения образования конденсата и/или для устранения/для уменьшения конденсата на/в электродвигателях, в частности на/в электродвигателях как составной части вентиляторов или групп вентиляторов.The invention relates to a method for detecting impending or already existing formation of condensate on/in electric motors, in particular on/in electric motors as part of fans or fan groups. In addition, the invention relates to a method for preventing the formation of condensate and/or for eliminating/for reducing condensate on/in electric motors, in particular on/in electric motors as part of fans or groups of fans.
Во-первых, существенно, что заявленные способы касаются, в общем и целом, электродвигателей, в частности EC-двигателей (Electronically Commutated Motors, англ. электронно коммутированных двигателей), у которых электроника двигателя генерирует систему сигналов питания, причем система сигналов питания может генерировать в электродвигателе вращающееся поле, которое вызывает вращательное движение ротора. EC-двигатель может иметь конструкцию с внутренним ротором или конструкцию с внешним ротором. При этом электроника двигателя может быть как интегрирована в двигатель, так и расположена снаружи.First, it is essential that the claimed methods relate, in general, to electric motors, in particular EC motors (Electronically Commutated Motors, English electronically commutated motors), in which the engine electronics generates a power signal system, and the power signal system can generate in the electric motor, a rotating field that causes the rotary motion of the rotor. An EC motor can be of an internal rotor design or an external rotor design. In this case, the engine electronics can be either integrated into the engine or located outside.
В особых случаях применения и/или условиях окружающей среды в зависимости от эксплуатации может случиться, что в или, соответственно, на двигателе образуется конденсат. В особенно неблагоприятных случаях это может приводить к повреждению или к выходу двигателя из строя. Оказалось, что выход из строя вследствие влаги крайне трудно подтвердить, не в последнюю очередь из-за постепенного испарения.In special applications and/or ambient conditions, depending on the operation, it can happen that condensation forms in or on the motor. In particularly unfavorable cases, this can lead to damage or engine failure. It turned out that failure due to moisture is extremely difficult to confirm, not least because of the gradual evaporation.
Из практики уже известны функции защиты в различных целях, например, для предотвращения обледенения. Для этого в обмотку статора подается настраиваемая составляющая измерительного тока в виде импульсного постоянного тока.From practice, protection functions for various purposes are already known, for example, to prevent icing. To do this, the tunable component of the measuring current is fed into the stator winding in the form of a pulsed direct current.
В отношении проблем, касающихся влажности воздуха и конденсации, еще не известны никакие пригодные к использованию методы обнаружения и устранения этой проблемы. Это не в последнюю очередь объясняется тем, что образование конденсата может происходить на или в двигателе в самых различных местах. Так, крайне трудно обнаруживать предстоящее или уже произошедшее образование конденсата и, до образования конденсата или сразу после него, оказывать помощь по устранению, чтобы можно было исключить далеко идущие проблемы в отношении двигателя, а также в отношении указанного, включающего в себя этот двигатель, вентилятора или соответствующей системы вентиляторов.With regard to problems relating to air humidity and condensation, no usable methods for detecting and eliminating this problem are yet known. This is not least due to the fact that the formation of condensate can occur on or in the engine in a variety of places. Thus, it is extremely difficult to detect an impending or already occurring condensation and, before the formation of condensation or immediately after it, to provide assistance with elimination so that far-reaching problems can be ruled out in relation to the engine, as well as in relation to the specified fan that includes this engine. or an appropriate fan system.
Вышестоящая задача в отношении обнаружения предстоящего или уже осуществившегося образования конденсата решена с помощью признаков п.1 формулы изобретения. В отношении помощи по устранению, а именно, для предотвращения образования конденсата и/или для устранения или, соответственно, для уменьшения конденсата на/в электродвигателях вышестоящая задача решена с помощью признаков вспомогательного пункта 14 формулы изобретения.The higher task in relation to the detection of the forthcoming or already carried out formation of condensate is solved using the features of
По п.1 формулы изобретения способ включает в себя следующие этапы способа:According to
- нахождение температур конструктивных элементов, предпочтительно температур поверхности на электронике (внутри/снаружи), на/в двигателе, на/в вентиляторе или на/в группах вентиляторов,- finding the temperatures of structural elements, preferably surface temperatures on the electronics (inside/outside), on/in the motor, on/in the fan or on/in fan groups,
- нахождение температуры точки росы или отдельных температур точки росы на электронике, в/на двигателе, вентиляторе или на/в группах вентиляторов,- finding the dew point temperature or individual dew point temperatures on the electronics, in/on the motor, fan or on/in fan groups,
- сравнение соответствующей температуры конструктивного элемента с соответствующей температурой точки росы и вывод об уже осуществившемся или предстоящем образовании конденсата при приближении температуры конструктивного элемента к температуре точки росы или при опускании ниже температуры точки росы.- comparison of the corresponding temperature of the structural element with the corresponding dew point temperature and the conclusion that the formation of condensate has already taken place or is to come when the temperature of the structural element approaches the dew point temperature or when it drops below the dew point temperature.
В отношении предотвращения образования конденсата и/или устранения/уменьшения конденсата вспомогательным п.14 формулы изобретения заявлены следующие этапы способа:With regard to preventing the formation of condensate and/or eliminating/reducing condensate, the following method steps are claimed by the subsidiary claim 14 of the claims:
- обнаружение предстоящего и/или уже осуществившегося образования конденсата на или в двигателе по одному из пп.1-13, и- detection of impending and/or already occurring formation of condensate on or in the engine according to one of
- принятие мер для предотвращения образования конденсата и/или для устранения/для уменьшения конденсата с помощью пассивных или активных мер.- taking measures to prevent the formation of condensate and/or to eliminate/reduce condensate through passive or active measures.
Для реализации предлагаемой изобретением теории существенно, чтобы образование конденсата было связано с физическими данными. Конденсат образуется везде там, где температура поверхности конструктивных элементов опускается ниже точки росы или, соответственно, температуры точки росы.For the realization of the theory proposed by the invention, it is essential that the formation of condensate be associated with physical data. Condensation forms wherever the surface temperature of structural elements drops below the dew point or dew point temperature.
Процесс, при котором возникает конденсат, называется конденсацией. При этом речь идет о переходе вещества из газообразного в жидкое агрегатное состояние. Конденсат возникает, когда газ или, соответственно, смесь газов перенасыщается конденсируемой составной частью.The process by which condensation occurs is called condensation. In this case, we are talking about the transition of a substance from a gaseous to a liquid state of aggregation. Condensation occurs when a gas or a mixture of gases, respectively, is oversaturated with a condensable component.
Для определения момента времени, в который возникает конденсат, важна уже упомянутая выше точка росы или, соответственно, температура точки росы. При этом в случае окружающего воздуха речь идет о температуре, ниже которой должна опуститься температура воздуха, имеющего определенную влажность воздуха, при постоянном давлении, чтобы водяной пар осаждался в виде росы или тумана. Влажность воздуха в точке росы составляет 100%. При этом часто говорят о воздухе, насыщенном водяным паром.To determine the point in time at which condensate occurs, the already mentioned dew point or, respectively, the dew point temperature is important. In this case, in the case of ambient air, we are talking about the temperature below which the temperature of air having a certain air humidity must fall at a constant pressure so that water vapor is deposited in the form of dew or fog. The air humidity at the dew point is 100%. In this case, one often speaks of air saturated with water vapor.
Точка росы или, соответственно, температура точки росы может определяться с помощью зеркального гигрометра точки росы или другими гигрометрическими способами. Альтернативно определение осуществляется опосредованно путем измерения температуры воздуха и влажности воздуха.The dew point or, respectively, the dew point temperature can be determined using a reflective dew point hygrometer or other hygrometric methods. Alternatively, the determination is carried out indirectly by measuring the air temperature and air humidity.
Относительная влажность воздуха может измеряться посредством датчика влажности. Температура воздуха находится, как правило, посредством термометра. Получается следующий расчет температуры точки росы:Relative air humidity can be measured using a humidity sensor. The air temperature is usually determined by means of a thermometer. This results in the following calculation of the dew point temperature:
T=температура воздуха (измеренная с помощью датчика или определенная иным образом)T=air temperature (measured by a sensor or otherwise determined)
Из конкретной ситуации определяются следующие константы:From a specific situation, the following constants are determined:
a=7,5a=7.5
b=237,3°Cb=237.3°C
Давление насыщения пара=6,1078 hPa⋅10^((a⋅T)/(b+T))Steam saturation pressure=6.1078 hPa⋅10^((a⋅T)/(b+T))
Давление пара =
V=log10 (давление пара/6,1078)V=log 10 (steam pressure/6.1078)
Температура точки росы = (b⋅V)/(a-V)Dew point temperature = (b⋅V)/(a-V)
На основе вышестоящих физических зависимостей может оцениваться температура конструктивных элементов на соответствующем конструктивном элементе. Особенно предпочтительным образом измеряется или находится и оценивается температура конструктивных элементов, в частности в критических местах, на или в двигателе или, соответственно, на или в вентиляторе.Based on the higher physical dependencies, the temperature of the structural elements on the corresponding structural element can be estimated. In a particularly preferred manner, the temperature of structural elements is measured or found and evaluated, in particular at critical points, on or in the motor or, respectively, on or in the fan.
Возможно, и может быть предпочтительным, не измерять температуру конструктивных элементов, а, собственно, выводить из модели расчета двигателя, или другого метода референцирования, (например, по таблицам или формулам приближения), вентилятора или группы вентиляторов. Совсем особо предпочтительным образом для этого может использоваться цифровой двойник двигателя/вентилятора или группы вентиляторов.It is possible, and may be preferable, not to measure the temperature of structural elements, but, in fact, to derive from the engine calculation model, or another method of referencing (for example, using tables or approximation formulas), a fan or a group of fans. In a very particularly advantageous manner, a digital twin of the motor/fan or fan group can be used for this.
Цифровой двойник является цифровым отображением реального, индивидуального объекта, в случае предлагаемой изобретением теории электродвигателя, вентилятора или системы вентиляторов. Этот цифровой двойник отображает свойства двигателя или вентилятора посредством модели расчета и при необходимости с привлечением известных данных двигателя или вентилятора. Задачу цифрового двойника можно видеть в расчете состояний конструктивных элементов двигателя или вентилятора в зависимости от соответствующего рабочего состояния с помощью виртуальных датчиков. Найденные на основе такого расчета состояния конструктивных элементов передаются в учитывающий рабочие параметры алгоритм, который находит/рассчитывает из рабочих данных цифрового двойника рабочие параметры или рабочие состояния вентилятора. На основе результата возможна удовлетворяющая ситуации адаптация регулирования. Рабочие параметры и рабочие состояния являются равным образом релевантными постольку, поскольку они являются рассчитываемыми величинами.A digital twin is a digital representation of a real, individual object, in the case of the theory of an electric motor, fan or fan system proposed by the invention. This digital twin displays the properties of the motor or fan through a calculation model and, if necessary, using known data from the motor or fan. The task of the digital twin can be seen in the calculation of the states of the structural elements of the motor or fan, depending on the corresponding operating state, using virtual sensors. The states of the structural elements found on the basis of such a calculation are transferred to an algorithm that takes into account the operating parameters, which finds / calculates from the operating data of the digital twin the operating parameters or operating states of the fan. On the basis of the result, a control adaptation that satisfies the situation is possible. Operating parameters and operating states are equally relevant insofar as they are calculated values.
Рассмотренная ранее комбинация цифрового двойника и учитывающего рабочие параметры алгоритма может реализовываться в виде алгоритма цифрового двойника на предназначенном для двигателя вентилятора микропроцессоре и при этом присваиваться вентилятору как постоянная составная часть.The previously discussed combination of digital twin and performance-based algorithm can be implemented as a digital twin algorithm on a microprocessor dedicated to the fan motor and assigned to the fan as a permanent part.
Алгоритм цифрового двойника представляет собой комбинацию описывающего двигатель или вентилятор цифрового двойника со своего рода интеллектуальным алгоритмом, который построен с учетом рабочих параметров.A digital twin algorithm is a combination of a digital twin describing a motor or fan with a kind of intelligent algorithm that is built around operating parameters.
С помощью соответственно выполненного вентилятора может производиться упреждающее техническое обслуживание с целью предотвращения выхода из строя вентилятора, например, из-за повреждения вследствие влажности. Стремятся к удовлетворяющей ситуации адаптации параметров системы, чтобы можно было реализовывать максимально возможный срок службы вентилятора.With a suitably designed fan, predictive maintenance can be performed to prevent the fan from failing, for example due to damage due to humidity. Achieving a situation-satisfactory adaptation of the system parameters is aimed at, so that the maximum possible service life of the fan can be realized.
С использованием цифрового отображения двигателя или вентилятора и учитывающих рабочие параметры алгоритмов при упреждающем техническом обслуживании стремятся по возможности полностью исчерпывать срок службы конструктивных элементов вентилятора и одновременно предотвращать всякий выход вентилятора из строя. Срок службы вентилятора может рассчитываться на основе рассчитанных состояний конструктивных элементов и результирующих отсюда рабочих параметров.With the use of digital motor or fan display and performance-based algorithms, predictive maintenance aims to exhaust the life of the fan components as far as possible and at the same time prevent any fan failure. The service life of the fan can be calculated on the basis of the calculated states of the structural elements and the resulting operating parameters.
Цифровой двойник использует физические и/или математические и/или статистические и/или эмпирические и/или комбинированные модели для расчета термических и механических состояний конструктивных элементов. Сюда относятся как математические, так и физические и нефизические модели. Учитывающий рабочие параметры алгоритм (интеллектуальный алгоритм) нуждается в найденных цифровым двойником состояниях конструктивных элементов, чтобы находить любые рабочие параметры, например, также прогнозировать выход вентилятора из строя.The digital twin uses physical and/or mathematical and/or statistical and/or empirical and/or combined models to calculate the thermal and mechanical states of structural elements. This includes both mathematical and physical and non-physical models. The operating parameter-aware algorithm (intelligent algorithm) needs the states of the structural elements found by the digital twin in order to find any operating parameters, for example, also to predict the failure of a fan.
Для нахождения температуры поверхности конкретного конструктивного элемента в непосредственном окружении этого конкретного конструктивного элемента должен был бы размещаться датчик температуры. Часто из-за финансовых, геометрических и функциональных данных вентилятора/двигателя это невозможно. Соответственно такие состояния конструктивных элементов, как температура в конкретном месте, рассчитываются с помощью цифрового двойника и учитывающего рабочие параметры алгоритма. Температуры поверхности могут регистрироваться также с помощью традиционной сенсорной техники.To find the surface temperature of a particular structural element, a temperature sensor would have to be placed in the immediate surroundings of that particular structural element. This is often not possible due to the financial, geometric and functional data of the fan/motor. Accordingly, such states of structural elements as the temperature in a particular place are calculated using a digital twin and an algorithm that takes into account the operating parameters. Surface temperatures can also be recorded using conventional sensor technology.
В одном из примеров осуществления расчет базируется на математической модели, которая, в свою очередь, базируется на уменьшенной связанной модели термомагнитного расчета. Комбинация из цифрового двойника и учитывающего рабочие параметры алгоритма рассчитывает источники тепла, приемники тепла и термическое состояние всей системы, касающейся двигателя вентилятора. Так, с помощью виртуальных датчиков цифрового двойника может определяться температура конструктивных элементов в зависимости от рабочего состояния вентилятора/двигателя и вводиться в учитывающий рабочие параметры алгоритм в качестве рабочего состояния.In one embodiment, the calculation is based on a mathematical model, which in turn is based on a reduced coupled thermomagnetic calculation model. The combination of a digital twin and a performance-based algorithm calculates heat sources, heat sinks and the thermal state of the entire system relating to the fan motor. So, with the help of virtual sensors of the digital twin, the temperature of structural elements can be determined depending on the operating state of the fan / motor and entered into the algorithm that takes into account operating parameters as an operating state.
Как цифровой двойник, включая его виртуальные датчики, так и учитывающий рабочие параметры алгоритм может имплементироваться в уже имеющийся микропроцессор, благодаря чему двигатель или вентилятор наделяется определенным машинным интеллектом.Both a digital twin, including its virtual sensors, and an algorithm that takes into account operating parameters can be implemented in an existing microprocessor, due to which the engine or fan is endowed with a certain machine intelligence.
Рассмотренный ранее способ может относиться ко всем, какие только возможны, рабочим параметрам вентилятора. Применение предлагаемого изобретением способа имеет смысл всегда тогда, когда данные параметры нельзя измерить непосредственно, однако их знание может использоваться для оптимизации работы вентилятора, так, в частности, температура на конкретных местах или, соответственно, конструктивных элементах двигателя или вентилятора.The method discussed earlier can apply to all possible operating parameters of the fan. The use of the method according to the invention always makes sense when these parameters cannot be measured directly, however, their knowledge can be used to optimize the operation of the fan, in particular, the temperature at specific places or, respectively, the structural elements of the motor or fan.
Итак, у электродвигателя или, соответственно, вентилятора или системы вентиляторов есть несколько потенциальных мест конденсации. Поэтому рекомендуется в отношении каждого из возможных мест конденсации рассчитывать или находить соответствующую локальную температуру точки росы, причем, соответственно вышестоящим вариантам осуществления, в соответствующем случае отдельно.So, an electric motor or, respectively, a fan or a fan system has several potential places for condensation. Therefore, it is recommended to calculate or find the corresponding local dew point temperature for each of the possible condensation sites, and, according to the higher embodiments, separately if appropriate.
В принципе, можно измерять температуру точки росы посредством гигрометрических методов. Не в последнюю очередь по причинам площади и расходов это часто невозможно.In principle, it is possible to measure the dew point temperature by means of hygrometric methods. Not least for space and cost reasons, this is often not possible.
Альтернативно предпочтительно находить температуру точки росы опосредованно, а именно, из фактического давления пара, при этом в расчет давления пара включаются зависящее от температуры локальное давление насыщения пара и локальную влажность окружающего воздуха двигателя, вентилятора или группы вентиляторов. При применении с низким/высоким давлением для расчета температуры точки росы могут учитываться предписания для расчета и/или параметры, связанные с давлением.Alternatively, it is preferable to find the dew point temperature indirectly, i.e. from the actual vapor pressure, whereby the temperature-dependent local vapor saturation pressure and the local ambient air humidity of the motor, fan or fan group are included in the vapor pressure calculation. For low/high pressure applications, calculation prescriptions and/or pressure-related parameters can be taken into account for dew point calculation.
Нужная для расчета температура окружающей среды двигателя или вентилятора или группы вентиляторов может измеряться локально посредством датчика температуры непосредственно на месте. Возможно также, чтобы температура окружающей среды двигателя или вентилятора или группы вентиляторов находилась с помощью децентрализованного измерительного блока (вне вентилятора, например, устройство заказчика) и передавалась в блок аналитической обработки. Опосредованное нахождение температуры окружающей среды двигателя или вентилятора или группы вентиляторов (например, например, из таблицы, на основании функции, с помощью модели расчета) также возможно. В частности, релевантным является определение температуры воздуха, который окружает поверхность, подвергающуюся опасности с точки зрения образования конденсата.The ambient temperature of the motor or fan or group of fans required for calculation can be measured locally by means of a temperature sensor directly on site. It is also possible for the ambient temperature of the motor or fan or group of fans to be found by means of a decentralized measuring unit (outside the fan, eg customer device) and transmitted to an analytical processing unit. Indirect determination of the ambient temperature of a motor or a fan or a group of fans (for example, from a table, from a function, from a calculation model, for example) is also possible. In particular, it is relevant to determine the temperature of the air that surrounds the surface endangered by the formation of condensation.
Блок аналитической обработки представляет собой микропроцессор EC-двигателя. Можно также выполнять расчеты вне двигателя на подходящем для этого устройстве (ПЛК, сетевой шлюз, ПК, облако, …).The analytical processing unit is an EC motor microprocessor. It is also possible to perform calculations outside the engine on a suitable device (PLC, gateway, PC, cloud, …).
Влажность окружающего воздуха (степень влажности воздуха, окружающего конструктивный элемент, двигатель или вентилятор или группу вентиляторов) может измеряться посредством датчика влажности, причем этот датчик влажности выборочно интегрирован в двигатель или вентилятор или в группу вентиляторов или выведен из двигателя, вентилятора или группы вентиляторов. Также может осуществляться передача значений от децентрализованного измерительного блока в блок аналитической обработки.The humidity of the ambient air (the degree of humidity of the air surrounding the structural element, motor or fan or group of fans) can be measured by means of a humidity sensor, this humidity sensor being optionally integrated into the motor or fan or group of fans or removed from the engine, fan or group of fans. It is also possible to transfer values from a decentralized measuring unit to an analytical processing unit.
Результатом определения температуры окружающей среды в качестве релевантного параметра является температура T. Результатом определения влажности окружающего воздуха в качестве другого релевантного параметра является относительная влажность
Температура точки росы рассчитывается на отдельных этапах следующим образом:The dew point temperature is calculated in the individual steps as follows:
a. Расчет давления SDD насыщения параa. Steam Saturation Pressure SDD Calculation
Давление насыщения пара вещества является давлением, при котором газообразное агрегатное состояние находится в равновесии с жидким агрегатным состоянием. Оно зависит от температуры и рассчитывается приблизительно по формуле Магнуса:The vapor saturation pressure of a substance is the pressure at which the gaseous aggregate state is in equilibrium with the liquid aggregate state. It depends on temperature and is calculated approximately using the Magnus formula:
Это справедливо в пределах температуры от -45°C до +60°C и покрывает обычную рабочую область EC-двигателя.This is valid from -45°C to +60°C and covers the normal working area of an EC motor.
b. Расчет фактического давления DD параb. Calculation of actual steam pressure DD
Фактическое давление пара является мерой степени влажности воздуха. Относительная влажность
c. Расчет температуры τ точки росыc. Calculation of dew point temperature τ
Температура точки росы является температурой, при которой фактическое давление пара соответствует давлению насыщения пара, то есть при которой относительная влажность воздуха составляет 100%. При опускании температуры поверхности конструктивного элемента и вместе с тем охлаждении примыкающей текучей среды ниже температуры точки росы эта текучая среда является перенасыщенной с точки зрения содержания водяного пара. Поэтому избыточный водяной пар осаждается в виде конденсата на поверхности упомянутого конструктивного элемента.The dew point temperature is the temperature at which the actual vapor pressure corresponds to the vapor saturation pressure, that is, at which the relative humidity of the air is 100%. When the temperature of the surface of the structural element drops and at the same time the adjacent fluid cools below the dew point temperature, this fluid is supersaturated in terms of water vapor content. Therefore, excess water vapor is deposited in the form of condensate on the surface of said structural element.
При этом температура τ точки росы рассчитывается приблизительно следующим образом:In this case, the dew point temperature τ is calculated approximately as follows:
Так как при этом, как и в случае давления насыщения пара, речь идет о приближениях, в литературе можно найти эти формулы и с другими численными значениями, которые, однако, дают сравнимые результаты для соответствующих пределов температуры, для которых они рассчитаны.Since in this case, as in the case of vapor saturation pressure, we are talking about approximations, these formulas can be found in the literature with other numerical values, which, however, give comparable results for the corresponding temperature limits for which they are calculated.
Для случая, когда случай применения представляет собой применение с низким/высоким давлением, при котором нельзя пренебречь обусловленным давлением смещением точки росы, должны учитываться предписания для расчета или параметры, связанные с давлением. В микропроцессоре двигателя давление окружающей среды, поскольку оно приблизительно постоянно, должно сохраняться в памяти как постоянное значение, или находиться динамически с помощью датчика давления.For the case where the application is a low/high pressure application in which the pressure-induced dew point shift cannot be neglected, the calculation prescriptions or pressure-related parameters must be taken into account. In the engine's microprocessor, the ambient pressure, since it is approximately constant, must be stored in memory as a constant value, or found dynamically by means of a pressure transducer.
Контроль температуры критических конструктивных элементов в критических местах является существенной составной частью способа. При этом критические места могут быть зависимы от условий монтажа, например, положения монтажа. Контроль температур конструктивных элементов может осуществляться опосредованно с помощью термической модели, опционально связанной с другими моделями и предписаниями для расчета, которые позволяют оценивать температуры поверхности. Благодаря применению термической модели возможно опосредованное нахождение температур поверхностей. Так регистрируются температуры или другие физические величины двигателя.Controlling the temperature of critical structural elements at critical locations is an essential part of the method. In this case, critical points can be dependent on the installation conditions, for example, the installation position. Temperature control of structural elements can be carried out indirectly by means of a thermal model, optionally linked to other models and analysis prescriptions that allow the estimation of surface temperatures. Through the use of a thermal model, indirect determination of surface temperatures is possible. This is how temperatures or other physical quantities of the engine are recorded.
При определении локальной относительной влажности воздуха может использоваться фактор времени, который учитывает временной сдвиг, когда окружающий двигатель воздух соответствует по относительной влажности воздуха воздуху в фактическом месте измерения. И при этом также возможна соответствующая модель расчета, которая, например, учитывает влияющие факторы, такие как частота вращения двигателя.When determining the local relative humidity of the air, a time factor can be used that takes into account the time shift when the air surrounding the engine corresponds in relative humidity to the air at the actual measurement location. And in this case, a corresponding calculation model is also possible, which, for example, takes into account influencing factors such as engine speed.
Предлагаемый изобретением способ для предотвращения образования конденсата и/или для устранения/для уменьшения конденсата на/в электродвигателях, в частности на/в электродвигателях как составной части вентиляторов или групп вентиляторов включает в себя следующие этапы способа:The method according to the invention for preventing the formation of condensate and/or for eliminating/reducing condensate on/in electric motors, in particular on/in electric motors as part of fans or groups of fans, comprises the following method steps:
- обнаружение предстоящего или уже осуществившегося образования конденсата на или в двигателе и- detection of impending or existing condensation on or in the engine, and
- принятие мер для предотвращения образования конденсата и/или для устранения/для уменьшения конденсата с помощью пассивных или активных мер.- taking measures to prevent the formation of condensate and/or to eliminate/reduce condensate through passive or active measures.
Следовательно, здесь реализованы механизмы защиты, которые могут включать в себя различные меры, например, удаление воздуха/ вентилирование с использованием возможных эффектов вентиляции от вращения ротора двигателя. Альтернативно или дополнительно возможно, чтобы из состояния остановленного двигателя кратковременно запускался двигатель и вместе с тем вентилятор. Также возможно, чтобы эти меры включали в себя адаптацию частоты вращения двигателя при работающем двигателе. Возможны и дополнительные функции обогрева двигателя, после которых путем целенаправленного активирования конструктивных элементов или компонентов двигателя провоцируется локально релевантная мощность потерь. Еще одной подходящей мерой является активный обогрев, причем этот обогрев может касаться двигателя в целом или отдельных компонентов двигателя, где именно следует опасаться образования конденсата.Therefore, protection mechanisms are implemented here, which may include various measures, for example, venting/ventilating using the possible effects of ventilation from the rotation of the motor rotor. Alternatively or additionally, it is possible for the motor and thus the fan to be briefly started from the stopped state of the motor. It is also possible that these measures include adapting the engine speed while the engine is running. Additional motor heating functions are also possible, after which a locally relevant power loss is provoked by targeted activation of structural elements or motor components. Another suitable measure is active heating, which heating can be applied to the engine as a whole or to individual engine components where condensation must be avoided.
Совсем особо предпочтительно, когда перед или вместе с принятием вышеназванных мер генерируется предупреждающее сообщение и посылается в вышестоящую систему. Также предпочтительно сохранение в памяти событий/памяти системы, к которой можно обращаться, в частности, в случае рекламаций. Эта память может представлять собой внутреннюю или внешнюю память событий. Также возможно, чтобы генерированные данные, наряду с памятью, например, через облако передавались в децентрализованное или централизованное вычислительное устройство и память.Very particularly preferably, before or together with the above measures, a warning message is generated and sent to the superior system. Preferably, it is also stored in the event memory/system memory, which can be called upon, in particular in the event of complaints. This memory may be an internal or external event memory. It is also possible that the generated data, along with the memory, is for example transferred via the cloud to a decentralized or centralized computing device and memory.
Также следует указать, что особенно предпочтительно, когда на двигателе или, соответственно, вентиляторе, в релевантных местах/конструктивных элементах, определяются несколько или, соответственно, много локальных температур точки росы, а именно, соответственно в связи с потенциальным местом конденсации. Это позволяет, в зависимости от подвергающегося опасности места конденсации, выбирать оптимум из различных механизмов защиты.It should also be pointed out that it is particularly advantageous if several or, respectively, many local dew point temperatures are determined on the motor or, respectively, the fan, in relevant places/construction elements, namely, respectively, in connection with a potential condensation point. This allows, depending on the endangered place of condensation, to choose the optimum from various protection mechanisms.
В одном из особых вариантов осуществления находится/рассчитывается интенсивность испарения, которая может задавать механизму защиты или, соответственно, соответствующей мере продолжительность соответствующего действия. На основе такой терминированной меры возможна автоматическая работа с использованием предлагаемого изобретением способа.In a particular embodiment, the evaporation rate is found/calculated, which can give the protection mechanism or, respectively, the corresponding measure, the duration of the respective action. On the basis of such a terminated measure, automatic operation is possible using the method according to the invention.
Итак, есть разные возможности выполнить и усовершенствовать идею настоящего изобретения предпочтительным образом. В этой связи, с одной стороны, можно сослаться на пункты формулы изобретения, зависимые от п.1 формулы изобретения, а с другой стороны, на последующее пояснение одного из предпочтительных примеров осуществления изобретения с помощью чертежей. В связи с пояснением этого предпочтительного примера осуществления изобретения с помощью чертежей поясняются также вообще предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования идеи изобретения. На чертежах показано:Thus, there are various possibilities to carry out and improve the idea of the present invention in a preferred manner. In this connection, on the one hand, reference may be made to the claims dependent on
фиг.1: на схематичном виде, в сечении, один из примеров осуществления двигателя, при работе которого может использоваться предлагаемый изобретением способ, иfigure 1: in a schematic view, in section, one of the embodiments of the engine, during which the method proposed by the invention can be used, and
фиг.2: на блок-схеме процесс выполнения предлагаемого изобретением способа с отдельными этапами способа.figure 2: in the block diagram of the process proposed by the invention of the method with the individual steps of the method.
На фиг.1 на чертеже в сечении показан типовой электродвигатель конструкции с внешним ротором, который применяется в качестве узла привода в вентиляторах/группах вентиляторов. Известность таких электродвигателей предполагается, так что детальное описание здесь опускается.Figure 1 is a cross-sectional drawing of a typical external rotor design motor used as a drive assembly in fans/fan groups. The knowledge of such motors is assumed, so a detailed description is omitted here.
Для электродвигателя, выполненного в конструкции с внешним ротором, существенно, что статор 1 расположен вокруг оси 2 двигателя, а ротор 3 вокруг статора 1 с возможностью вращения вокруг него.For an electric motor made in a design with an external rotor, it is essential that the
Статор 1 размещен на опорной трубе 4, которая, вместе с боковой стенкой 5, является частью корпуса 6, который может быть разделен внутри на разные области.The
Ротор 3 окружен стенкой 7, которая вращается вместе с ротором 3. На нем может без возможности вращения устанавливаться не показанная на фиг.1 крыльчатка вентилятора вместе с надлежащими средствами.The
Внутри корпуса 6 предусмотрен микропроцессор 8, от которого наружу из корпуса 6 ведет линия 9 связи.A
Кроме того, внутри корпуса 6 расположен датчик 10, в конкретном случае датчик влажности. Можно также предусмотреть внутри корпуса 6 не показанный датчик температуры.In addition, inside the
Полученные с помощью датчика 10 данные измерений вводятся в микропроцессор 8 и могут по линии 9 связи вводиться во внешнюю электронику или блок аналитической обработки, как это рассмотрено в общей части описания. Кроме того, двигателю по линии 9 связи (проводным или беспроводным путем) могут передаваться данные измерений внешнего измерительного блока, для аналитической обработки их микропроцессором 8. Поскольку внешний блок аналитической обработки применяется для нахождения опасности выпадения росы, он также является тем блоком, который по линии 9 связи включает механизмы защиты. Поток данных первично задуман в направлении двигателя, согласно чему в двигатель, например, вводится внешнее измерение. Можно выполнять обнаружение конденсата и предотвращение конденсата, например, с помощью внешнего устройства (сетевой шлюз, ПЛК, облако и пр.).The measurement data obtained using the
На фиг.2 в виде блок-схемы показан процесс выполнения предлагаемого изобретением способа для обнаружения и предотвращения образования конденсата.FIG. 2 is a flowchart showing a process according to the invention for detecting and preventing condensation.
При этом сначала измеряется или определяется температура окружающей среды контролируемого двигателя/вентилятора или целой группы вентиляторов. Соответственно общему описанию за основу может браться термическая модель с использованием цифрового двойника.In this case, the ambient temperature of the monitored motor/fan or of the whole group of fans is first measured or determined. According to the general description, a thermal model using a digital twin can be taken as a basis.
Определяется влажность окружающего воздуха контролируемого двигателя/вентилятора (или целой группы вентиляторов). После этого осуществляется расчет температуры точки росы или отдельных температур точки росы в критических областях или, соответственно, на критических конструктивных элементах в или на двигателе.The humidity of the ambient air of the controlled motor/fan (or the whole group of fans) is determined. The dew point temperature or individual dew point temperatures are then calculated in critical areas or, respectively, on critical structural elements in or on the engine.
Температуры поверхности отдельных конструктивных элементов двигателя или вентилятора рассчитываются или измеряются. Если температура конструктивного элемента или, соответственно, температура поверхности лежит близко к температуре точки росы или ниже температуры точки росы, может, например, осуществляться запись в память событий, и могут включаться опциональные функции защиты. Если это не так, для предотвращения опускания ниже температуры точки росы, как бы автоматически, может активироваться надлежащая функция защиты.The surface temperatures of individual motor or fan components are calculated or measured. If the temperature of the component or, respectively, the surface temperature lies close to the dew point temperature or below the dew point temperature, an event memory can be written, for example, and optional protection functions can be activated. If this is not the case, an appropriate protection function can be activated to prevent the temperature from dropping below the dew point, as if automatically.
Во избежание повторов в остальном ссылаемся на общее описание, в котором детально рассматривается этот способ.In order to avoid repetitions, in the rest, we refer to the general description, which discusses this method in detail.
В отношении других предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением теории во избежание повторов ссылаемся на общую часть описания, а также на прилагаемые пункты формулы изобретения.With regard to other preferred embodiments of the theory proposed by the invention, in order to avoid repetition, we refer to the general part of the description, as well as to the attached claims.
Наконец, следует особо указать, что описанный выше пример осуществления предлагаемой изобретением теории служит только для рассмотрения заявленной теории, однако не ограничивает ее этим примером осуществления.Finally, it should be specifically noted that the above-described embodiment of the theory proposed by the invention serves only to consider the claimed theory, but does not limit it to this embodiment.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙLIST OF REFERENCES
1 Статор1 Stator
2 Ось двигателя2 axis motor
3 Ротор3 Rotor
4 Опорная труба4 Support pipe
5 Стенка (статора)5 Wall (stator)
6 Корпус6 Corps
7 Стенка (ротора)7 Wall (rotor)
8 Микропроцессор8 Microprocessor
9 Линия связи9 Communication line
10 Датчик, датчик влажности10 Sensor, humidity sensor
Claims (26)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018217429.6 | 2018-10-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021110908A RU2021110908A (en) | 2022-11-14 |
| RU2788919C2 true RU2788919C2 (en) | 2023-01-25 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814646C1 (en) * | 2023-07-24 | 2024-03-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | All-purpose device for creating, measuring, monitoring and accounting for the degree of influence of humidity on air suspension components with the ability to detect the formation of condensation on the actuators |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1115028A1 (en) * | 1982-02-25 | 1984-09-23 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией | Device for maintaining humidity of air in sealed chamber |
| DE10004188A1 (en) * | 2000-02-01 | 2001-08-09 | Siemens Ag | Electric drive arrangement with at least one electric machine - has data on electric machine revs, air humidity, and volume flow-rate of cooling medium, transmitted to control device for setting up optimal thermal state for drive |
| RU2223203C1 (en) * | 2002-11-28 | 2004-02-10 | ОАО "Санкт-Петербургская авиаремонтная компания" (СПАРК) | Helicopter saloon air-conditioning system |
| US7312593B1 (en) * | 2006-08-21 | 2007-12-25 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Thermal regulation of AC drive |
| EP1959532A1 (en) * | 2007-02-16 | 2008-08-20 | Abb Research Ltd. | Sensor-free temperature monitoring of an industrial robot motor |
| DE102016215440A1 (en) * | 2016-08-18 | 2018-02-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for online tracking of the thermal load of an electric motor |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1115028A1 (en) * | 1982-02-25 | 1984-09-23 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией | Device for maintaining humidity of air in sealed chamber |
| DE10004188A1 (en) * | 2000-02-01 | 2001-08-09 | Siemens Ag | Electric drive arrangement with at least one electric machine - has data on electric machine revs, air humidity, and volume flow-rate of cooling medium, transmitted to control device for setting up optimal thermal state for drive |
| RU2223203C1 (en) * | 2002-11-28 | 2004-02-10 | ОАО "Санкт-Петербургская авиаремонтная компания" (СПАРК) | Helicopter saloon air-conditioning system |
| US7312593B1 (en) * | 2006-08-21 | 2007-12-25 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Thermal regulation of AC drive |
| EP1959532A1 (en) * | 2007-02-16 | 2008-08-20 | Abb Research Ltd. | Sensor-free temperature monitoring of an industrial robot motor |
| DE102016215440A1 (en) * | 2016-08-18 | 2018-02-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for online tracking of the thermal load of an electric motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2814646C1 (en) * | 2023-07-24 | 2024-03-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | All-purpose device for creating, measuring, monitoring and accounting for the degree of influence of humidity on air suspension components with the ability to detect the formation of condensation on the actuators |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107255341B (en) | Control method, control device, air conditioner, and computer-readable storage medium | |
| US10422332B2 (en) | Intelligent pump monitoring and control system | |
| BE1025416B1 (en) | Method for performing a self-diagnosis of sensors for measuring the temperature of the windings of an electric motor. | |
| JP2018001997A (en) | Device for determining air brake system abnormality, air brake system, method for determining air brake system abnormality and program | |
| JP2020176555A (en) | Vacuum pump system | |
| RU2788919C2 (en) | Method for detection of forthcoming or already realized formation of condensate on/in electric engines and method for prevention of corresponding formation of condensate and/or for elimination/for reduction in condensate on/in electric engines | |
| JP4602885B2 (en) | Pump test device, pump operation support device, and pump bearing temperature calculation device | |
| JP4565282B2 (en) | Surge detection method for centrifugal compressor | |
| JP4763713B2 (en) | Sliding mode method for predictive diagnosis | |
| US11881802B2 (en) | Method for detecting condensate formation which is imminent or has already taken place on/in electric motors, and method for avoiding corresponding condensate formation and/or for eliminating/reducing condensate on/in electric motors | |
| CN112384702B (en) | Method for determining a fluid delivery variable | |
| KR20190022818A (en) | Compressor surge protection under humid gas conditions | |
| US10705517B1 (en) | Equipment monitoring system | |
| JP6592073B2 (en) | Equipment control device | |
| JP2017181003A (en) | Ventilation device and calculation method | |
| KR20200056996A (en) | Method and apparatus for controlling heating element for heating sensor element of vehicle air mass sensor, and vehicle air mass sensor | |
| JP6835373B1 (en) | Drain amount measurement system generated in compressed pneumatic circuit | |
| US11955847B2 (en) | Electric motor with service life estimating unit and ventilator with corresponding electric motor | |
| JP3569702B2 (en) | DC fan motor with constant air volume control | |
| RU2021110908A (en) | METHOD FOR DETECTING UPCOMING OR ALREADY EXISTING CONDENSATE FORMATION ON/IN ELECTRIC MOTORS AND METHOD FOR PREVENTING CORRECT CONDENSATE FORMATION AND/OR TO ELIMINATE/REDUCE CONDENSATE ON/IN ELECTRIC MOTORS | |
| CN114008913A (en) | Method for determining the state of an electric motor, corresponding electric motor and fan | |
| JP2711062B2 (en) | Gas turbine equipment | |
| KR20200072917A (en) | System for monitoring fan using remote control and method therefor | |
| JP2015017853A (en) | Dew condensation detecting apparatus and equipment | |
| RU2815737C2 (en) | Method for determining state of electric motor and corresponding electric motor, as well as fan |