RU91631U1

RU91631U1 - MOTOR INSULATION CONTROL DEVICE

Info

Publication number: RU91631U1
Application number: RU2009136880/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Киянов; Олег Викторович Крюков; Пётр Алексеевич Захаров; Сергей Александрович Бабичев; Анна Юрьевна Сыса
Original assignee: ООО "Интермодуль"
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2010-02-20

Abstract

Устройство для контроля изоляции электродвигателя, содержащее датчики параметров, модуль формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха, отличающееся тем, что в устройство введены модуль on-line контроля частичных разрядов, модуль формирования сигналов температуры, промышленный компьютер и датчики частичных разрядов, высокочастотного сигнала частичных разрядов, температуры меди, стали и охлаждающего воздуха электродвигателя, трансформаторы тока и напряжения, при этом выход датчика частичных разрядов подключен к первому входу модуля on-line контроля частичных разрядов, ко второму входу подключен выход датчика высокочастотного сигнала частичных разрядов, выход модуля on-line контроля частичных разрядов подключен к первому входу промышленного компьютера, выходы датчиков температуры меди и стали подключены к первому входу модуля формирования сигналов температуры, ко второму входу подключен выход датчика охлаждающего воздуха, выход модуля формирования сигналов температуры подключен ко второму входу промышленного компьютера, к первому и второму входам модуля формирования сигналов напряжения и тока подключена обмотка статора электродвигателя через трансформаторы напряжения и тока, к третьему и четвертому входам подключены выходы датчиков напряжения и тока электродвигателя, выход модуля формирования сигналов напряжения и тока подключен к третьему входу промышленного компьютера.A device for monitoring the insulation of an electric motor, containing parameter sensors, a module for generating voltage and current signals, means for supplying cooling air, characterized in that the device includes an on-line module for monitoring partial discharges, a module for generating temperature signals, an industrial computer and sensors for partial discharges, high-frequency signal of partial discharges, temperature of copper, steel and cooling air of the electric motor, current and voltage transformers, while the output of the sensor of partial discharges under It is connected to the first input of the on-line partial discharge control module, the output of the high-frequency partial discharge signal sensor is connected to the second input, the output of the on-line partial discharge control module is connected to the first input of the industrial computer, the outputs of the copper and steel temperature sensors are connected to the first input of the formation module temperature signals, the output of the cooling air sensor is connected to the second input, the output of the temperature signal generation module is connected to the second input of the industrial computer, to the first and second the stator winding of the electric motor through voltage and current transformers is connected to the inputs of the voltage and current signal generation module, the outputs of the voltage and current sensors of the electric motor are connected to the third and fourth inputs, the output of the voltage and current signal generation module is connected to the third input of the industrial computer.

Description

Полезная модель «устройство для контроля изоляции электродвигателя» относится к электротехнике, конкретнее, к диагностике состояния изоляции электродвигателей и может быть использована на промышленных предприятиях с целью уменьшения аварийных режимов двигателей, например, на компрессорных станциях магистрального газопровода.The utility model “device for monitoring the insulation of the electric motor” relates to electrical engineering, and more specifically, to the diagnosis of the state of insulation of electric motors and can be used at industrial enterprises in order to reduce the emergency conditions of engines, for example, at compressor stations of the main gas pipeline.

Правила эксплуатации регламентируют осуществлять контроль работоспособности, надежности и безопасности оборудования компрессорных станций (КС) с помощью технических и программных средств мониторинга и диагностики. Они должны с требуемой достоверностью производить оценку технического состояния оборудования КС и прогнозировать его изменение не менее чем за период до следующего проведения измерений. Установка систем мониторинга и диагностики должна обеспечиваться при новом строительстве и реноваций КС, а также в процессе модернизации эксплуатируемых КС. Вводимые в эксплуатацию полнофункциональные системы должны обеспечивать работу с учетом реального фактического состояния каждого вида, типа и конкретного объекта диагностируемого оборудования.The operating rules regulate the monitoring of the operability, reliability and safety of compressor station equipment (CS) using technical and software tools for monitoring and diagnostics. They must, with the required reliability, evaluate the technical condition of the equipment of the compressor station and predict its change no less than the period before the next measurement. Installation of monitoring and diagnostic systems should be provided during new construction and renovations of the compressor stations, as well as in the process of modernization of the operating compressor stations. The fully functional systems put into operation should ensure operation taking into account the real actual state of each type, type and specific object of the diagnosed equipment.

Известно решение по патенту РФ №2028639 G01R 31/12 (опубл. 09.02.1995). Устройство для контроля изоляции электродвигателя, содержащее датчики параметров, модуль формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха. Устройство содержит модель обмотки, уложенную параллельно с основной контролируемой обмоткой электродвигателя, индикаторное устройство и источник питания, устройство осуществляет диагностику изоляции, учитывая величину напряжения и тока в контролируемой обмотке.A known solution to the patent of the Russian Federation No. 2028639 G01R 31/12 (publ. 09.02.1995). A device for monitoring the insulation of an electric motor, containing parameter sensors, a module for generating voltage and current signals, means for supplying cooling air. The device contains a winding model laid in parallel with the main controlled motor winding, an indicator device and a power source, the device carries out insulation diagnostics, taking into account the magnitude of the voltage and current in the controlled winding.

Однако данная система не учитывает влияние на обмотку частичных разрядов, что снижает надежность, не позволяет анализировать режимы работы электродвигателя, не обеспечивает функций автоматического управления, контроля и защиты.However, this system does not take into account the effect of partial discharges on the winding, which reduces reliability, does not allow analysis of the motor operation modes, and does not provide automatic control, monitoring, and protection functions.

Решаемая задача от использования полезной модели - обеспечение длительной безаварийной работы электродвигателя.The problem to be solved from the use of the utility model is to ensure long trouble-free operation of the electric motor.

Технический результат - энергетическая эффективность и безопасность эксплуатации сложного и дорогостоящего технологического оборудования.EFFECT: energy efficiency and safe operation of complex and expensive technological equipment.

Указанный результат достигается тем, что в устройство контроля изоляции электродвигателя, содержащее датчики параметров, модуль формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха, введены модуль on-line контроля частичных разрядов, модуль формирования сигналов температуры, промышленный компьютер и датчики: частичных разрядов, высокочастотного сигнала частичных разрядов, температуры меди, стали и охлаждающего воздуха электродвигателя, трансформаторы тока и напряжения, при этом выход датчика частичных разрядов подключен к первому входу модуля on-line контроля частичных разрядов, ко второму входу подключен выход датчика высокочастотного сигнала частичных разрядов, выход модуля on-line контроля частичных разрядов подключен к первому входу промышленного компьютера, выходы датчиков температуры меди и стали подключены к первому входу модуля формирования сигналов температуры, ко второму входу подключен выход датчика охлаждающего воздуха, выход модуля формирования сигналов температуры подключен ко второму входу промышленного компьютера, к первому и второму входу модуля формирования сигналов напряжения и тока подключена обмотка статора электродвигателя через трансформаторы напряжения и тока, к третьему и четвертому входу подключены выходы датчиков напряжения и тока электродвигателя, выход модуля формирования сигналов напряжения и тока подключен к третьему входу промышленного компьютера.The indicated result is achieved by the fact that an on-line control module for partial discharges, a module for generating signals of temperature, an industrial computer and sensors for partial discharges, are introduced into the motor insulation monitoring device, which contains parameter sensors, a module for generating voltage and current signals, means for supplying cooling air, high-frequency signal of partial discharges, temperature of copper, steel and cooling air of the electric motor, current and voltage transformers, while the output of the partial discharge sensor connected to the first input of the on-line partial discharge control module, the output of the high-frequency partial discharge signal sensor is connected to the second input, the output of the on-line partial discharge control module is connected to the first input of the industrial computer, the outputs of the copper and steel temperature sensors are connected to the first input of the formation module temperature signals, the output of the cooling air sensor is connected to the second input, the output of the temperature signal generation module is connected to the second input of the industrial computer, to the first and toromu entry module generating a voltage and current signals of the motor stator winding connected through a voltage and current transformers, to the third and fourth input connected to outputs of the voltage sensor and motor current, the output voltage generation unit and current signals is connected to a third input of the industrial computer.

Устройство контроля изоляции электродвигателя, содержащее электродвигатель 1, датчики параметров, модуль 2 формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха отличающееся тем, что в устройство введены модуль 3 on-line контроля частичных разрядов, модуль 4 формирования сигналов температуры, промышленный компьютер 5 и датчики: частичных разрядов 6, высокочастотного сигнала частичных разрядов 7, температуры меди, стали и охлаждающего воздуха электродвигателя, трансформаторы тока 8 и напряжения 9. При этом выход датчика частичных разрядов 7 подключен к первому входу модуля 3 on-line контроля частичных разрядов. Ко второму входу подключен выход датчика 7 высокочастотного сигнала частичных разрядов. Выход модуля 3 on-line контроля частичных разрядов подключен к первому входу промышленного компьютера 5. Выходы датчиков температуры меди и стали подключены к первому входу модуля 4 формирования сигналов температуры. Ко второму входу подключен выход датчика охлаждающего воздуха. Выход модуля 4 формирования сигналов температуры подключен ко второму входу промышленного компьютера 5. К первому и второму входу модуля 2 формирования сигналов напряжения и тока подключена обмотка статора электродвигателя 1 через трансформаторы напряжения 9 и тока 8. К третьему и четвертому входу подключены выходы датчиков напряжения и тока электродвигателя. Выход модуля 2 формирования сигналов напряжения и тока подключен к третьему входу промышленного компьютера 5.An electric motor insulation monitoring device comprising an electric motor 1, parameter sensors, a voltage and current signal generation module 2, cooling air supply means, characterized in that the on-line partial discharge control module 3, a temperature signal generation module 4, an industrial computer 5 and sensors: partial discharges 6, high-frequency signal of partial discharges 7, temperature of copper, steel and cooling air of the electric motor, current transformers 8 and voltage 9. The output sensor PD 7 connected to the first input unit 3, on-line monitoring of partial discharges. The output of the sensor 7 of the high-frequency signal of partial discharges is connected to the second input. The output of the partial discharge control module 3 on-line is connected to the first input of the industrial computer 5. The outputs of the copper and steel temperature sensors are connected to the first input of the temperature signal generation module 4. The output of the cooling air sensor is connected to the second input. The output of the temperature signal generation module 4 is connected to the second input of the industrial computer 5. The stator winding of the electric motor 1 is connected to the first and second input of the voltage and current signal generation module 2 through voltage transformers 9 and current 8. The outputs of the voltage and current sensors are connected to the third and fourth input electric motor. The output of the module 2 for generating voltage and current signals is connected to the third input of the industrial computer 5.

Устройство работает следующим образом: на первом этапе проверяется условие, при котором температура стали должна быть больше температуры меди, сигналы температура меди, температура стали, температура охлажденного воздуха поступают с датчиков, находящихся внутри электродвигателя на модуль 4 формирования сигналов температуры меди, стали и охлажденного воздуха. Если температура меди выше, следующее условие - превышает ли текущее значение температуры меди значение предшествующего замера за установленный период интегрирования. Промышленным компьютером 5 определяется тенденция увеличения температуры. Если такая тенденция прослеживается, далее выполняется анализ других факторов с целью определения причин нагрева. В первую очередь проводится анализ токовой нагрузки с учетом тепловой инерции обмотки. Если причина увеличения температуры меди связана с увеличением тока, то алгоритм проверяет, не связано ли увеличение тока с уменьшением напряжения питания.The device operates as follows: at the first stage, the condition is checked under which the steel temperature should be higher than the copper temperature, the copper temperature signals, the steel temperature, the temperature of the cooled air are received from the sensors inside the electric motor to the module 4 for generating signals of the temperature of copper, steel and cooled air . If the copper temperature is higher, the next condition is whether the current value of the copper temperature exceeds the value of the previous measurement for the set integration period. Industrial computer 5 determines the trend of increasing temperature. If this trend is observed, then an analysis of other factors is carried out to determine the causes of heating. First of all, the analysis of the current load is carried out taking into account the thermal inertia of the winding. If the reason for the increase in copper temperature is associated with an increase in current, the algorithm checks if the increase in current is not connected with a decrease in the supply voltage.

Сигналы напряжений и токов сети и двигателя поступают на модуль 2 формирования сигналов тока и напряжения через трансформаторы 8 и 9 тока и напряжения соответственно.The voltage and current signals of the network and the motor are supplied to the module 2 for generating current and voltage signals through transformers 8 and 9 of current and voltage, respectively.

С помощью модуля 3 on-line контроля частичных разрядов поступают сигналы величины тока, образуемого частичными разрядами и величины электромагнитного импульса от разряда частичного разряда, осуществляется контроль состояния высоковольтной изоляции.Using the module 3 on-line control of partial discharges, signals of the magnitude of the current generated by the partial discharges and the magnitude of the electromagnetic pulse from the partial discharge discharge are received, and the state of the high-voltage insulation is monitored.

Если причина увеличения тока не связана с напряжением питания, следующим шагом осуществляется проверка увеличения потребляемой электродвигателем мощности, которая подсчитывается промышленным компьютером. Цикл контроля тенденций изменения параметров замыкается на определенном значении превышения температуры охлаждающего воздуха над температурой обмотки, после чего выдается аварийный сигнал. При определении тенденции к превышению температуры в стали над температурой в меди, алгоритм устанавливает причину нагрева. При обнаружении несоответствия установленных алгоритмов условий взаимодействия параметров, выдается предупреждение о неисправности в системе охлаждения.If the reason for the increase in current is not related to the supply voltage, the next step is to check the increase in power consumed by the electric motor, which is calculated by an industrial computer. The cycle of monitoring the trends of changes in parameters is closed at a certain value when the temperature of the cooling air exceeds the temperature of the winding, after which an alarm is issued. When determining the tendency for the temperature in steel to exceed the temperature in copper, the algorithm determines the cause of the heating. If a mismatch of the established algorithms for the conditions of interaction of the parameters is detected, a warning about a malfunction in the cooling system is issued.

Подобные алгоритмы разработаны и для других параметров мониторинга статорной обмотки электродвигателя, которые обрабатываются промышленным компьютером.Similar algorithms have been developed for other parameters of monitoring the stator winding of an electric motor, which are processed by an industrial computer.

Claims

A device for monitoring the insulation of an electric motor, containing parameter sensors, a module for generating voltage and current signals, means for supplying cooling air, characterized in that the device includes an on-line module for monitoring partial discharges, a module for generating temperature signals, an industrial computer and sensors for partial discharges, high-frequency signal of partial discharges, temperature of copper, steel and cooling air of the electric motor, current and voltage transformers, while the output of the sensor of partial discharges under It is connected to the first input of the on-line partial discharge control module, the output of the high-frequency partial discharge signal sensor is connected to the second input, the output of the on-line partial discharge control module is connected to the first input of the industrial computer, the outputs of the copper and steel temperature sensors are connected to the first input of the formation module temperature signals, the output of the cooling air sensor is connected to the second input, the output of the temperature signal generation module is connected to the second input of the industrial computer, to the first and second the stator winding of the electric motor through voltage and current transformers is connected to the inputs of the voltage and current signal generation module, the outputs of the voltage and current sensors of the electric motor are connected to the third and fourth inputs, the output of the voltage and current signal generation module is connected to the third input of the industrial computer.