SK7767Y1 - Systém na určovanie životnosti elektromotorov - Google Patents

Abstract

Systém na určovanie životnosti elektromotorov obsahuje elektromotor (3), ktorý je pohonom mechanického zariadenia (4) a je pripojený na menič elektromotora (3), ktorý je pripojený na menič (2) frekvencie na napájanie elektromotora (3), na ktorý je pripojený riadiaci modul (1), ďalej je k elektromotoru (3) pripojený snímač (5) teploty pracovného vinutia elektromotora (3), snímač (6) elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora (3), snímač (7) elektrického prúdu pracovného vinutia elektromotora (3), komponent (8) na snímanie vibrácií elektromotora (3) a snímač (9) teploty ložísk elektromotora (3), ktorý je spolu so snímačom (7) prúdu pracovného vinutia elektromotora (3) a komponentom (8) na snímanie vibrácií elektromotora (3) pripojený k modulu (12) identifikácie zmeny sledovaných parametrov, ktorý je pripojený na modul (13) na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora (3), kde je pripojený aj modul (11) určovania technického stavu elektromotora (3), ku ktorému je pripojený snímač (7) elektrického prúdu pracovného vinutia elektromotora (3), komponent (8) na snímanie vibrácií elektromotora (3), snímač (9) teploty ložísk elektromotora (3), riadiaci modul (1) a vyhodnocovacia jednotka (10) elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora (3), na ktorú je pripojený snímač (5) teploty pracovného vinutia elektromotora (3), snímač (6) elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora (3) a riadiaci modul (1), na ktorý je pripojený modul (13) na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora (3).

Description

Systém patrí do oblasti strojárstva, výrobnej techniky, pohonov.

Technické riešenie sa zaoberá novým systémom na kontinuálne určovanie spoľahlivosti prevádzky a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotorov. Podstatu technického riešenia je možné využiť všade tam, kde k hriadeľu elektromotora je pripojené ďalšie mechanické zariadenie.

Doterajší stav techniky

Z dostupných informácií sú známe dve odlišné zariadenia, ktoré zaznamenávajú buď zmenu vibrácií celého elektromotora, alebo veľkosť izolačného odporu vinutia.

V prvom prípade priebeh vibrácií je zaznamenávaný na PC cez analógovo-číslicový prevodník. Prax ukázala, že presnosť určenia spoľahlivej prevádzky a životnosti je na základe tejto metódy veľmi nízka.

V druhom prípade je nedostatkom to, že je zaznamenávaný iba jediný parameter (izolačný odpor vinutia), na základe ktorého nie je možné určiť ďalšie možné poruchy negatívne ovplyvňujúce spoľahlivosť prevádzky a životnosť elektromotora.

Jediné informácie súvisiace s nedostatkami, životnosťou a prevádzkovou spoľahlivosťou elektromotorov sú na stránke:

alebo b2£/ÔKW3LSTrojesunecha»izäci^^

Podstata technického riešenia

Princíp technického riešenia je orientovaný na presnejšie určovanie spoľahlivosti prevádzky a životnosti elektromotorov na základe viacerých parametrov, ktorých hodnoty sa získajú ich nezávislým meraním v reálnom čase. Paralelne je realizovaný on-line výpočet gradientu zmeny týchto technických parametrov, ktoré sú ekvivalentné stupňu opotrebenia sledovaného elektromotora.

Funkciu technického riešenia možno opísať takto:

Na elektromotore je umiestnený snímač elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora, snímač elektrického prúdu pracovného vinutia elektromotora, komponent na snímanie vibrácií elektromotora, v blízkosti ložísk rotora snímač teploty ložísk rotora a snímač teploty pracovného vinutia elektromotora. Súčasne je použitá vyhodnocovacia jednotka elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora, ktorá spracúva signál zo snímača elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora a zo snímača teploty pracovného vinutia elektromotora, modul identifikácie zmeny sledovaných parametrov v danom období, modul určovania technického stavu elektromotora a modul na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora.

Systém na určovanie spoľahlivosti prevádzky a životnosti elektromotorov zaznamenáva:

1. elektrický odpor pracovného vinutia,

2. okamžitú hodnotu elektrického prúdu pracovného vinutia,

3. vibrácie ložísk rotora,

4. teplotu ložísk rotora,

5. teplotu pracovného vinutia elektromotora.

Na základe súboru hodnôt týchto parametrov systém vypočíta:

1. zmeny diagnostikovaných parametrov,

2. identifikáciu technického stavu,

3. predpokladanú zostatkovú životnosť elektromotora.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na priloženom obrázku 1 je zakreslená bloková schéma vyvinutého systému na určovanie spoľahlivosti prevádzky a životnosti elektromotorov.

SK 7767 Yl

Príklady uskutočnenia

Systém na určovanie životnosti elektromotorov pozostáva z riadiaceho modulu í, ktorý riadi meranie technického stavu a zostatkovej životnosti elektromotora 3 a ktorý využíva spätnú väzbu z modulu 13 na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora 3 a riadi menič 2 frekvencie na napájanie elektromotora 3, pričom z neho využíva aj spätnú väzbu. Riadiaci modul 1 obsahuje programovateľný riadiaci systém s mikroprocesorom. Menič 2 frekvencie je spojený s elektromotorom 3. Elektromotor 3 mení elektrickú energiu na mechanickú energiu a tak pôsobí na mechanické zariadenie 4 pripojené k hriadeľu elektromotora 3. Mechanické zariadenie 4 môže byť napr. priemyselný dopravník, vŕtací stroj, baliaci stroj alebo iné mechanické zariadenie používané v priemysle, ktoré je poháňané elektromotorom 3. Snímač 6 elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora 3 meria odpor pracovného vinutia elektromotora 3 vtedy, keď na vinutie nie je pripojený výstup meniča 2 frekvencie na napájanie elektromotora 3. Snímač 7 elektrického prúdu pracovného vinutia elektromotora 3 meria okamžitú hodnotu elektrického prúdu pretekajúceho pracovným vinutím elektromotora 3 vtedy, keď elektromotor 3 je napájaný z meniča 2 frekvencie na napájanie elektromotora 3. Na meranie oteplenia pracovného vinutia elektromotora 3 je použitý snímač 5 teploty pracovného vinutia elektromotora 3. Komponent 8 na snímanie vibrácií elektromotora 3 zaznamenáva vibrácie elektromotora 3 v blízkosti ložísk rotora a snímač 9 teploty ložísk rotora meria teplotu elektromotora 3 v blízkosti ložísk rotora.

Riadiaci modul X riadi proces určovania skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti riadením meniča 2 frekvencie na napájanie elektromotora 3 aj na základe údajov z modulu 13 na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora 3 a údajov z meniča 2 frekvencie na napájanie elektromotora 3. Zabezpečuje meranie elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora 3 snímačom 6 elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora 3 vtedy, keď je v pokoji a na jeho pracovné vinutie nie je pripojený menič 2 frekvencie na napájanie elektromotora 3. Riadiaci modul X zabezpečuje meranie prúdu snímačom 7 elektrického prúdu pracovného vinutia elektromotora 3 vtedy, keď je na jeho pracovné vinutie pripojený výstup meniča 2 frekvencie na napájanie elektromotora 3. Vyhodnocovacia jednotka 10 elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora 3 na základe údajov zo snímača 5 teploty pracovného vinutia elektromotora 3 a snímača 6 elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora 3 generuje dáta pre modul 11 určovania technického stavu elektromotora 3. Modul 12 identifikácie zmeny sledovaných parametrov v danom období zaznamenáva zmeny diagnostikovaných parametrov (prúd pracovným vinutím elektromotora 3, vibrácie a teplota v oblasti ložísk elektromotora 3) za dané časové obdobie. Modul XX určovania technického stavu elektromotora 3 určuje jeho technický stav v pracovnom režime na základe údajov z vyhodnocovacej jednotky 10 elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora 3, snímača 7 elektrického prúdu pracovného vinutia elektromotora 3, komponentu 8 na snímanie vibrácií elektromotora 3 a snímača 9 teploty ložísk rotora.

Modul 13 na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora 3 určuje predpokladanú zostávajúcu životnosť na základe analýzy informácií z modulu 11 určovania technického stavu elektromotora 3 a modulu 12 identifikácie zmeny sledovaných parametrov v danom období.

Ak dáta neobsahujú skokové zmeny za určený časový interval a nepresahujú stanovené limity pre elektromotor 3, tak zariadenie pokračuje v prevádzke v normálnom režime a v module 13 na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora 3 sa zobrazuje informácia o predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora 3. V opačnom prípade riadiaci modul X na základe informácie z modulu 13 na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora 3 zastaví jeho prevádzku.

Priemyselná využiteľnosť

Využitie navrhovaného technického riešenia umožňuje zvýšenie presnosti určovania spoľahlivosti prevádzky a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotorov.

Uvedené zariadenie je možné využiť nielen v strojárskom priemysle, ale všade tam, kde elektromotor slúži ako pohonná jednotka pracovného stroja. Zvýši sa tým spoľahlivosť strojov elektrickým pohonom vo všetkých zariadeniach nielen v strojárskom priemysle, ale aj v potravinárskom odvetví.

Výsledky efektu systému na určovanie životnosti elektromotorov sú čiastkovým výstupom projektu VEGA MS SR No. 1/0367/15 a boli využité v technológii Centra excelentnosti 5-osového obrábania ITMS 26220120013 na Materiálovotechnologickej fakulte so sídlom v Trnave, Slovenskej technickej univerzity v Bratislave.

Claims (1)

1. Systém na určovanie životnosti elektromotorov, vyznačujúci sa tým, že elektromotor (3), ktorý je pohonom mechanického zariadenia (4), je pripojený na menič (2) frekvencie na napájanie elektromo5 tora (3), na ktorý je pripojený riadiaci modul (1), ďalej je k elektromotoru (3) pripojený snímač (5) teploty pracovného vinutia elektromotora (3), snímač (6) elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora (3), snímač (7) elektrického prúdu pracovného vinutia elektromotora (3), komponent (8) na snímanie vibrácií elektromotora (3) a snímač (9) teploty ložísk elektromotora (3), ktorý je spolu so snímačom (7) prúdu pracovného vinutia elektromotora (3) a komponentom (8) na snímanie vibrácií elektromotora (3) pripojený

   10 k modulu (12) identifikácie zmeny sledovaných parametrov, ktorý je pripojený na modul (13) na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora (3), kde je pripojený aj modul (11) určovania technického stavu elektromotora (3), ku ktorému je pripojený snímač (7) elektrického prúdu pracovného vinutia elektromotora (3), komponent (8) na snímanie vibrácií elektromotora (3), snímač (9) teploty ložísk elektromotora (3), riadiaci modul (1) a vyhodnocovacia jednotku (10) elektrického od15 póru pracovného vinutia elektromotora (3), na ktorú je pripojený snímač (5) teploty pracovného vinutia elektromotora (3), snímač (6) elektrického odporu pracovného vinutia elektromotora (3) a riadiaci modul (1), na ktorý je pripojený modul (13) na určenie skutočného technického stavu a predpokladanej zostatkovej životnosti elektromotora (3).