Діагностування асинхронних двигунів із використанням аналізу споживаної потужності

Abstract

У сучасних економічних умовах одним з ефективних засобів скорочення експлуатаційних витрат для виробничих підприємств є вдосконалення організації експлуатації та технічного обслуговування обладнання. Найбільш масово на підприємствах використовують електромеханічні системи, обладнані асинхронними двигунами (АД), які споживають близько 60 % електроенергії. Більшість АД в Україні було введено в експлуатацію 30–40 років тому. За цей період вони неодноразово проходили процедури планового та позапланового ремонту, у результаті чого істотно змінювали свої характеристики порівняно з проектними. У той же час, якість виготовлення, складання та експлуатації нових АД не завжди є високою. Таким чином, постає задача діагностики АД з метою виявлення наявних пошкоджень та ступеня їх розвитку, що надає можливість виведення АД у ремонт за фактичним станом, та є шляхом оптимізації використання виробничого обладнання. Серед поширених методів оцінювання поточного технічного стану і діагностики АД виділяють систему планово-попереджувальних ремонтів (ППР), що вимагає виведення устаткування з виробничого процесу і часткового розбирання обладнання; вібродіагностику, що потребує використання відносно дорогого обладнання; аналіз спектра струмів. Останні два підходи є більш перспективними, оскільки дозволяють виконувати діагностику безпосередньо у виробничому процесі. Проте більшість з розроблених методів застосовуються для машин або великої потужності, або спеціального призначення, і потребують використання дорогого діагностичного обладнання. При цьому залишається проблема діагностики та визначення поточного технічного стану АД малої та середньої потужності, коли неможливо або недоцільно встановлювати дороге обладнання. Цю проблему можна розв’язати при виконанні діагностики за аналізом енергетичних процесів, які відбуваються під час роботи двигуна. Характеристикою цих процесів є сигнал потужності, що розраховується на основі миттєвих значень струмів і напруг. Необхідно зазначити, що поширення керованого електропривода з різноманітними перетворювачами призводить до певної зміни форми напруги живлення. Тому для адекватного оцінювання режимів роботи і діагностики АД необхідно враховувати вплив якості параметрів мережі живлення на зміну режимів роботи двигуна. Це дозволить визначати дефекти, що зароджуються, без виведення машини з виробничого процесу. Зважаючи на вищесказане, актуальною є задача розробки нових методів діагностики АД, основаних на аналізі енергетичних процесів у двигуні, які не вимагають виведення обладнання з виробничого процесу, потребують мінімальних матеріальних затрат на впровадження та можуть бути застосовані для АД малої та середньої потужності. Аналіз спектра сигналу потужності дозволяє уникнути недоліків притаманним іншим методам, оскільки враховує властивості як сигналу струму так і сигналу напруги. При цьому можна встановити відповідність між спектрами потужності та вібрацій. Це дозволить розробити недорогий та надійний метод діагностики АД, який можна застосовувати для машин, що працюють в умовах неякісного живлення. Цей метод дозволяє як діагностувати наявність певного пошкодження, так і визначення рівня пошкодження за аналізом значення відповідної гармонійної складової. Мета роботи – удосконалення методів діагностики дефектів та оцінювання загального технічного стану АД шляхом аналізу сигналу споживаної потужності. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання: – теоретично обґрунтувати застосування аналізу сигналу споживаної потужності для задач діагностики асинхронних двигунів;. – провести математичне моделювання режимів роботи АД для виявлення діагностичних ознак найбільш розповсюджених дефектів; – розробити методику діагностики дефектів АД, оцінювання ступеня їх розвитку та працездатності двигуна у поточних експлуатаційних режимах Об’єкт дослідження – процеси перетворення енергії в асинхронному двигуні. Предмет дослідження – діагностичні ознаки сигналу споживаної потужності для виявлення дефектів АД.