способ диагностирования электрооборудования

Формула изобретения

Способ диагностирования электрооборудования, например электродвигателей, размещенных в неразборных корпусах, заключающийся в сравнении "портретов" внешних электромагнитных полей - исходного и полученного в процессе эксплуатации, отличающийся тем, что техническое состояние работающего электродвигателя определяют непосредственно по "портрету" внешнего низкочастотного электромагнитного поля, при этом сигнал, индуцируемый под действием магнитной напряженности в катушке измерительного элемента, размещенного, например, в зоне лобовых частей обмотки статора электродвигателя, после его преобразования и регистрации сравнивают с исходными величинами внешнего поля, хранящимися в банке данных и соответствующих различным режимам работы электродвигателя, а при появлении различий между реальным и исходным "портретами", превышающих допустимые, параметры рассогласования поступают на ЭВМ через блок информации для принятия решения оператором по дальнейшей эксплуатации электродвигателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области диагностирования электрооборудования, а именно к способам определения технического состояния работающих электродвигателей вентиляторов, размещенных в неразборных корпусах, и выявления неисправностей на ранних стадиях их развития.

Необходимость раннего выявления неисправностей подобных электродвигателей, используемых, например, в нагнетательных агрегатах системы жизнеобеспечения водолазных барокомплексов, связана с обеспечением безопасной эксплуатации их при проведении длительных экспериментов с участием людей /1/.

Известные способы диагностирования электрооборудования, например, путем измерения электрических, тепловых и виброакустических величин /2, 3/, исключают возможность их простого и эффективного использования для технической диагностики работающих электродвигателей вентиляторов, размещенных в неразборных корпусах, и выявления неисправностей на ранних стадиях их развития.

Известен способ диагностирования электрооборудования по характеру изменения его внешнего низкочастотного электромагнитного поля, принятый за прототип /4/. Анализ мультипольного состава низкочастотной составляющей электромагнитного поля, рассеиваемого электродвигателем в окружающем пространстве, производится по его электромагнитному "портрету". При нормальном режиме работы исправного электродвигателя данный "портрет" поля считается истинным. Возникающие при эксплуатации электрооборудования неисправности приведут к изменению только определенных составляющих (диполей, квадруполей, октуполей и т.д.) электромагнитного "портрета".

Следовательно, для проведения диагностирования электрооборудования необходимы как начальные данные "портреты" исходного поля, замеренные по полной координатной поверхности электродвигателя, и "портреты" конкретных мультиполей, соответствующих характерным неисправностям электрооборудования.

Недостатком данного способа является сложность замера параметров поля и проведения анализа мультипольного состава внешнего электромагнитного поля электрооборудования, т. е. определения его составляющих: диполей, квадруполей, октуполей и т.д. Даже при ограничении анализа поля дипольными и квадрупольными составляющими схема устройства диагностирования остается достаточно сложной, с большим количеством датчиков, состоящих из нескольких катушечных групп, сложной схемой анализатора мультиполей, необходимостью принятия мер для повышения точности снятия параметров.

Сущность предлагаемого способа диагностирования электродвигателя заключается в том, что техническое состояние работающего электродвигателя определяют непосредственно по "портрету" внешнего низкочастотного электромагнитного поля, при этом сигнал, индуцируемый под действием магнитной напряженности в катушке измерительного элемента, размещенного, например, в зоне лобовых частей обмотки статора электродвигателя, после его преобразования и регистрации сравнивается с исходными величинами внешнего поля, хранящимися в банке данных и соответствующих различным режимам работы электродвигателя, а при появлении различий между реальным и исходным "портретами", превышающих допустимые, сигнал рассогласования поступает на ЭВМ через блок информации для принятия решения оператором по дальнейшей эксплуатации электродвигателя.

На чертеже представлена структурная схема для диагностирования электродвигателя.

В предлагаемой схеме фиксирование низкочастотной составляющей внешнего электромагнитного поля электродвигателя 1, размещенного в неразборном корпусе 2, производится с помощью катушки измерительного элемента (датчика) 3. Индуцируемый в катушке измерительного элемента 3 сигнал поступает на преобразователь 4, откуда подается в блок регистрации 5, затем в блок сравнения 6, где происходит сравнение реальной величины внешнего электромагнитного поля работающего электродвигателя с исходным, соответствующим конкретному режиму работы и хранящемуся в банке данных 7. При появлении различий между реальным и исходным "портретами" поля (более 10-15%), которые могут быть вызваны появляющимися неисправностями в обмотках статора, ротора, в подшипниковых узлах, сигнал рассогласования поступает в блок информации 8 и на ЭВМ 9 для выявления неисправностей на ранних стадиях их появления и принятия решения оператором 10 по дальнейшей эксплуатации электродвигателя.

Исходный "портрет" внешнего электромагнитного поля электродвигателя регистрируется перед началом его эксплуатации, при изменении режимов рабочего диапазона нагрузок от холостого хода до его номинальной мощности, причем из-за неравномерности распределения поля достаточно ограничиться замером параметров поля в определенных локальных точках, находящихся в районе лобовых частей обмотки статора, поскольку в этой зоне значения напряженности поля электродвигателя максимальны и в наибольшей степени подвержены изменениям, характеризующим его техническое состояние.

В процессе эксплуатации электродвигателя производится регистрация "портрета" его внешнего электромагнитного поля в контрольных локальных точках и сравнение с соответствующим "портретом" исходного внешнего поля. Если отличие в "портретах" электродвигателя не превосходит 10-15%, то режимы его работы следует считать удовлетворительными /5/. Поскольку любые неисправности, появляющиеся в работе электродвигателя, а именно: витковое замыкание обмотки статора, обрыв фазы, неисправности подшипниковых узлов, вызывают значительные изменения характера и величины значений низкочастотного внешнего электромагнитного поля (до 50-400% от исходного поля), то сравнительный анализ с исходными данными позволяет диагностировать технические средства и выявлять наличие неисправностей уже на ранних стадиях их развития.

Преимущество предлагаемого способа диагностирования электрооборудования, например электродвигателя вентилятора нагнетательного агрегата системы жизнеобеспечения барокомплексов, по сравнению с прототипом заключается в возможности непосредственного определения технического состояния электродвигателя по "портрету" внешнего низкочастотного электромагнитного поля при уменьшении количества датчиков до одного и упрощении структурной схемы для диагностирования. При этом снижается время на проведение диагностических измерений, сохраняется точность, достаточная для выявления неисправностей на ранних стадиях их развития, повышается безопасность проведения экспериментов на барокомплексах.

Источники информации

1. Технические условия на поставку герметичных нагнетательных агрегатов. ТУ5.475-0093-72. ЦНИиПИ "Тайфун", Николаев.

2. В. Г. Сергеев и др. Магнитоизмерительные приборы и установки. -М.: Энергоиздат, 1982.

3. В. В. Клюев и др. Технические средства диагностирования. Справочник. -М.: Машиностроение, 1989.

4. С.М.Аполлонский. Диагностирование электрооборудования с помощью электромагнитного поля. Л., Судостроительная промышленность, сер. Судовая электротехника и связь, вып.10. 1989, /прототип/.

5. С.Е.Аверьянов и др. Диагностирование электрических машин по параметрам внешних электромагнитных полей. Тезисы докладов Межвузовской научно-технической конференции. С.-Пб., ВВМИУ им. Ф.Э.Дзержинского, 21-22 ноября 1995 г.