Діагностуванняасинхронних електродвигунів
Комплексний методдіагностики асинхронних електродвигунів на основі використання штучнихнейронних мереж
В даний часасинхронні електродвигуни є споживачами більше 70% всієїелектроенергії в країні. Досвід експлуатації електродвигунів свідчить провеликій кількості відмов, що відбуваються з причини аварійних ситуацій.Аварійність щорічно складає 25% і більше/1 /. Вихід з ладуелектродвигуна завдає великої шкоди. В основному цей збиток пов'язаний з простоємтехнологічного обладнання або псування продукції внаслідок аварії двигуна.Додатково до збитків додається зниження електро-і пожежобезпеки,пов'язане з можливими короткими замиканнями які можуть бути присутніми вобмотці статора або ротора пошкодженого електродвигуна.
Загальноприйняті засобизахисту не забезпечують збереженість електродвигуна і знижують ймовірністьвиникнення лише деяких з вищеперелічених випадків. Тому виникаєпотреба діагностики стану електродвигуна в процесі його роботи, тобтофункціональної діагностики. Виявлення дефектів в працюючому електродвигуніна ранній стадії їх розвитку не тільки попередить раптову зупинкувиробництва в результаті аварії, але і значно знизить витрати на ремонтелектродвигуна і збільшить термін його служби. Крім цього, в даний часдосить актуальне застосування адаптивних пристроїв захисту і діагностики,дозволяють виконувати діагностику електродвигунів незалежно від їх потужності іконструкції.
Сучасні системи іметоди діагностики електрообладнання можна розділити на дві групи.
До першої групивідносяться методи тестової діагностики, вимагають формування штучнихзбурень, що впливають на досліджуваний об'єкт: вимірювання опоруізоляції, струмів витоку, внутрішнього опору обмоток, тангенса кутадіелектричних втрат обмоток, метод високовольтного імпульсу і ін
Друга група включаєв себе методи оперативної або функціональної діагностики, використовувані в першучергу для електроустаткування, що є джерелом природних збурюваньв процесі роботи/2 /.
Крім цього кожнагрупа ділиться на дві інших - це методи, що дозволяють виявити несправністьелектроустаткування в цілому і методи, що виявляють і локалізуючі конкретнунесправність або дефект в електроустаткуванні.
В даний частестове діагностування - основний вид виявлення дефектів електрообладнанняу вітчизняній енергетиці. Воно визначило сформовану структуру технічногообслуговування і ремонту за регламентом/3 /. Однак така діагностика сприяєне тільки попередженню розвитку різних дефектів, але і їх появі.Наприклад, при проведенні планових ремонтів електричних машин, після повноїскладання двигун піддається високовольтним випробуванням, які надають наізоляцію машини згубний вплив, викликаючи появу в обмотці мікродефектів,розвиваються в процесі роботи електромашини під впливом несприятливихфакторів: неякісної електроенергії, перевантажень, частих пусків і зупинок.З кожним високовольтним випробуванням при планово-попереджувальних ремонтах числодефектів збільшується, що в кінцевому підсумку призводить до аварійного виходу зладу електричного двигуна. Крім того, кожна розбирання та збиранняелектродвигуна збільшує ці мікродефекти/3 /. Наприклад, компанією Bakerнедавно була розроблена багатофункціональна система діагностики ізоляціїелектричних машин AWA IV допомогою високовольтного імпульсного випробування/ 4 /. І хоча, автори цієї системи стверджують, що AWA IV виконує неруйнівнийтест ізоляції, пояснюючи це своєчасною зупинкою тесту, все одно тестприпиняється тільки після перевищення меж міцності ізоляції.
Серед іншихнедоліків тестової діагностики можна відзначити також тимчасове припиненняроботи перевіряється обладнання, відсутність можливості захисного відключенняобладнання під час його роботи для запобігання повного виходу його зладу, відсутність контролю ненормальних режимів роботи даного устаткування іт.д.
Для переходу зобслуговування і ремонту за регламентом на ремонт і обслуговування по фактичномуСтаном необхідна ретельна діагностика електрообладнання, причому, щобпідготуватися до ремонту, бажано виявити всі дефекти, що впливають на ресурс,задовго до відмови. З цих причин необхідно застосування методів діагностикине тільки відносяться до категорії функціональних, але й дозволяють виявитидефект конкретної частини електрообладнання. До того ж методи функціональноїдіагностики економічно найбільш переважні, оскільки не вимагають навітьтимчасового виведення електрообладнання з експлуатації.
Для діагностикиасинхронних електродвигунів в оперативному режимі в даний часвикористовуються кілька способів діагностики, серед яких найбільшпоширений метод віброакустичної діагностики. У цьому напрямку активнопроводяться дослідження і розробки науково дослідними інститутамиВійськово-промислового комплексу Санкт-Петербурга, які були об'єднані вакціонерне товариство "Технічні Системи і Технології". Головнимнедоліком такого методу є необхідність використання спеціальнихвіброакустичних датчиків і складність їх установки. Фахівцями МосковськогоЦентру електромагнітної безпеки був розроблений метод спектрального аналізуспоживаного струму. Гідність цього методу в порівнянні з попереднім -можливість контролю стану як механічних, так і електричних частинелектродвигунів по електричному параметру, а зокрема, за сигналомспоживаного струму, що значно спрощує установку схеми для діагностики тапозбавляє від необхідності введення спеціальних датчиків. Особливо подібні методипоширені за кордоном. Суть даного методу полягає в аналізі спектругармонік струму споживаного електродвигуном, шляхом виявлення періодичноповторюваних змін сигналу на графіку, відповідних конкретному видупошкодження електродвигуна. Однак через появ помилкових гармонік сигналупри різних перешкодах електричної мережі, з підключеною до неїелектродвигуном, можливі невірні результати діагностики. На додаток доцього невідомо яким буде графік спектрального аналізу струму при нестабільномунапрузі в мережі.
Сучасніелектротехнічні засоби, що базуються на використанні програмованихмікроконтролерів, дозволяють найбільш гнучко реалізувати захист і функціональнудіагностику електродвигунів, по їх електричним параметрам.
Найбільш вдалимметодом є використання програмно-апаратного комплексу, якийзображений на рис. 1, що складається з комп'ютера і цифровогопристрої-посередника, яка провадить необхідні вимірювання і передаваного їх вкомп'ютер. В якості вимірюваних електричних величин можуть бути оперативнийток, споживана потужність і т.д. Програма, що виконується на комп'ютері, повинна,у свою чергу, певним чином обробити вхідну інформацію і визначитинайбільш ймовірний вид пошкодження працюючого електродвигуна або зробитивисновок про його справності. Цей метод найбільш ефективний, так якдозволяє зберігати на комп'ютері великі бази даних з інформацією провідслідковується динаміці пошкоджень електродвигуна з подальшимпрогнозуванням виходу його з ладу.
Рис. 1. Діагностичнийпрограмно-апаратний комплекс
Крім цього, комп'ютерє більш потужним засобом обробки інформації, ніж мікроконтролер, що,зокрема, дозволяє використовувати сучасні технології, у тому числі ітехнології штучного інтелекту, такі як використання штучнихнейронних мереж, нечіткої логіки і експертних систем.
Відомо, що магнітнеполе обертового ротора працюючого асинхронного електродвигуна впливаєна магнітне поле його обмотки статора, що приводить до періодичнихколиванням електричних величин електродвигуна, таких як споживаний струм,потужність або...
