Это окончание невероятной информации про ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН.

...

натыкаться” на дефект магнитной проводимости воздушного зазора двигателя, на “отсутствующий” зуб ротора. На спектре вблизи пика зубцовой частоты появятся два зеркально расположенных пика, сдвинутых относительно своего “главного пика” на частоту электромагнитной силы FЭМ, как уже неоднократно говорилось, равную удвоенной частоте питающей сети (рисунок 8.4).

При наличии дефектов в зубцово - пазовой структуре статора может быть зарегистрирована вибрация с частотой, равной произведению числа пазов ротора на частоту вращения ротора, т. к. магнитный дефект статора будет перемещаться относительно ротора. Все остальное, включая возникновение “зеркальных” пиков вокруг пазовой частоты, останется неизменным.

Наиболее сложным для диагностики будет спектр при наличии магнитных дефектов на роторе и статоре одновременно, причем дефектов множественных. На спектре будут зубцовые частоты ротора и статора, будут частоты их биения, будут множественные “зеркальные” пики и т. д.

“Положительным” при этом будет то, что при таком дефекте обычно сильно падает тяговое усилие, возрастает потребляемый ток и двигатель очень быстро выходит из строя, обычно раньше, чем персоналу удается записать спектры и выявить множественный магнитный дефект методами вибродиагностики.

Технические средства вибродиагностики. Для создания систем вибрационного мониторинга, диагностики и балансировки необходимы соответствующие технические средства. Типовая структура системы, основанной на анализе параметров вибрации электрических машин, состоит из следующих основных элементов:

- датчики вибрации;

- прибор для измерения и анализа вибрации;

- персональный компьютер;

- пакет программ для мониторинга, глубокой диагностики и прогноза состояния оборудования;

- линии связи датчиков со средствами анализа сигналов, приборов с компьютерами, компьютеров с компьютерными сетями;

устройства коммутации и усиления.

Наиболее специфическим элементом такой системы является виброанализатор. Рассмотрим основные параметры и функциональное назначение этого элемента системы.

Виброанализатор СД-12М предназначен для измерения, сбора и анализа параметров вибрации в целях мониторинга и диагностики технического состояния промышленного оборудования. Для целей мониторинга и диагностики измеряются следующие параметры:

- уровень вибрации, в полосах предусмотренных ГОСТами;

- временной сигнал (режим осциллографа);

- спектры сигнала;

Рисунок 8.5 - Виброанализатор СД-12М

- спектры огибающей компонент сигнала, выделенных полосовыми фильтрами;

- скорость вращения;

- амплитуда и фаза сигнала на частоте вращения и ее гармониках;

- амплитуда и фаза сигнала во время выбега в зависимости от частоты вращения.

Для балансировки роторов:

- измерения вибрации для балансировки в 1 - 8 точках;

автоматический расчет балансировочных масс в 1 - 3 плоскостях.

Собранные данные могут быть введены в компьютер для их дальнейшей обработки и хранения.

СД-12М - полностью цифровой анализатор спектров и сборщик данных с расширенными возможностями и полным комплектом вибрационных измерений, сертифицированный по целому ряду стандартов ГОСТ и ИСО (рисунок 8.5). Прибор разработан специально для использования персоналом, обслуживающим оборудование в промышленных условиях. СД-12М имеет функции удаленного управления, в том числе по модему, с использованием стандартных линий связи. При оснащении соответствующими датчиками, виброанализатор может быть использован как самостоятельно, так и в составе программно-технических комплексов, для мониторинга и диагностики промышленного оборудования по температурным и электрическим параметрам, а также частоте вращения.

Виброанализатор СД-12М работает с пакетами программ DREAM for Windows и VBAL for Windows. Измеряемыми параметрами вибрации являются: виброперемещение, виброскорость, виброускорение и пик-фактор.

Рисунок 8.6 – Сборщик-анализатор вибросигналов Диана-С

Сборщик-анализатор вибросигналов Диана – С предназначен для сбора и хранение информации (вибросигналов, спектров, значений СКЗ) в памяти при проведении измерений по маршрутной технологии. Прибор может также использоваться в качестве обычного анализатора вибросигналов (рисунок 8.6).

Вычислительное ядро прибора реализовано на RISC-процессоре. Диана-С имеет большой объем оперативной памяти для хранения текущего замера. Для примера, при регистрации сигналов в стандартном диапазоне частот до 1000 Гц длительность непрерывной регистрации может составить до 100 секунд. Объема внутренней

Рисунок 8.7 - Вибромонитор - 1ПМ

энергонезависимой памяти прибора достаточно для хранения нескольких тысяч сигналов или спектров. Загрузка маршрутов и вы-грузка данных производится по порту связи USB. Применение этого современного протокола связи в приборе необходимо из-за увеличенного объема памяти хранения вибросигналов. Диана-С имеет один канал контроля вибрации.

Формирование маршрутов для прибора производится в компьютере при помощи программного обеспечения "Атлант", поставляемого с прибором, или другого, согласованного с фирмой-изготовителем ПО. Одновременно в прибор может быть загружено несколько маршрутов. Регистрация вибросигналов "по маршруту" и "вне маршрута" равноценны и могут производиться пользователем в любой последовательности.

При помощи ПО "Атлант" осуществляется хранение в компьютере вибросигналов и спектров. В программе "Атлант" реализованы все необходимые для проведения диагностики временные и частотные преобразования вибросигналов, вайвлет-представление сигналов.

Прибор "Диана-С" хорошо подходит для диагностики тихоходного вращающегося оборудования. Это объясняется тем, что длинная выборка вибросигнала "захватывает" несколько оборотов контролируемого вала и позволяет выявлять дефекты подшипников качения.

Рисунок 8.8 – Стационарная система контроля вибропараметров VDR-8

В состав стандартной поставки прибора входят: непосредственно прибор Диана-С, вибродатчик с магнитным креплением, блок питания, программное обеспечение "Атлант".

Вибромонитор - 1ПМ - стационарное устройство, предназначенное для постоянного контроля технического состояния агрегатов путем индикации сигналов вибрации по уровням: "норма", "опасно", "авария", а также автоматического аварийного отключения агрегатов в случае повышения уровня вибрации до предельно допустимого. Преобразователь виброизмерительный пьезоэлектрический с интегратором, предусилителем и температурным компенсатором ПВП-3 (рисунок 8.7).

Стационарная система контроля вибропараметров VDR-8 включает в себя базовый прибор VDR-8 и набор датчиков. Прибор VDR-8 (Vibro Data Recorder) относится к классу современных электронных самописцев-анализаторов вибросигналов, в котором дополнительно реализованы функции экспертной вибрационной диагностики состояния оборудования (рисунок 8.8).

Один прибор комплексно решает проблему мониторинга состояния оборудования, т. к. позволяет регистрировать вибрацию, температуру и технологические параметры. По итогам обработки первичной информации VDR-8 может включать тревожную и аварийную сигнализацию, диагностировать развивающиеся дефекты оборудования, планировать сроки проведения ремонтных работ.

Во встроенной в прибор экспертной диагностической программе реализован целый набор методов и средств. Это диагностика по спектрам вибросигналов, по мощности в полосах частот, по спектру огибающей вибросигнала, по эксцессу сигнала и т.д. Число каналов контроля вибрации – 8.

Диагностический комплекс на базе виброанализатора СК-2300 предназначен для измерения и анализа вибрации роторного оборудования. Результаты измерений, полученные СК-2300, могут быть проанализированы средствами виброанализатора, либо переданы в ПЭВМ для записи в базу данных, обеспечивающую дальнейший анализ с помощью специализированного программного обеспечения. На основе анализа измеренных данных автоматически составляются отчеты, содержащие сведения о текущем состоянии контролируемого оборудования, рекомендуемые сроки и виды ремонта агрегата и отдельных его узлов, а также предполагаемые дефекты узлов оборудования (рисунок 8.9).

Рисунок 8.9 - Диагностический комплекс на базе виброанализатора СК-2300

С помощью виброанализатора могут быть измерены временная реализация, спектр и спектр огибающей вибросигнала, в т.ч. с внешней синхронизацией от фотоотметчика; виброанализатор может иметь специальные исполнения: для работы во взрывоопасных зонах класса В1а и В1г с паро-воздушными смесями класса IIа температурных групп Т1..Т4, а также влагонепроницаемое исполнение (IP68). Программное обеспечение выполнено по технологии клиент-сервер и обладает следующими достоинствами: база данных стандарта MIMOSA (возможность работы с другими диагностическими программами); мощный аппарат графического отображения и анализа данных; совместимость с операционными системами Windows 95 и Windows NT; многопользовательский доступ к данным (SQL); сетевая поддержка (TCP/IP); 32 разрядная архитектура. В составе СК-2300 может поставляться экспертная система "Эксперт", предназначенная для автоматизированной диагностики состояния контролируемого оборудования на основе архивных данных.

Рисунок 8.10 – Атлант-8 - многоканальный синхронный регистратор и анализатор вибросигналов

Многоканальный синхронный регистратор и анализатор вибросигналов Атлант-8. Основу спектроанализатора Атлант составляет переносный компьютер типа "ноутбук", в котором объединены функции регистрации сигналов, обработки, хранения. Функции первичной обработки вибросигналов, фильтрации и синхронного цифрового преобразования реализуются во внешнем блоке (рисунок 8.10). К этому блоку подключаются вибродатчики и отметчик фазы, используемый при балансировке. Применение компьютера для обработки сигналов снимает практически все ограничения, свойственные обычным переносным приборам виброконтроля. Это: малое количество входных каналов, низкое быстродействие, ограниченный объем памяти. Возможность проведения непрерывной регистрации сигналов в течение десятков секунд или минут позволяет использовать такие приборы для регистрации переходных процессов в оборудовании, для контроля вибрационных процессов в тихоходных механизмах и т.д. В состав прибора Атлант входит набор программ вибрационной диагностики. При помощи программного обеспечения Атлант можно анализировать временные формы и спектры вибросигналов, вейвлет - преобразования сигналов. Разновидность прибора Атлант-8М имеет 16 входных каналов. Из них 8 предназначены для вибросигналов, а при помощи остальных 8 можно регистрировать сигналы с любых других датчиков. Отличием прибора Атлант-8М является то, что он может работать в режиме системы стационарного мониторинга. Датчики устанавливаются на агрегате, нуждающемся в постоянном контроле в течение некоторого времени, например при пуске после ремонта.

. Рисунок 8.11 – Виброанализатор сигналов Корсар+

Виброметр с памятью, анализатор сигналов Корсар+ предназначен для оперативного решения задач вибрационной диагностики. В первую очередь, он позволяет контролировать общий уровень вибрации (СКЗ, пик, размах) в размерности виброускорения, виброскорости и виброперемещения. Зарегистрированные замеры вибрации можно хранить в памяти (до 20 тысяч замеров), передавать по интерфейсу RS-232 в компьютер. При помощи прибора можно регистрировать форму вибросигналов, спектры вибрации в диапазоне 10 - 1000 Гц, хранить вибросигналы и спектры в памяти прибора (до 400 шт.). Для хранения зарегистрированных сигналов и спектров в персональном компьютере используется программа "Атлант". Для опасных производств выпускается взрывобезопасная версия прибора (рисунок 8.11).

Виброанализатор ТОПАЗ - представляет собой переносной микропроцессорный виброизмерительный прибор, который может работать совместно с программным обеспечением "ДИАМАНТ 2" в системе мониторинга технического состояния оборудования и как автономный анализатор вибрации. Прибор позволяет измерять и анализировать динамические сигналы с возможностью их записи в энергонезависимую память, последующего их просмотра и анализа. Программное обеспечение прибора может быть загружено с любого персонального компьютера через стандартный интерфейс RS-232.

Анализатор "ТОПАЗ" является одноканальным, но его возможности могут быть расширены за счет использования 4 или 16 канальных мультиплексоров. В этом случае количество измерительных каналов может быть любым от 1 до 16. Предусмотрены специальные функции ранней диагностики состояния подшипников качения и зубчатых передач, измерения пик-фактора, эксцесса и спектра огибающей. Балансировочная программа позволяет производить динамическое уравновешивание роторов в собственных опорах при использовании до 16 плоскостей коррекции и до 16 точек измерения. Предусмотрены функции сложения и разложения векторов, проверки матрицы коэффициентов влияния на устойчивость, расчетов матричным и векторным способами.

Рисунок 8.12 - Виброанализатор КВАРЦ

Рисунок 8.13 - Виброметр СК – 100

Виброанализатор КВАРЦ может быть использован как независимый виброанализатор, так и в качестве сборщика данных в системе мониторинга технического состояния. Базой данных в этом случае является программное обеспечение "ДИАМАНТ 2". Использование в комплекте с анализатором вибрации "КВАРЦ" расширительного блока на 8 каналов, обеспечивает возможность получения синхронных временных или частотных характеристик разгонов и выбегов агрегатов, а также каскадов спектров одновременно по восьми каналам, а с использованием 4 или 16 канальных мультиплексоров количество измерительных каналов может быть любым от 1 до 16. Для диагностики подшипников качения и зубчатых передач в приборе реализуются такие специальные функции, как спектр огибающей, эксцесс и пик-фактор. Для измерения и анализа вибрации низкооборотных машин, например гидрогенераторов, "КВАРЦ" может поставляться в низкочастотном исполнении, обеспечивающим нижний предел частоты 0,3 Гц (рисунок 8.12).

Виброметр СК – 100 предназначен для оценки текущего состояния механического оборудования по уровню вибрации его узлов: в ходе эксплуатации; при выводе из ремонта. СК-100 является карманным устройством, имеет небольшой вес и способен работать в широком диапазоне климатических воздействий. Управление прибором осуществляется с помощью одной кнопки. На передней панели прибора расположен трехразрядный цифровой индикатор, на котором отображается измеренное СКЗ виброскорости, а также режим работы прибора и состояние батарей. СК-100 позволяет измерять среднеквадратичное значение (СКЗ) виброскорости в полосе частот 10…1000Гц, согласно ГОСТ 25275-82 (рисунок 8.13).

Системы диагностики изоляции электрических машин. Проблемы с изоляцией статоров высоковольтных электродвигателей, за исключением аварийных механических повреждений, не возникают мгновенно. Разрушению изоляции предшествует достаточно длительный период времени, когда в месте будущего дефекта изоляции возникают микроразряды, уровень которых постепенно возрастает. Для своевременного обнаружения этих разрядов и оценки скорости их увеличения применяются приборы контроля ЧР.

Рисунок 8.14 - Прибор контроля уровня частичных разрядов R-500

Прибор контроля состояния изоляции высоковольтных электродвигателей под напряжением по уровню частичных разрядов R-500. Многоканальный прибор R-500 позволяет контролировать состояния изоляции электрических машин в режиме постоянного мониторинга. Прибор монтируется в щит управления, имеет малые габариты, просто подключается к существующим цепям контроля температуры обмотки статора (рисунок 8.14).

Рисунок 8.15 - Датчик DRTD-3

Через заданные интервалы времени прибор автоматически контролирует наличие частичных разрядов по каждому каналу (всего до 15), рассчитывает интенсивность частичных разрядов, сравнивает с допустимыми значениями, хранящимися в памяти. При превышении аварийного порога интенсивности частичных разрядов прибор R-500 может произвести отключение оборудования от сети, или по каналу связи выдать информацию в систему более высокого уровня. При тревожном уровне интенсивности частичных разрядов производится включение сигнализации. Прибор контролирует скорость нарастания интенсивности ЧР за период времени до нескольких лет, и при большой скорости изменения уровня ЧР также происходит срабатывание защиты.

Датчик DRTD-3 предназначен для регистрации частичных разрядов в обмотках статора электрических машин. В качестве антенны ЧР используется термосопротивления, заложенные в обмотку еще при изготовлении электрической машины на заводе-изготовителе (рисунок 8.15).

Система диагностики изоляции IDA – 200. Универсальная портативная система для диагностики электрической изоляции в полевых условиях. Может применяться для контроля изоляции генераторов и электродвигателей. Измеряет емкость и диэлектрические потери (tg α) на дискретных частотах ниже и выше промышленной частоты, от 0,1 мГц до 1 кГц. Это позволяет получить больший объем информации о состоянии изоляционного материала, в том числе возможность распознавания дефектов отдельных элементов и идентификации процессов старения в изоляционных материалах (рисунок 8.16).

Рисунок 8.16 - Система диагностики изоляции IDA – 200

Контрольные вопросы

1 Перечислите основные дефекты электрических машин и их проявление.

2 Какие средства и методы контроля используются для оценки состояния отдельных узлов электрических машин?

3 Расскажите про вибродиагностику электрических машин.

4 Перечислите основные дефекты электрических машин электромагнитного характера.

5 Какие наиболее опасные дефекты статора можно определить по вибропараметрам?

6 Какие основные дефекты ротора можно диагностировать по вибрации?

7 Какие основные дефекты стали и меди статора можно диагностировать по вибрации?

8 Как диагностируется эксцентричность статора по параметрам вибрации?

9 Как диагностируется неправильный осевой монтаж двигателя по параметрам вибрации?

10 Как диагностируется эксцентричность ротора по параметрам вибрации?

11 Как диагностируется обрыв стержней ротора по параметрам вибрации?

12 Как диагностируется дефекты зубцово - пазовой структуры по параметрам вибрации?

13 Какие функциональные возможности вибродиагностики позволяет реализовать современное программное обеспечение?

14 Какие технические средства применяются для реализации вибрационного метода диагностики электрических машин?

15 Какие особенности стационарных и переносных систем вибрационного мониторинга и диагностики?

16 Какие методы и средства применяются для диагностики изоляции электрических машин?

Исследование, описанное в статье про ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры

Продолжение:

Часть 1 8. ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Часть 2 - 8. ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.