Способ диагностики электромеханического оборудования

Изобретение относится к области определения технического состояния объекта, преимущественно электроприводного оборудования, и может быть использовано для контроля электроприводной арматуры, насосов, вентиляционного оборудования ядерных энергетических установок. Способ заключается в том, что измеряют сигнал тока двигателя диагностируемого электромеханического оборудования, проводят демодуляцию полученного сигнала тока, рассчитывают спектр демодулированного сигнала, вычитают из спектра демодулированного сигнала тока спектр демодулированного сигнала тока исправного оборудования того же типа, что и диагностируемый объект. При этом разницу спектров преобразуют в кепстр, а полученный кепстр строят в частотной области. Оценивают амплитуды и квефренции информативных компонент кепстра, соответствующих дефектам объекта, после чего линеаризуют шаг расположения информативных составляющих путем нелинейного преобразования масштаба частот и определяют частоты дефектов по величине информативных кепстральных компонент, по которым оценивают состояние объекта. Технический результат заключается в повышении эффективности обнаружения неисправности на ранней стадии возникновения. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к способам определения технического состояния объекта, преимущественно электроприводного оборудования, и может быть использовано для контроля электроприводной арматуры, насосов, вентиляционного оборудования ядерных энергетических установок.

Известен способ диагностики технического состояния электроприводной арматуры (Патент РФ №2456629), заключающийся в сравнении измеряемых величин спектра тока электродвигателя с исходными величинами, хранящимися в базе данных, состоящий в том, что в процессе работы электродвигателя измеряют механические вибрации, фиксируемые в электрическом сигнале тока в обмотках статора асинхронного электродвигателя, который используют в качестве датчика вибраций, причем после измерения сигнала тока со статора асинхронного двигателя происходит его обработка и преобразование, при этом в качестве диагностического параметра используют спектр тока, причем частота сигнала тока нормирована к частоте сети, а по изменению амплитуды собственных частот узлов арматуры и электропривода судят о развитии дефекта, при этом при неизменной амплитуде ставят диагностическое заключение «норма», при слабом линейном росте амплитуды - диагностическое заключение «работоспособное состояние», при экспоненциальном или параболическом росте - диагностическое заключение «состояние, предшествующее отказу оборудования», а при появлении различий между измеряемыми и базовыми величинами спектра, превышающих допустимые параметры рассогласования, делают вывод о неисправности конкретного узла электроприводной арматуры.

Существенными признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются измерение сигнала тока и расчет спектра потребляемого тока.

Недостатком известного способа является то, что для оценки состояния оборудования используются только отдельные дискретные составляющие спектра, соответствующие значениям вынужденных и собственных частот деталей оборудования, при этом не учитываются составляющие гармонического ряда вынужденных и собственных частот деталей оборудования.

Известен способ вибрационной диагностики роторных систем (Патент РФ №2356021), включающий измерение параметров вибрационного процесса работающего агрегата и сравнение получаемых параметров с этими же величинами, замеренными в первоначальном состоянии, при этом характеристики вибрации регистрируют в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном по отношению к оси вращения ротора, полученные данные сохраняют в компьютере в оцифрованном виде, отличающийся тем, что проводят кепстральный анализ вибрационного процесса, заключающийся в получении кепстравиброскорости в окрестностях частоты вращения ротора, а затем лифтрации в вертикальном направлении, и по количеству пиков в кепстре судят о появлении усталостной трещины и ее глубине.

Существенными признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются измерение параметров работающего агрегата и получение кепстра.

Недостатком данного способа является то, что по полученному в координатах "амплитуда кепстральной компоненты - время" кепстру сложно выделить дискретные составляющие кепстра, соответствующие частоте дефекта. Другим недостатком данного способа является использование сигнала вибрации, измерение которого требует непосредственного доступа к диагностируемому оборудованию, результат измерения зависит от места установки датчика и трудновоспроизводим.

Наиболее близким к предлагаемому способу техническим решением является способ вибродиагностики объектов (Патент РФ №2363936), заключающийся в том, что в информативной точке измеряют вибрацию диагностируемого объекта, получают кепстр вибрации во временной области, оценивают амплитуды и квефренции информативных компонент кепстра, соответствующих дефектам объекта, при этом кепстр вибрации строят в частотной области, линеаризуют шаг расположения информативных составляющих путем нелинейного преобразования масштаба частот, определяют частоты существенных дефектов по величине существенных кепстральных компонент, по которым оценивают состояние объекта.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются то, измеряют сигнал диагностируемого объекта, получают кепстр сигнала, полученный кепстр строят в частотной области, оценивают амплитуды и квефренции информативных компонент кепстра, соответствующих дефектам объекта, линеаризуют шаг расположения информативных компонент путем нелинейного преобразования масштаба частот, определяют частоты дефектов по величине информативных кепстральных компонент, по которым оценивают состояние объекта.

Недостатком данного способа является использование сигнала вибрации, измерение которого требует непосредственного доступа к диагностируемому оборудованию, результат измерения зависит от места установки датчика и трудновоспроизводим. Другим недостатком является наличие в диагностических сигналах исправного и неисправного оборудования сходных компонент, не несущих диагностической информации, и являющихся помехами.

Целью данного изобретения является повышение эффективности обнаружения неисправности на ранней стадии возникновения путем определения частот дефектов по величине информативных кепстральных компонент.

Техническим результатом является то, что измеряют сигнал тока, затем проводят демодуляцию полученного сигнала тока и рассчитывают спектр демодулированного сигнала в логарифмическом масштабе, а также предварительно получают спектр демодулированного сигнала тока исправного оборудования того же типа, что и диагностируемый объект, полученный спектр вычитают из спектра демодулированного сигнала тока диагностируемого объекта и по рассчитанной разности вычисляют кепстр.

Для достижения технического результата при реализации способа диагностики электромеханического оборудования измеряют сигнал диагностируемого объекта, получают кепстр сигнала, полученный кепстр строят в частотной области, оценивают амплитуды и квефренции информативных компонент кепстра, соответствующих дефектам объекта, линеаризуют шаг расположения информативных компонент путем нелинейного преобразования масштаба частот, определяют частоты дефектов по величине информативных кепстральных компонент, по которым оценивают состояние объекта, при этом измеряют сигнал тока, затем проводят демодуляцию полученного сигнала тока и рассчитывают спектр демодулированного сигнала в логарифмическом масштабе. Также предварительно получают спектр демодулированного сигнала тока исправного оборудования того же типа, что и диагностируемый объект, полученный спектр вычитают из спектра демодулированного сигнала тока диагностируемого объекта и по рассчитанной разности вычисляют кепстр.

При реализации способа предварительно получают спектр демодулированного сигнала тока исправного оборудования того же типа, что и диагностируемый объект, затем измеряют ток, потребляемый электромеханическим оборудованием, проводят демодуляцию полученного сигнала тока. Далее рассчитывают спектр демодулированного сигнала в логарифмическом масштабе. После чего из спектра анализируемого сигнала вычитают спектр сигнала исправного оборудования того же типа. По рассчитанной разности вычисляют кепстр в частотной области, линеаризуют шаг расположения информативных компонент путем нелинейного преобразования масштаба частот, выделяют информативные компоненты, определяют частоты соответствующих дефектов, по которым оценивают состояние объекта.

Поставленная цель в способе диагностики электромеханического оборудования, включающем измерение сигнала тока двигателя диагностируемого оборудования, демодуляцию сигнала тока, получение кепстра демодулированного сигнала тока, преобразование квефренции в частоту, нелинейное преобразование масштаба частот, оценку амплитуды и квефренции информативных компонент кепстра, соответствующих дефектам объекта диагностики, достигается тем, что помехи в анализируемом сигнале компенсируются при вычитании из спектра анализируемого сигнала спектра сигнала исправного оборудования того же типа, в результате возрастает информативность кепстрального представления.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен кепстр сигнала тока арматуры с дефектом подшипника, при получении которого из спектра анализируемого сигнала было произведено вычитание спектра сигнала исправного оборудования того же типа. На данном чертеже:

1 - амплитуда, частота которой соответствует частоте вращения сепаратора подшипника;

2 - амплитуда, частота которой соответствует частоте перекатывания тел качения подшипника;

3 - амплитуда, частота которой соответствует наружней частоте подшипника;

4 - амплитуда, частота которой соответствует внутренней частоте подшипника;

5 - амплитуда, частота которой соответствует частоте вращения ротора.

На фиг. 2 представлен кепстр того же сигнала тока арматуры с дефектом подшипника, при получении которого из спектра анализируемого сигнала не производилось вычитание спектра сигнала исправного оборудования того же типа. Видно, что в кепстре на фиг. 1 представлено пять компонент, характерных для дефекта подшипника. В спектре на фиг. 2 представлены три информативные компоненты, амплитуда которых мало отличается от уровня помех.

На фиг. 3 представлена структурная схема, с помощью которой реализуется предлагаемый способ, где:

1 - блок измерения;

2 - электродвигатель;

3 - измерительно-преобразовательная аппаратура;

4 - блок демодуляции;

5 - блок получения спектров;

6 - база данных;

7 - блок вычитания;

8 - блок получения кепстров в координатах "амплитуда кепстральной компоненты - время";

9 - блок преобразования времени в частоту;

10 - блок линеаризации;

11 - блок идентификации.

Предлагаемый способ диагностики технического состояния электроприводного оборудования состоит в следующем. В блоке измерения 1 получают сигнал тока электродвигателя 2 с использованием измерительно-преобразовательной аппаратуры 3. Измеренный сигнал подвергают в блоке 4 демодуляции методом Гильберта и подают в блок 5 для получения спектров. Из базы данных 6 загружают спектр исправного сигнала и вычитают его в блоке 7 из спектра анализируемого сигнала. В блоке 8 получают кепстры в координатах "амплитуда кепстральной компоненты - время". В блоке 9 время преобразуют в частоту, а в блоке 10 линеаризуют шаг расположения информативных составляющих. В блоке идентификации 11 сравнивают известные частоты существенных дефектов с частотами кепстральных компонент и при совпадении частот дефектов с частотами компонент в кепстре делают вывод о наличии соответствующих дефектов.

Способ диагностики технического состояния электроприводного оборудования осуществляется следующим образом. В одной из фаз электродвигателя производят запись сигнала потребляемого тока в течение не менее пяти секунд. Полученный сигнал демодулируют методом Гильберта и вычисляют его спектр. Затем из спектра вычитают сохраненный в базе данных спектр демодулированного сигнала тока оборудования того же типа, что и диагностируемый объект. Получают кепстр в частотной области, линеаризуют шаг расположения информативных составляющих путем нелинейного преобразования масштаба частот.

Исправность диагностируемого объекта определяют на основании сравнения известных частот существенных дефектов с частотами кепстральных компонент и при совпадении частот дефектов с частотами компонент в кепстре делают вывод о наличии соответствующих дефектов.

Оба сигнала должны быть оцифрованы с шагом дискретизации 10-5 с, по ним формируют мощностные спектры с логарифмической амплитудной шкалой. При расчете спектров задают размер БПФ 1684, весовую функцию Hann и усреднение 75%.

Предлагаемый способ используется для диагностирования электроприводной арматуры атомных станций и может быть использован для контроля генераторов, насосов, вентиляционного оборудования ядерных энергетических установок.

Способ диагностики электромеханического оборудования, заключающийся в том, что измеряют сигнал тока двигателя диагностируемого электромеханического оборудования, проводят демодуляцию полученного сигнала тока, рассчитывают спектр демодулированного сигнала, вычитают из спектра демодулированного сигнала тока спектр демодулированного сигнала тока исправного оборудования того же типа, что и диагностируемый объект, разницу спектров преобразуют в кепстр, полученный кепстр строят в частотной области, оценивают амплитуды и квефренции информативных компонент кепстра, соответствующих дефектам объекта, линеаризуют шаг расположения информативных составляющих путем нелинейного преобразования масштаба частот, определяют частоты дефектов по величине информативных кепстральных компонент, по которым оценивают состояние объекта, отличающийся тем, что до начала анализа получают спектр демодулированного сигнала тока оборудования того же типа, что и диагностируемый объект, полученный спектр вычитают из спектра демодулированного сигнала тока диагностируемого объекта и по рассчитанной разности вычисляют кепстр.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения переменных величин и может использоваться в железнодорожных депо для контроля износа пластин коллектора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения параметров асинхронных электродвигателей. Способ определения параметров электродвигателя заключается в том, что в течение пуска и работы асинхронного электродвигателя одновременно измеряют мгновенные величины токов и напряжений на двух фазах статора и частоту вращения вала асинхронного электродвигателя, измеренные мгновенные величины токов и напряжений преобразуют из естественной координатной системы в прямоугольную стационарную систему координат, последовательно выполняют четыре временные задержки преобразованных токов и напряжений и частоты вращения вала асинхронного электродвигателя, полученные значения запоминают и используют для определения активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки статора, приведенных к статору активного сопротивления и эквивалентной индуктивности обмотки ротора, и индуктивности, обусловленной магнитным потоком в воздушном зазоре электродвигателя в реальном времени следующим образом: R 1 = − K 3 K 4   ,     R ′ 2 = K 3 − K 5 K 4 ,       L 1 = K 3 − K 5 K 2   ,     L m = L 1 ⋅ 1 − 1 K 4 ⋅ L 1   ,     σ = − R 1 K 3 ⋅ L 1   ,     T 2 = 1 K 2 ⋅ σ ⋅ L 1   ,     L 2 = T 2 R ′ 2 где R1 - активное сопротивление обмотки статора, Ом; R ′ 2 - приведенное к статору активное сопротивление обмотки ротора, Ом; L1 - эквивалентная индуктивность обмотки статора, Гн; Lm - результирующая индуктивность, обусловленная магнитным потоком в воздушном зазоре асинхронного электродвигателя, Гн; σ - коэффициент рассеяния ротора, о.е.; Т2 - постоянная времени ротора, с; L2 - эквивалентная индуктивность обмотки ротора, Гн; К1, К2, К3, К4, К5 - коэффициенты, определенные методом наименьших квадратов.

Устройство диагностики технического состояния системы «обратимая синхронная электромашина-маховик» агрегата бесперебойного питания относится к области электротехники и может быть использовано для диагностики технического состояния устройств гарантированного питания.

Изобретение относится к области электромеханики. Для измерения намагничивающего тока асинхронного двигателя с фазным ротором, работающего под нагрузкой, двигатель соединяют валом с точно таким же асинхронным двигателем, обмотку ротора первого двигателя соединяют с обмоткой ротора второго двигателя, а обмотку статора второго двигателя замыкают накоротко.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения параметров асинхронных электродвигателей. Способ заключается в том, что в течение пуска и работы асинхронного электродвигателя одновременно измеряют мгновенные величины токов и напряжений на двух фазах статора асинхронного электродвигателя при напряжении питания асинхронного электродвигателя ниже номинального значения, при котором ротор электродвигателя остается неподвижным.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения угловой скорости вращения магнитного поля. Устройство состоит из ферромагнитного ротора и магнитопроводящего статора, причем ротор выполнен в форме цилиндра с осью вращения, в средней части которого осесимметрично и бесконтактно размещена обмотка подмагничивания ротора, связанная с регулируемым источником постоянного тока, измеряемого амперметром; магнитопроводящий статор выполнен в форме двух цилиндров, оси которых совпадают с осью вращения ротора.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при испытаниях электрических машин постоянного и переменного тока. Стенд содержит трансформатор, подключенный первичной обмоткой к питающей сети, а вторичной обмоткой - к входу управляемого выпрямителя, дроссель, один из выводов которого подключен к первой выходной шине управляемого выпрямителя, и задающий генератор.

Изобретение относится к области эксплуатации асинхронных электродвигателей и может быть использовано для определения величины скольжения электродвигателя. В способе определения скольжения ротора асинхронного электродвигателя, включающем оценку величины скольжения ротора, цифровую регистрацию мгновенной величины амплитуды потребляемого тока во времени на одной из фаз кабеля питания асинхронного электродвигателя, с помощью быстрого преобразования Фурье получают амплитудный спектр зарегистрированного сигнала, определяют максимум амплитудного спектра и соответствующую ему частоту, которая близка по значению к частоте сети, с помощью метода автокоррекции времени записи сигнала путем его последовательного уменьшения определяют точное значение частоты сети, по полученному значению частоты сети и числу пар полюсов электродвигателя вычисляют границы одного диапазона частот для двигателей с одной парой полюсов, либо двух диапазонов для двигателей с числом пар полюсов большим одного на амплитудном спектре, на каждом из полученных диапазонов определяют максимум амплитудных спектров и соответствующие им частоты, которые близки по значению к частотам гармоник от эксцентриситета ротора первого порядка, с помощью метода автокоррекции времени записи сигнала путем его последовательного уменьшения определяют точные значения частот гармоник от эксцентриситета ротора первого порядка, по которым получают для двигателей с одной парой полюсов одно значение скольжения, которое является для данных двигателей конечным результатом, а для двигателей с двумя и более парами полюсов - два значения скольжения ротора, вычисляют скольжение ротора такового асинхронного электродвигателя по среднему арифметическому данных значений.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для настройки вентильных электродвигателей. Техническим результатом является обеспечение угловой стабильности момента двигателя.

Изобретение относится к области испытаний источников питания, таких как генераторы переменного тока под нагрузкой. Технический результат: выполнение испытания под нагрузкой посредством простого регулирования.

Изобретение относится к испытательному нагрузочному устройству. Испытательное нагрузочное устройство 1 содержит: резистивный блок 20, который содержит одну или более резисторных групп, имеющих множество резисторов, и установлен с возможностью подключения к источнику мощности, проходящему испытания под нагрузкой; охлаждающий вентилятор 10, который охлаждает резисторы резистивного блока 20; блок 80 управления. При этом резистивный блок 20 снабжен устройством 20а определения тока/напряжения, которое определяет ток, протекающий через резисторы, резисторные группы или резистивный блок 20, или напряжение, приложенное к резисторам, резисторным группам или резистивному блоку 20, и устройством 20b определения температуры, которое определяет температуру выпуска после резистивного блока 20. Охлаждающий вентилятор 10 снабжен устройством 10а определения состояния вращения охлаждающего вентилятора. Блок 80 управления выполняет управление выключением, при этом прекращается подача мощности от испытуемого источника мощности на резистивный блок 20 на основе информации от устройства 20а определения тока/напряжения, информации от устройства 20b определения температуры и информации от устройства 10а определения состояния вращения. Технический результат заключается в повышении точности обнаружения неисправностей. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения эксцентриситета ротора электрических машин, в частности асинхронного электродвигателя. Технический результат - возможность определения наличия и величины эксцентриситета ротора асинхронного двигателя в режиме холостого хода. Способ определения эксцентриситета ротора асинхронного электродвигателя заключается в том, что двигатель подготавливают к пуску и запускают его. После запуска получают график зависимости частоты вращения ротора двигателя от времени, на котором затем выделяют амплитуды изменения частоты вращения ротора на участке между временем пуска и временем установившегося режима работы и находят разность амплитуд, относящихся к эталонному и испытываемому двигателям. По найденной разности амплитуд изменения частоты вращения ротора определяют относительный эксцентриситет ротора. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стендам для проведения приемо-сдаточных испытаний частотно-управляемых гребных электродвигателей системы электродвижения. Стенд содержит синхронный генератор, соединенный с гребным электродвигателем и подключенный к рекуперативному преобразователю частоты, состоящему из выпрямителя и инвертора, при этом рекуперативный преобразователь частоты подключен к щиту сети. Для обеспечения рекуперации энергии в сеть и получения винтовой нагрузочной характеристики гребного электродвигателя применена система регулирования по каналу управления момента на валу гребного электродвигателя и каналу управления напряжения рекуперативного преобразователя частоты. Технический результат состоит в повышении эффективности испытаний системы электродвижения с частотно-управляемым гребным электродвигателем за счет снижения потерь активной мощности и обеспечения винтовой нагрузочной характеристики на валу гребного электродвигателя, а также в уменьшении объема швартовых испытаний системы электродвижения на судне. 1 ил.
Наверх