pou”itelné diagnostické metody pro zjiš“ování poruch asynchronních ...

homen.vsb.cz

pou”itelné diagnostické metody pro zjiš“ování poruch asynchronních ...

POUŽITELNÉ DIAGNOSTICKÉ METODY PRO ZJIŠŤOVÁNÍ PORUCH ASYNCHRONNÍCH ELEKTROMOTORŮ Karel Chmelík, Petr Bernat, VŠB – TU Ostrava, FEI, ul. 17. listopadu 15 1. Úvod Asynchronní motory jsou používány také pro pohon agregátů pracujících v obtížných podmínkách. Tyto obtížné podmínky znamenají např. velký počet spouštění, rozběh s velkým zatížením, nedokonalé jištění, nedodržování předepsaných cyklů údržby apod. V takových případech pak dochází častěji ke zvýšenému elektrickému, tepelnému nebo mechanickému namáhání jednotlivých částí motorů. Tímto jsou degradovány podstatné funkční vlastnosti těchto částí. Provozovatelé zařízení mají požadavek, aby závady či poruchy byly zjišťovány již v počáteční fázi, kdy ještě nezpůsobí značné provozní potíže. Dalším důležitým požadavkem často bývá, aby použité diagnostické metody byly bezdemontážní, nedestruktivní a použitelné za normálního provozního stavu motoru. Příklady takovýchto metod funkční diagnostiky, které jsme vyvinuli či zdokonalili chceme uvést v tomto příspěvku. 2. Princip a popis metod Technická diagnostika používá množství metod pro zjištění aktuálního stavu testovaného zařízení a její výsledky jsou mnohdy podkladem k rozhodování o dalším osudu daného zařízení. Pro elektrické stroje a speciálně pro asynchronní stroje se nám nabízí několik skupin diagnostických metod zaměřených na zjišťování aktuálního stavu jednotlivých funkčních částí, tj. především izolačního systému, vinutí, magnetického obvodu a mechanického stavu (ložiska). Hlavním problémem diagnostiky pak je nalezení jednoznačného vztahu mezi změnou některé rozhodující funkční vlastnosti stroje a některou, dostupnými prostředky měřitelnou veličinou. Pro testování stavu stroje máme k dispozici diagnostické metody obecné i cílené na konkrétní možnou poruchu. Z pohledu systému diagnostiky je jednoznačně výhodnější funkční diagnostika, která využívá měřitelné veličiny generované samotným zařízením (strojem) při jeho normálním provozu na rozdíl od diagnostiky testovací, u které je testovaná veličina generována diagnostickým prostředkem a zpravidla vyžaduje odstavení stroje z provozu a jeho přípravu pro měření. Funkční diagnostika tím, že nenarušuje běžný provoz stroje může být prováděna kontinuálně a může být součástí monitorovacích a tzv. on-line systémů. Trend v oblasti diagnostiky strojů směřuje právě k využití těchto metod pro vytvoření on-line systému. Spojení měřicího přístroje a vyhodnocovací části do jednoho celku dnes zpravidla s využitím výpočetní techniky a metod virtuální instrumentace umožňuje pro složitější vyhodnocení kontinuálně měřených diagnostických veličin použít expertní systém a umožnit tak komplexnější vyhodnocení než pouhé sledování, zda některý z parametrů nevybočuje z předem daných mezí. Pro funkční diagnostiku a případně kontinuální sledování indukčních strojů napájených ze sítě nebo z měničů kmitočtu máme při splnění výše uvedených podmínek funkční diagnostiky k dispozici elektrické, magnetické a mechanické veličiny do stroje vstupující (statorový proud a napětí) a veličiny, strojem generované (rozptylový magnetický tok, vibrace, hřídelová napětí). Časový průběh těchto veličin je výrazně ovlivněn stavem stroje (nesymetrie obecně, závady vinutí či izolace, ustavení stroje, stav ložisek, výrobní vady..), pomocí jeho záznamu a rozboru můžeme přímo usuzovat na stav jednotlivých částí.


Pro naše diagnostické metody používáme při splnění výše uvedených podmínek tyto veličiny: • statorový proud • rozptylové magnetické pole • hřídelové napětí. Měření statorového proudu asynchronního motoru se jednoduše provádí sondami, které obejmou jeden vodič napájecího kabelu, případně vodič sekundárního obvodu měřicího transformátoru proudu. Tyto sondy (např. Hallova sonda nebo i klešťový ampérmetr) musí však věrně a nezkresleně zaznamenat proud v příslušném dynamickém i frekvenčním rozsahu. Harmonickou analýzou tohoto proudu nebo jeho filtrací pak hledáme proudy, jejichž frekvence odpovídají vztahu f h = f s (1 – 2s). Při frekvenční analýze proudu motoru, který má např. poruchu v rotorovém vinutí, se tato frekvence objeví jako postranní pásmo základní síťové frekvence f s . Podle velikosti této složky pak můžeme usuzovat na výskyt a případně rozsah poškození rotorového vinutí. Podobně i mechanická závada (vadné ustavení motoru, vadné spojení s poháněným agregátem, nebo i poruchy spojek) se projeví výskytem složky statorového proudu o frekvenci n/60, kde n jsou otáčky motoru. Ve frekvenčním spektru se mohou objevit rovněž frekvence odpovídající počtu otáček částí pohonu za převodovkami nebo i odpovídající počtu zubů jednotlivých kol převodovky. Záznamem, filtrací a analýzou proudu při rozběhu můžeme zaznamenat rovněž poruchu rotorových vinutí a co je zvlášť významné, můžeme zaznamenat i poruchu rozběhových klecí motorů s dvojitou klecí. Metoda dává jednoznačné výsledky při poruchách klece, má však některá omezení podmínek rozběhu a konstrukce stroje, především je její použití omezeno na motory s přímým rozběhem ze sítě (nelze použít pro stroje napájené z měničů frekvence). Pro měření rozptylového magnetického pole v okolí kostry motoru používáme speciální indukční cívku, přikládanou z důvodu opakovatelnosti měření na definované části kostry stroje, jejíž napěťový výstup je pak analyzován podobně jako statorový proud. Výsledky obou metod pak srovnáváme a podle nich usuzujeme na stav elektrických i mechanických částí motorů. Hřídelová napětí jsou měřena podle dispozice měřeného objektu zpravidla přímo – pomocí kartáčů na hřídeli. Pro záznam a vyhodnocování průběhů jednotlivých veličin lze použít paměťový osciloskop a frekvenční analyzátor, v běžném provozu pak zpravidla ve spojení s měřicím magnetofonem, nebo jednodušeji počítač s A/D převodníkem a příslušným programovým vybavením prostředků virtuální instrumentace, které umožní funkci paměťového osciloskopu a frekvenčního analyzátoru a doplní možnosti o snadnou archivaci výsledků měření a případně vazbu na vyhodnocovací programy 3. Závěr Popsané metody funkční diagnostiky asynchronních motorů nabízejí provozovateli pohonů vhodný prostředek jak pro preventivní sledování stavu strojů v rámci údržby, tak případně i pro online sledovací systémy. Dostupností použité měřicí techniky pro měření i vyhodnocování pak představují obecně použitelný prostředek pro zvýšení spolehlivosti pohonů s asynchronními motory pro velké i malé provozovatele.

More magazines by this user
Similar magazines