авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Оценка поврежденности насосных агрегатов по значениям параметров гармоник токов и напряжений электропривода

-- [ Страница 2 ] --

Определение корреляционной связи между вышеперечисленными повреждениями элементов насосного оборудования и параметрами высших гармонических составляющих токов и напряжений, генерируемых двигателем электропривода, позволит решить задачу диагностики этого оборудования.

Для идентификации технического состояния насосных агрегатов наибольшее применение нашли следующие методы распознавания:

- метрические методы распознавания образов, основанные на количественной оценке близости двух состояний объекта, где мерой близости считается расстояние между точками, изображающими состояние объекта в пространстве признаков;

- статистические методы, основанные на распределении по классам в соответствии с классификацией по правилу Байеса;

- динамические методы, основанные на представлении связи между входными и выходными сигналами объекта с помощью передаточной функции, определяемой как отношение выходного и входного сигналов объекта, преобразованных по Лапласу;

- метод искусственных нейронных сетей, основанный на использовании элементов, функциональные возможности которых аналогичны большинству элементарных функций биологического нейрона.

Важным преимуществом использования нейронных сетей в задачах диагностики является обучаемость. В процессе работы системы диагностики можно выполнять добавление или корректировку диагностического словаря. Применение искусственных нейронных сетей в задачах диагностики насосного оборудования находит все больший интерес. Ведь, по сути, нейронные сети позволяют сократить аппарат распознавания образов, без изменения достоверности результатов.

В третьей главе рассмотрены вопросы разработки экспериментальной установки, метрологического обеспечения результатов измерений, методики экспериментальных исследований. Приведены результаты исследований изменения параметров гармонических составляющих токов и напряжений, генерируемых двигателем электропривода, в процессе накопления поврежденности насосных агрегатов. Произведен сравнительный анализ полученных результатов с методом вибродиагностики согласно международного стандарта ISО 10816-1. В качестве объектов исследования выбраны центробежные насосы с асинхронными электродвигателями. Структурные и принципиальные схемы экспериментальных установок разработаны в соответствии с «Межотраслевыми правилами по охране труда» ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00, «Правилами устройства электроустановок». Методики проведения экспериментальных исследований и обработки результатов разработаны в соответствии с теорией планирования эксперимента, «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей», ГОСТ13109 – 97, РД 153-34.0-15.502-2002, ГОСТ 11828 – 86, РД 34.45-51.300-97, руководствами по эксплуатации средств измерений и инструкциями по обслуживанию и эксплуатации насосных агрегатов. Для оценки степени искажения формы кривых токов и напряжений определенными гармоническими составляющими использовались коэффициенты n-ых гармонических составляющих тока КIn и напряжения КUn и углы сдвига по фазе ui(n) между соответствующими гармоническими составляющими фазных токов In и напряжений Un. Коэффициенты n-ых гармонических составляющих токов и напряжений определяются, согласно РД 153-34.0-15.502-2002, по следующим формулам:

, (4)

, (5)

где U1 – действующее значение фазного напряжения первой гармоники, I1 –действующее значение фазного тока первой гармоники.

Расположение источников гармонических составляющих тока определялось, согласно РД 153-34.0-15.502-2002, по знаку активной мощности P(n) n-й гармоники

, (6)

где сosui(n) – коэффициент мощности n-ой гармоники (если +900 <ui(n)< -900, то двигатель электропривода насосного агрегата содержит источник n-ой гармонической составляющей тока и напряжения).

Для измерения параметров гармонических составляющих токов и напряжений использовали измеритель показателей качества электроэнергии Ресурс-UF2M, укомплектованный программным обеспечением «Ресурс-UF2Plus». Прибор позволяет измерять параметры 40 гармонических составляющих тока КIn и напряжения КUn и углы сдвига по фазе ui(n) между соответствующими гармоническими составляющими фазных токов In и напряжений Un. Программное обеспечение «Ресурс-UF2Plus» предназначено для формирования запроса и приема данных от измерителя показателей качества, их первичную математическую обработку и сохранение всех полученных данных в файлах собственного формата. Для исследования насосных агрегатов с помощью прибора Ресурс-UF2M использовали токовые клещи КТ 46-50-500, имеющие два диапазона измерения: 50 А – от 0,5 до 60 А; 500 А – от 5 до 600 А. Состояние подшипников качения контролировали с помощью индикатора дефектов подшипников ИДП-03 и прибора Leonova. Состояние изоляции и проводников элементов системы электропривода контролировали с помощью микропроцессорного прибора 2801 IN производства компании «Standard Electric Works» (США) и индикатора дефектов обмоток ИДО-05. Анализ результатов измерений осуществляли с помощью переносного персонального компьютера с разработанным и официально зарегистрированным программным обеспечением «Диагностика машинных агрегатов с электрическим приводом на основе анализа параметров генерируемых высших гармонических составляющих токов и напряжений». Метрологическое обеспечение результатов экспериментальных измерений осуществлялось согласно ГОСТ 14014 – 91, ГОСТ 22261 – 94, ТУ4222-009-53718944-05, паспорта измерителя показателей качества электроэнергии Ресурс-UF2M. При анализе результатов измерений параметров гармонических составляющих устанавливался нижний предел, определяемый погрешностью средств измерений, равный 0,05 % для коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения KUn и для коэффициента n-ой гармонической составляющей тока KIn. Значения KUn и KIn, меньшие указанных пределов, округлялись до нуля.

Для исследования насосных агрегатов с электрическим приводом в научно-исследовательских лабораториях Филиала ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате и в опытном цехе ОАО «Газпром нефтехим Салават» разработаны экспериментальные установки, схема и внешний вид которых изображены на рисунках 2, 3 и 4.

Режимы работы центробежного насоса имитировали открытием (закрытием) задвижек на линиях всасывания и нагнетания. Степень открытия (закрытия) задвижек на линиях всасывания и нагнетания составляла 0 %, 25 %, 50 %, 75 % и 100 % проходного сечения.

  Схема экспериментальной-7

Рисунок 2 – Схема экспериментальной установки для исследования режимов работы и характера повреждений центробежных насосов

  Экспериментальная установка в-10

Рисунок 3 – Экспериментальная установка в производственных условиях в

ОАО «Газпром нефтехим Салават»

  Экспериментальная установка-14

Рисунок 4 – Экспериментальная установка в лаборатории филиала

ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате

Искусственно дисбаланс ротора двигателя и вала насоса создавали при помощи грузов, прикреплённых на ротор и вал. Сопротивление изоляции обмотки статора электродвигателя доводили путем увлажнения до значения 0,1МОм. Повреждения обмоток ротора электродвигателя создавались путем высверливания стержней обмотки ротора на 25%, 50% и 100% площади поперечного сечения. Плохое крепление к фундаменту создавали путем уменьшения допускаемого крутящего момента М при затяжке болтов крепления (М<60 Н·м, согласно пособия к СНиП2.09.03-85). Степень изношенности подшипников и рабочих колес определялась на предприятии ООО «Ремонтно-механического завода», согласно РД153-39.4.Р-124-02. Различные степени тяжести искусственных замыканий между витками (фазами) в фазных обмотках и однофазных замыканий создавали изменением регулируемого активного сопротивления, присоединенного к выводам обмотки статора. Обрыв фаз обмоток статора электродвигателя осуществляли путем отсоединения выводов соответствующих обмоток.

Экспериментальные исследования показали, что в процессе накопления поврежденности насосных агрегатов происходит изменение параметров спектра гармоник токов и напряжений, генерируемых двигателем электропривода. На рисунке 5 представлен гармонический состав напряжений и токов, соответствующий предельному состоянию подшипника насоса К80-50-200 со стороны полумуфты. Наиболее информативными параметрами, отражающими изменение уровня поврежденности элементов насосных агрегатов, являются амплитуды 3, 5, 7 и 9 гармонических составляющих токов и напряжений и соответствующие им углы сдвига по фазе. Экспериментально определены значения параметров гармоник, соответствующие исправному, неисправному и предельному состоянию отдельных элементов насосных агрегатов. В таблице 1 представлены экспериментально полученные значения параметров 3, 5, 7, 9 гармоник токов и напряжений, соответствующие исправному, неисправному и предельному состоянию подшипника насоса К80-50-200 со стороны полумуфты. На рисунке 6 представлена зависимость амплитуд 3, 5, 7, 9 гармоник токов и напряжений в фазе А от степени изношенности подшипника насоса К80-50-200 со стороны полумуфты.

По результатам экспериментальных исследований для 17 факторов (видов повреждений) получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость изменений значений амплитуд 3, 5, 7 и 9 гармоник токов и напряжений в фазах А, В, С и соответствующих им углов сдвига по фазе от технического состояния насосного оборудования. К примеру, уравнение регрессии для третьей гармоники тока в фазе А имеет вид

(7)

где y – выходной параметр (значение амплитуды 3 гармоники тока в фазе А), х1…х17 – входные переменные, факторы (виды повреждений).

Таблица 1 – Значения параметров 3, 5, 7, 9 гармоник токов и напряжений, соответствующие исправному, неисправному и предельному состоянию подшипника насоса К80-50-200 со стороны полумуфты

Состояние подшипника Фаза Третья гармоника Пятая гармоника Седьмая гармоника Девятая гармоника
КIn, % КUn, % ui(n), град КIn, % КUn, % ui(n), град КIn, % КUn, % ui(n), град КIn, % КUn, % ui(n), град
Исправное А 0,00 0,00 0,00 0,07 0,07 91,72 1,18 0,75 102,55 0,09 0,08 129,4
В 0,00 0,00 0,00 0,08 0,09 106,32 1,30 0,80 102,78 0,10 0,09 94,67
С 0,00 0,00 0,00 0,09 0,10 127,32 1,15 0,73 93,44 0,13 0,10 109,92
Неисправное А 0,00 0,00 0,00 0,10 0,08 102,47 1,23 0,77 112,65 0,12 0,10 -130,54
В 0,10 0,08 -90,05 0,09 0,09 99,58 1,35 0,82 135,74 0,09 0,07 98,21
С 0,00 0,00 0,00 0,08 0,07 130,61 1,29 0,75 116,87 0,13 0,08 143,52
Предельное А 0,00 0,00 0,00 0,56 0,21 -115,49 1,53 0,81 97,56 0,35 0,12 123,68
В 0,64 0,17 -105,12 0,45 0,39 -146,78 1,50 0,89 119,54 0,00 0,00 0,00
С 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,41 0,77 134,25 0,31 0,10 138,91


Pages:     | 1 || 3 |
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.