Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы измерения механических величин

Диссертационная работа:

Жарков Владислав Владимирович. Разработка и исследование методов и средств диагностики электрических машин на основе измерения их полей рассеяния : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.01 : Ульяновск, 2003 157 c. РГБ ОД, 61:04-5/2082

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение

Глава 1. Методы и средства диагностики электрических машин 10

1 Л. Поле рассеяния электрических машин 11

1.2. Методы вибродиагностики 14

1.3. Диагностика электрических машин на основе измерения
электрических параметров 31

1.4. Диагностика электротрансформаторов 35

1.5. Принципы построения автоматизированных диагностических
комплексов 42

  1. Автоматизированные спектроанализаторы 53

  2. Выводы 60

Глава 2. Исследование переходных процессов в первичных

преобразователях индуктивного типа 62

2.1. Первичные преобразователи индуктивного типа на основе LR-

ф цепи и LC-контура 63

2.2. Первичные преобразователи индуктивного типа на основе LD-

и /,>Д-контуров 65

  1. Схемотехническое моделирование переходных процессов в первичных преобразователях индуктивного типа на основе LR-цепи, 1С- и ЮЯ-контуров 67

  2. Анализ параметров первичного преобразователя на основе LDtf-контура с помощью схемотехнического моделирования 74

2.5. Выводы 77

Глава 3* Автоматизированный диагностический комплекс 78

3.1. Многоканальная сенсорная плата сбора данных 78

3.2. Схемотехническое моделирование сенсорной платы сбора
данных 84

w 3.3. Конструкции индуктивных датчиков 87

3,3,1. Датчик поля рассеяния 87

  1. Датчик виброперемещений 89

  2. Датчик фазного тока 90

3.4. Оценка методической погрешности индуктивного датчика
магнитного поля 91

3.5. Программный пакет автоматизированного комплекса 99

3.5. 1. Драйвер сенсорной платы сбора данных. 101

  1. Сервисные программы 102

  2. Программа «Вибродиагностика» 104

  3. Программа «Универсальный спектроанализатор» ПО

  4. Программа «Анализатор нестационарных процессов» 112

3.6. Выводы 114

Глава 4, Исследование влияния дефектов электрических машин на

характеристики поля рассеяния 116

  1. Сравнительный анализ характеристик полей рассеяния, фазных токов и вибраций электрических машин 117

  2. Диагностика разбаланса ротора электродвигателя 122

  3. Диагностика межвитковых замыканий электротрансформатора... 134

  4. Измерение скольжения асинхронных электродвигателей 138

4.5. Выводы 141

Заключение 142

Список литературы 145

Введение к работе:

Актуальность темы. Электрические машины (электродвигатели, генераторы и трансформаторы) выполняют важные задачи в различных сферах производства. Их внезапный отказ сопровождается значительными экономическими потерями. Поэтому диагностика данных агрегатов с целью выявления дефектов на ранней стадии их развития является актуальной задачей, решение которой позволит предотвратить аварийные ситуации. При этом необходимым условием проведения диагностики является измерение диагностических параметров без отрыва объекта от процесса производства и транспортировки его на специализированные стенды.

В настоящее время основным направлением в диагностике электрических машин является вибродиагностика. Методы вибро диагностики позволяют получить подробную информацию о техническом состоянии объекта и основываются на анализе временных и спектральных характеристик вибраций. Одними из основных недостатков вибродиагностики являются контактный метод измерения и жесткие требования к расположению датчика на объекте.

Кроме вибродиагностики для оценки технического состояния электрических машин активно применяются методы диагностики на основе измерения фазных токов и напряжений. Применение токовых клещей позволяет проводить измерения без разрыва цепей питания объекта. При этом, в отличие от вибродиагностики, нет необходимости устанавливать датчик в определенное положение относительно объекта.

Информацию о техническом состоянии объекта диагностирования можно получить также на основе измерения поля рассеяния, существующего вблизи электрической машины и являющегося частью общего магнитного потока- Поскольку поток рассеяния создается фазными токами в обмотках электрической машины, то возникновение дефектов должно приводить к изменениям в спектре поля рассеяния. Использование поля рассеяния в качестве основного или дополнительного источника диагностической

5 информации позволит повысить достоверность диагностических оценок. Измерение поля рассеяния производится бесконтактным способом, что не требует вмешательства в работу объекта. Нет и жестких требований к расположению датчиков относительно объекта. Несмотря на это, как показывает анализ литературы, влияние дефектов на характеристики поля рассеяния мало изучено, а данный диагностический параметр практически не используется для оценки технического состояния электрических машин.

Все это делает актуальным разработку автоматизированных диагностических устройств, которые позволяют измерять такие параметры, как поля рассеяния, фазные токи и вибрации электрических машин, а также проводить цифровую обработку и анализ результатов измерений, с последующим формированием банка данных с информацией о динамике изменения диагностических параметров.

Цель и задачи работы. Целью данной работы является разработка и исследование методов и средств диагностики электрических машин на основе измерения их полей рассеяния с помощью датчиков индуктивного типа. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

Исследование с помощью схемотехнического моделирования переходных процессов в чувствительных элементах индуктивных датчиков на основе LR-9 LC-t LD- и 1У?-контуров с целью определения наиболее оптимальной схемы первичного преобразователя с точки зрения чувствительности и быстродействия.

Разработка автоматизированного диагностического комплекса на основе специализированной сенсорной платы сбора данных для персонального компьютера и соответствующего программного обеспечения, предоставляющего необходимые возможности для измерения диагностических параметров, обработки и анализа результатов измерений,

Определение основных метрологических характеристик комплекса.

Исследование временных и частотных характеристик поля рассеяния, фазных токов и вибраций электрических машин. Определение диагностических признаков, характеризующих техническое состояние диагностируемых объектов.

Разработка методики диагностирования дефектов электрических машин на основе измерения временных и спектральных характеристик полей рассеяния.

Научная новизна.

  1. С помощью схемотехнического моделирования проведен сравнительный анализ переходных процессов в различных схемах первичных преобразователей индуктивного типа. Установлено, что первичные преобразователи на основе LD- и ZrDff-контуров обладают более высокой чувствительностью, чем аналогичные преобразователи на основе ІД-цепи и ІС-контура.

  2. Проведены комплексные исследования полей рассеяния, фазных токов и вибраций электрических машин, которые показали, что в спектре поля рассеяния содержится информация для оценки технического состояния диагностируемого объекта.

  3. На основе проведенных экспериментальных исследований, установлена связь между механическими дефектами электродвигателя и объемной плотностью энергии, излучаемой объектом в спектральной полосе гармоники скольжения.

  4. Проведены исследования спектра поля рассеяния электротрансформатора, позволившие установить влияние степени дефекта, вызванного межвитковыми замыканиями в первичной обмотке, на амплитуду 3-ей гармоники в спектре поля рассеяния. Практическая значимость работы.

Разработаны специализированная плата сбора данных для
персонального компьютера, а также конструкции индуктивных
датчиков для измерения магнитных полей, токов и вибраций. Наличие

7 многоканального режима работы позволяет производить одновременно измерения различных параметров с накоплением массивов данных в памяти компьютера. Данная плата может быть использована не только для диагностики электрических машин, но и для решения таких задач как, например, управление и контроль технологическими процессами,

Разработан программный пакет, который предоставляет широкие возможности по цифровой обработке, анализу и графическому представлению результатов измерений, полученных с помощью сенсорной платы сбора данных. Открытый формат файлов базы данных позволяет осуществлять обмен информацией с другими программными пакетами по обработке данных, например, MathCAD,

Разработана методика диагностики разбаланса ротора электродвигателя.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Для индуктивных датчиков, принцип действия которых основан на преобразовании индуктивности в длительность переходного процесса, наиболее оптимальными с точки зрения чувствительности и быстродействия являются датчики с чувствительным элементом в виде LDR-коятур^

  2. Объемная плотность энергии, излучаемая электродвигателем в спектральной полосе гармоники скольжения, зависит от степени проявления механического дефекта, связанного с разбалансировкой ротора, и, таким образом, может служить в качестве диагностического признака для оценки технического состояния электродвигателя.

  1. Относительная амплитуда третьей гармоники в спектре поля рассеяния электротрансформатора зависит от количества замыкаемых витков и переходного сопротивления и, таким образом, может служить в качестве диагностического признака для оценки технического состояния трансформатора.

8 4. Методика диагностирования разбаланса ротора электродвигателя на

основе измерения временных и спектральных характеристик поля

рассеяния.

Методы проведения исследований, В ходе выполнения работы использовались современные теоретические и экспериментальные методы: теория электромагнитного поля, теория электрических цепей, интегральные преобразования Фурье и Лапласа, линейная алгебра, а также методы цифровой обработки сигнала. Программное обеспечение разработано на языках программирования: Assembler, Turbo Pascal 7,0 К Схемотехническое моделирование схем производилось в пакете Micro-Cap 7,0. Для оценки методической погрешности использовался пакет MathCAD 2001 Professional. Проектирование принципиальных схем и печатных плат осуществлялось в автоматизированной среде проектирования P-CAD 4.5.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской НТК «Методы и средства измерений» (г. Н- Новгород, 2003 г.); на международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке, технике и экономике» (г. Ульяновск, 2003 г.); на международной НТК «Новые методологии проектирования изделий микроэлектроники «New design methodologies» (г. Владимир, 2002 г,); на международной НТК «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2002» (г. Саратов, 2002 г.); на Всероссийской НТК «Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем» (г, Ульяновск, 2001 г.); на международной конференции «Континуальные логико-алгебраические и нейросетевые методы в науке, технике и экономике» (г. Ульяновск, 2000 г.); на международной НТК «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (г. Москва, 1999 г,); на международной НТК «Интерактивные системы: проблемы взаимодействия человек-компьютер» (г. Ульяновск, 1999 г.); на школе-семинаре «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники» (г.

9 Ульяновск, 1999 г.); на Всероссийской НТК «Микроэлектроника и информатика - 98» (г. Москва, 1998 г.); на ежегодных 32-ой и 33-ей конференциях профессорско-преподавательского состава УлГТУ.

Внедрение результатов работы. Разработан и внедрен в производство в ОАО Ульяновская кондитерская фабрика «Волжанка» автоматизированный вискозиметр, в котором программно-аппаратный комплекс использован для контроля технологического процесса.

Внедрен в производство в ЗАО НПК «Волга-ЭКОПРОМ» программный пакет, выполняющий задачи управления и контроля технологическим процессом ,

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, в том числе 12 научных статей и 13 тезисов докладов на научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 130 наименования. Общий объем диссертации составляет 157 страниц, включая 12 таблиц и 49 рисунков.

Подобные работы
Киселев Сергей Константинович
Разработка и исследование методов и средств автоматизации поверки щитовых электроизмерительных приборов
Рущенко Нина Геннадиевна
Исследование и разработка методов решения задачи синтеза высокооднородного магнитного поля в МР-томографе
Попов Юрий Николаевич
Разработка и исследование рефлектометрического метода измерения шероховатости сверхгладких металлических поверхностей
Рухадзе Вилгений Александрович
Разработка, исследование и конструрирование по заданным характеристикам автономных устройств вывода усилия и перемещения из полости избыточного давления
Паллаг Сергей Петрович
Исследование и разработка новых принципов построения ультразвуковых измерителей уровня нестационарных сред
Шукис Зигмантас Йонович
Разработка и исследование измерительных преобразователей координат положения головы наблюдателя относительно объекта наблюдения
Куратов Константин Александрович
Разработка и исследование помехоустойчивых алгоритмов обнаружения и оценивания временных параметров сигналов в системах сбора и обработки данных
Тихоненков Евгений Владимирович
Исследование и разработка способов минимизации температурных погрешностей металлопленочных тензорезисторных датчиков механических величин
Романова Елена Владимировна
Разработка и исследование технических и организационных мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности производства щитовых электроизмерительных приборов
Медведев Александр Геннадьевич
Разработка и исследование поверхностных емкостных датчиков для измерения уровня топлива

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net