УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области диагностики асинхронных электродвигателей на основе анализа температуры изоляции обмотки статора и подшипников, а также параметров гармонических составляющих токов и напряжений, генерируемых электродвигателем.
Известно устройство диагностики электродвигателей переменного тока и связанного с ними механического оборудования (патент RU №90199 МПК G01M 7/02 (2006.01), G01M 15/00 (2006.01), опубл. 27.12.2009), состоящее из датчиков вибрации, показания которых записываются через аналого-цифровой преобразователь на постоянное запоминающее устройство персонального компьютера. В персональном компьютере производится спектральный анализ полученного сигнала и сравнение значений амплитуд на характерных частотах.
Недостатками указанного технического решения является сложность необходимых измерений, ограниченность видов диагностируемых неисправностей, ограниченность применения в помещениях с взрывоопасной средой.
Известно устройство для диагностики асинхронных электрических двигателей (патент RU №2484490 МПК G01R 31/34 (2006.01), опубл. 10.06.2013), состоящее из источников питания, измерительных устройств, блока памяти номинальных величин двигателя, бортового накопителя, дисплея, микропроцессора для определения реальной длительности пуска, микропроцессора для оценки перегрева и состояния изоляции. Микропроцессоры установлены относительно асинхронного электрического двигателя параллельно, а между собой последовательно. Датчики тока, температуры изоляции, температуры окружающей среды связаны с микропроцессорами через аналого-цифровые преобразователи. Один из микропроцессоров при получении сигналов с датчиков температуры начинает расчет начального превышения температуры обмоток изоляции над номинальной и расчет превышения температуры обмоток над номинальной. Второй микропроцессор, получая сигнал от датчика тока, начинает отсчет времени до тех пор, пока значение пускового тока не уменьшится до пределов 0,9-1,1 тока номинального. Технический результат заключается в возможности диагностики изоляции активной части асинхронного электрического двигателя в процессе эксплуатации.
Недостатками указанного технического решения является сложность необходимых измерений, ограниченность видов диагностируемых неисправностей.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство для диагностики электродвигателей переменного тока (патент RU 121086, G01R 31/34, опубл. 10.10.2012 (прототип)), к фазам питания асинхронного двигателя подключают три датчика фазных токов, выходы датчиков подключены к блоку вычисления результирующего модуля тока, к которому последовательно подключены блок вейвлет преобразования, блок интегральной оценки и блок сравнения, который связан или с дисплеем или ЭВМ, при этом блок порогового значения соединен с блоком сравнения.
Недостатком указанного технического решения является ограниченность видов диагностируемых неисправностей, а также отсутствие возможности дистанционной диагностики.
Задачей полезной модели является создание устройства дистанционной диагностики асинхронных электродвигателей с достижением следующего технического результата: расширение функциональных возможностей устройств удаленной диагностики путем одновременного выявления электрических и механических повреждений асинхронного двигателя за счет анализа гармонического состава токов и напряжения, а также температуры изоляции и обмоток статора.
Указанная задача решается тем, что устройство дистанционной диагностики асинхронных электродвигателей содержит блок датчиков тока, блок датчиков напряжения, блок датчиков температуры изоляции обмотки статора и блок датчиков температуры подшипников, при этом выходы датчиков тока и напряжения подключены через блоки аналоговых цифровых преобразователей к блоку прямого преобразования Фурье, к выходу блока прямого преобразования Фурье подключен блок нейронной сети, а выходы датчиков температуры изоляции обмотки статора электродвигателя и датчиков температуры подшипников подключены через блоки аналоговых цифровых преобразователей к блоку нейронной сети, выход блока нейронной сети подключен к блоку связи, взаимодействующим с блоком отображения информации и блоком хранения информации.
На фигуре представлена структурная схема устройства.
Устройство содержит блок 1 датчиков тока; блок 2 датчиков напряжения; блок 3 датчиков температуры изоляции обмотки статора; блок 4 датчиков температуры подшипников; блок 5 аналого-цифровых преобразователей; блок 6 прямого преобразования Фурье; блок 7 нейронной сети; блок 8 связи; блок 9 хранения информации; блок 10 отображения информации.
Устройство работает следующим образом.
Блок 5 аналого-цифровых преобразователей осуществляет преобразование поступающей информации от блока 1 датчиков тока, блока 2 напряжения, блока 3 датчиков температуры изоляции обмотки статора электродвигателя и блока 4 датчиков температуры подшипников из аналоговой в цифровую форму.
Блок 6 прямого преобразования Фурье раскладывает сигналы, поступающие от блоков 5 аналого-цифровых преобразователей на гармонические составляющие токов и напряжений.
In
Un
ui(n)
Информация с выходов блоков 6 и 5 поступает на вход блока 7, который содержит специально обученную нейронную сеть, способную провести оценку технического состояния. Входами нейронной сети являются действующие значения коэффициентов гармонических составляющих тока K и напряжения K, угол между данными величинами φ, а также значения температуры изоляции обмотки статора и подшипников асинхронного электродвигателя.
m
Совокупность нормированных значений диагностических параметров анализируется искусственной нейронной сетью в блоке нейронной сети, которая выдает результат - код режима работы и поврежденности элементов асинхронного электродвигателя D - характеризующего состояния асинхронного электродвигателя
где w - весовые коэффициенты нейронной сети для соответствующих диагностических параметров;
m=14 - количество выходов нейронной сети;
p - число подшипников агрегата.
Информация с выхода блока 7 поступает на вход блока8 связи, способного передавать диагностическую информацию по беспроводным каналам связи (сетям GSM связи или Wi-Fi) в блок 9 и блок 10.
Блок 9 служит для отображения диагностической информации о состоянии асинхронного электродвигателя. Блок 10 служит для записи и хранения данных о техническом состоянии асинхронного электродвигателя.