УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель «Устройство для контроля изоляции электродвигателя» относится к электротехнике, конкретнее, к диагностике состояния изоляции электродвигателей и может быть использована на промышленных предприятиях с целью уменьшения аварийных режимов двигателей, например, на компрессорных станциях магистрального газопровода.
Правила эксплуатации магистральных газопроводов регламентируют осуществлять контроль работоспособности, надежности и безопасности оборудования компрессорных станций (КС) с помощью технических и программных средств мониторинга и диагностики. Они должны с требуемой достоверностью производить оценку технического состояния оборудования КС и прогнозировать его изменение не менее чем за период до следующего проведения измерений. Установка систем мониторинга и диагностики должна обеспечиваться при новом строительстве и реновации КС, а также в процессе модернизации эксплуатируемых КС. Вводимые в эксплуатацию полнофункциональные системы должны обеспечивать работу с учетом реального фактического состояния каждого вида, типа и конкретного объекта диагностируемого оборудования.
Известно устройство для контроля изоляции электродвигателя (патент на полезную модель РФ 91631 G01R 31/12 опубл. 20.02.2010), являющееся прототипом данной полезной модели. Данное устройство содержит датчики параметров, модуль формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха, модуль on-line контроля частичных разрядов (ЧР), модуль формирования сигналов температуры, промышленный компьютер (ПК) и датчики ЧР, высокочастотного сигнала ЧР, температуры меди, стали и охлаждающего воздуха электродвигателя (ЭД), трансформаторы тока и напряжения, при этом выход датчика ЧР подключен к первому входу модуля on-line контроля ЧР, ко второму входу подключен выход датчика высокочастотного сигнала ЧР, выход модуля on-line контроля ЧР подключен к первому входу ПК, выходы датчиков температуры меди и стали подключены к первому входу модуля формирования сигналов температуры, ко второму входу подключен выход датчика охлаждающего воздуха ЭД, выход модуля формирования сигналов температуры подключен ко второму входу ПК, к первому и второму входам модуля формирования сигналов напряжения и тока подключена обмотка статора ЭД через трансформаторы напряжения и тока, к третьему и четвертому входам подключены выходы датчиков напряжения и тока ЭД, выход модуля формирования сигналов напряжения и тока подключен к третьему входу ПК.
Однако данная система не учитывает влияние на работу ЭД механических факторов, главным из которых является уровень вибрации, что снижает надежность, не позволяет анализировать режимы работы ЭД, не обеспечивает функций автоматического управления, контроля и защиты ЭД.
Решаемая задача от использования полезной модели - обеспечение длительной безаварийной работы ЭД.
Технический результат - энергетическая эффективность и безопасность эксплуатации сложного и дорогостоящего технологического оборудования с ЭД.
Указанный результат достигается тем, что в устройство для контроля изоляции ЭД, содержащее датчики параметров, модуль формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха ЭД, модуль on-line контроля ЧР, модуль формирования сигналов температуры, ПК и датчики ЧР, высокочастотного сигнала ЧР, температуры меди, стали и охлаждающего воздуха ЭД, трансформаторы тока и напряжения, при этом выход датчика ЧР подключен к первому входу модуля on-line контроля ЧР, ко второму входу подключен выход датчика высокочастотного сигнала ЧР, выход модуля on-line контроля ЧР подключен к первому входу ПК, выходы датчиков температуры меди и стали подключены к первому входу модуля формирования сигналов температуры, ко второму входу подключен выход датчика охлаждающего воздуха, выход модуля формирования сигналов температуры подключен ко второму входу ПК, к первому и второму входам модуля формирования сигналов напряжения и тока подключена обмотка статора ЭД через трансформаторы напряжения и тока, к третьему и четвертому входам подключены выходы датчиков напряжения и тока ЭД, выход модуля формирования сигналов напряжения и тока подключен к третьему входу ПК, введены датчик вибрации ЭД и измеритель уровня вибрации, причем, вход датчика вибрации соединен с корпусом ЭД, а его выход с входом измерителя вибрации, выход которого подключен к четвертому входу ПК.
Устройство контроля изоляции ЭД содержит электродвигатель 1, датчики параметров, модуль формирования сигналов напряжения и тока 2, средства подачи охлаждающего воздуха, модуль on-line контроля частичных разрядов 3, модуль формирования сигналов температуры 4, промышленный компьютер 5 и датчики: частичных разрядов 6, высокочастотного сигнала ЧР 7, температуры меди, стали и охлаждающего воздуха электродвигателя, трансформаторы тока 8 и напряжения 9, датчик вибрации 10 и измеритель уровня вибрации 11. При этом выход датчика ЧР 7 подключен к первому входу модуля on-line контроля ЧР 3. Ко второму входу подключен выход датчика высокочастотного сигнала ЧР 7. Выход модуля 3 on-line контроля ЧР подключен к первому входу ПК 5. Выходы датчиков температуры меди и стали подключены к первому входу модуля формирования сигналов температуры 4. Ко второму входу подключен выход датчика охлаждающего воздуха ЭД. Выход модуля формирования сигналов температуры 4 подключен ко второму входу ПК 5. К первому и второму входу модуля формирования сигналов напряжения и тока 2 подключена обмотка статора ЭД 1 через трансформаторы напряжения 9 и тока 8. К третьему и четвертому входу подключены выходы датчиков напряжения и тока ЭД. Выход модуля формирования сигналов напряжения и тока 2 подключен к третьему входу ПК 5. Корпус ЭД 1 подключен к входу датчика вибрации 10, выход которого подключен к входу измерителя уровня вибрации 11. Выход измерителя уровня вибрации 11 подключен к четвертому входу ПК 5.
Устройство работает следующим образом: на первом этапе проверяется условие, при котором температура стали должна быть больше температуры меди, сигналы температуры меди, температуры стали, температуры охлажденного воздуха поступают с датчиков, находящихся внутри ЭД на модуль формирования сигналов температуры меди, стали и охлажденного воздуха 4. Если температура меди выше, следующее условие - превышает ли текущее значение температуры меди значение предшествующего замера за установленный период интегрирования. ПК 5 определяет тенденцию увеличения температуры. Если такая тенденция прослеживается, далее выполняется анализ других факторов с целью определения причин нагрева. В первую очередь проводится анализ токовой нагрузки с учетом тепловой инерции обмотки. Если причина увеличения температуры меди связана с увеличением тока, то алгоритм проверяет, не связано ли увеличение тока с уменьшением напряжения питания. Далее проверяется условие превышения текущих значений уровня вибрации с измерителя 11 над граничными нормативными значениями, соответствующими правилам эксплуатации ЭД 1.
Сигналы напряжений и токов сети и ЭД поступают на модуль формирования сигналов тока и напряжения 2 через трансформаторы 8 и 9 тока и напряжения соответственно.
С помощью модуля on-line контроля ЧР 3 поступают сигналы величины тока, образуемого ЧР, и величины электромагнитного импульса от разряда ЧР, осуществляется контроль состояния высоковольтной изоляции.
Если причина увеличения тока не связана с напряжением питания, следующим шагом осуществляется проверка увеличения потребляемой ЭД мощности, которая подсчитывается ПК. Цикл контроля тенденций изменения параметров замыкается на определенном значении превышения температуры охлаждающего воздуха над температурой обмотки, после чего выдается аварийный сигнал. При определении тенденции к превышению температуры в стали над температурой в меди, алгоритм устанавливает причину нагрева. При обнаружении несоответствия установленных алгоритмов условиям взаимодействия параметров, выдается предупреждение о неисправности в системе охлаждения.
Подобные алгоритмы разработаны и для других параметров мониторинга статорной обмотки электродвигателя и уровней вибрации корпуса, которые обрабатываются ПК.