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 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 реноваций 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 решение по патенту РФ №2028639 G01R 31/12 (опубл. 09.02.1995). Устройство для контроля изоляции электродвигателя, содержащее датчики параметров, модуль формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха. Устройство содержит модель обмотки, уложенную параллельно с основной контролируемой обмоткой электродвигателя, индикаторное устройство и источник питания, устройство осуществляет диагностику изоляции, учитывая величину напряжения и тока в контролируемой обмотке.
Однако данная система не учитывает влияние на обмотку частичных разрядов, что снижает надежность, не позволяет анализировать режимы работы электродвигателя, не обеспечивает функций автоматического управления, контроля и защиты.
Решаемая задача от использования полезной модели - обеспечение длительной безаварийной работы электродвигателя.
Технический результат - энергетическая эффективность и безопасность эксплуатации сложного и дорогостоящего технологического оборудования.
Указанный результат достигается тем, что в устройство контроля изоляции электродвигателя, содержащее датчики параметров, модуль формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха, введены модуль on-line контроля частичных разрядов, модуль формирования сигналов температуры, промышленный компьютер и датчики: частичных разрядов, высокочастотного сигнала частичных разрядов, температуры меди, стали и охлаждающего воздуха электродвигателя, трансформаторы тока и напряжения, при этом выход датчика частичных разрядов подключен к первому входу модуля on-line контроля частичных разрядов, ко второму входу подключен выход датчика высокочастотного сигнала частичных разрядов, выход модуля on-line контроля частичных разрядов подключен к первому входу промышленного компьютера, 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 промышленного компьютера, к первому и второму входу модуля формирования сигналов напряжения и тока подключена обмотка статора электродвигателя через трансформаторы напряжения и тока, к третьему и четвертому входу подключены выходы датчиков напряжения и тока электродвигателя, выход модуля формирования сигналов напряжения и тока подключен к третьему входу промышленного компьютера.
Устройство контроля изоляции электродвигателя, содержащее электродвигатель 1, датчики параметров, модуль 2 формирования сигналов напряжения и тока, средства подачи охлаждающего воздуха отличающееся тем, что в устройство введены модуль 3 on-line контроля частичных разрядов, модуль 4 формирования сигналов температуры, промышленный компьютер 5 и датчики: частичных разрядов 6, высокочастотного сигнала частичных разрядов 7, температуры меди, стали и охлаждающего воздуха электродвигателя, трансформаторы тока 8 и напряжения 9. При этом выход датчика частичных разрядов 7 подключен к первому входу модуля 3 on-line контроля частичных разрядов. Ко второму входу подключен выход датчика 7 высокочастотного сигнала частичных разрядов. Выход модуля 3 on-line контроля частичных разрядов подключен к первому входу промышленного компьютера 5. Выходы датчиков температуры меди и стали подключены к первому входу модуля 4 формирования сигналов температуры. Ко второму входу подключен выход датчика охлаждающего воздуха. Выход модуля 4 формирования сигналов температуры подключен ко второму входу промышленного компьютера 5. К первому и второму входу модуля 2 формирования сигналов напряжения и тока подключена обмотка статора электродвигателя 1 через трансформаторы напряжения 9 и тока 8. К третьему и четвертому входу подключены выходы датчиков напряжения и тока электродвигателя. Выход модуля 2 формирования сигналов напряжения и тока подключен к третьему входу промышленного компьютера 5.
Устройство работает следующим образом: на первом этапе проверяется условие, при котором температура стали должна быть больше температуры меди, сигналы температура меди, температура стали, температура охлажденного воздуха поступают с датчиков, находящихся внутри электродвигателя на модуль 4 формирования сигналов температуры меди, стали и охлажденного воздуха. Если температура меди выше, следующее условие - превышает ли текущее значение температуры меди значение предшествующего замера за установленный период интегрирования. Промышленным компьютером 5 определяется тенденция 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.
Сигналы напряжений и токов сети и двигателя поступают на модуль 2 формирования сигналов тока и напряжения через трансформаторы 8 и 9 тока и напряжения соответственно.
С помощью модуля 3 on-line контроля частичных разрядов поступают сигналы величины тока, образуемого частичными разрядами и величины электромагнитного импульса от разряда частичного разряда, осуществляется контроль состояния высоковольтной изоляции.
Если причина увеличения тока не связана с напряжением питания, следующим шагом осуществляется проверка увеличения потребляемой электродвигателем мощности, которая подсчитывается промышленным компьютером. 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 условий взаимодействия параметров, выдается предупреждение о неисправности в системе охлаждения.
Подобные алгоритмы разработаны и для других параметров мониторинга статорной обмотки электродвигателя, которые обрабатываются промышленным компьютером.