УСТРОЙСТВО ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОГО НАСОСНО-КОМПРЕССОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Полезная модель относится к области диагностики и контроля напряженно-деформированного состояния насосных и компрессорных агрегатов, приводимых во вращение электродвигателем, и может быть использована при их эксплуатации для осуществления оперативного мониторинга на этапе возникновения и развития неисправности.
Из предшествующего уровня техники известно устройство диагностирования технического состояния электромеханических систем (№144352, МПК G01R 31/34, дата публикации 20.08.2014), содержащее блок управления электродвигателя, машинный агрегат, датчики тока и напряжения, преобразователь, компьютер со специальным программным обеспечением, отличающееся тем, что блок управления электродвигателя и машинный агрегат объединены в блок электромеханической системы, преобразователь выполнен в виде согласующего устройства, дополнительно введены датчики температуры, шума, вибрации и частоты вращения двигателя, аппаратура синхронизации, канал связи и устройство формирования группового сигнала контроля технического состояния электромеханической системы, состоящее из последовательно связанных коммутатора и модулятора, причем выходы электромеханической системы связаны с входами всех датчиков, выходы которых связаны с входами согласующего устройства, выходы которого связаны с входами устройства формирования группового сигнала контроля технического состояния электромеханической системы, выход аппаратуры синхронизации связан со вторым входом устройства формирования группового сигнала контроля технического состояния электромеханической системы, выход которого связан с входом компьютера со специальным программным обеспечением путем канала связи.
Недостатками данного устройства являются сложная структура системы с большим количеством датчиков и каналов связи, невозможность удаленной установки измерительных датчиков, низкая вероятность точного определения типа развивающегося дефекта.
Также известно устройство дистанционной диагностики асинхронных электродвигателей (№147268 МПК G01R 31/34 дата публикации: 27.10.2014), содержащее 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 аналого-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 аналого-цифровых преобразователей к блоку нейронной сети, выход блока нейронной сети подключен к блоку связи, взаимодействующим с блоком отображения информации и блоком хранения информации.
Недостатками данного способа являются наличие блока нейронной сети, требующей сложного и достаточно долговременного обучения, иногда, не приводящему к желаемому результату, наличие измерительных датчиков, устанавливаемых непосредственно на агрегате, что исключает возможность их удаленной установки и ограничивает вариативность структуры разрабатываемой системы мониторинга.
Наиболее близким техническим решением является устройство для диагностики машинного агрегата с электрическим приводом (№142018 МПК G01R 31/34 дата публикации: 20.06.2014), содержащее блок датчиков тока и блок датчиков напряжения, при этом выходы блоков датчиков подключены к блоку дискретного преобразования Фурье, к выходу блока дискретного преобразования Фурье подключен блок фильтрации данных, к которому подключены блок нейронной сети и блок подготовки данных для построения нейросетевой модели, выход блока нейронной сети подключен к блоку сравнения, который связан с дисплеем или с ЭВМ.
Недостатком данного способа является необходимость создания нейронной сети, требующей трудоемкого обучения и интеграции в сложные электронно-вычислительные системы.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности создания систем диагностики насосно-компрессорных агрегатов, отличающихся высокой степенью достоверности информации о состоянии агрегата, широким спектром диагностируемых неисправностей с возможностью конкретизации их вида и способностью определить какое устройство в составе агрегата имеет дефект, а также отличающихся несложной технической реализацией.
Поставленная задача достигается за счет установки группы датчиков тока и напряжения, либо непосредственно на электродвигателе, либо удаленно в щитах и ячейках распределительных устройств, с целью фиксации сигналов тока и напряжения с последующим подключением датчиков к многоканальному анализатору спектра, осуществляющему дискретное преобразование Фурье и определение параметров гармонических составляющих сигналов, выход которого подключается к персональному компьютеру. На фигуре представлена структурная схема устройства технической диагностики электроприводного насосно-компрессорного оборудования, включающего в себя датчики тока (1) и напряжения (2), многоканальный анализатор спектра (3) и персональный компьютер (4).
Устройство работает следующим образом.
Группа аналоговых датчиков тока и напряжения включаются в фазы линии, питающей электродвигатель агрегата - по одному датчику тока и одному датчику напряжения на каждую фазу. Датчики могут размещаться как непосредственно на агрегате - в коробке выводов электродвигателя, так и в щите, ячейке распределительного устройства. Выходы датчиков подключаются к аналоговым входам многоканального анализатора спектра. Анализатор выполняет фильтрацию, аналого-цифровое преобразование сигналов, функцию дискретного преобразования Фурье и спектральный анализ с целью получения спектров сигналов и последующим анализом гармонических составляющих для выявления изменяющихся гармоник и интерпретации дефекта в работающем агрегате. При этом спектры токов являются информативными с точки зрения определения наличия, вида и степени развития механического дефекта в установке, а спектры напряжения необходимы для мониторинга проявления временных гармоник, поступающих со стороны питающей сети и способных исказить спектр тока. Далее информация поступает на персональный компьютер, где при помощи программного обеспечения производится сбор, обработка и хранение информации, а также управление работой анализатора спектра.
Таким образом, при получении информации об изменении амплитуд каких-либо гармонических составляющих в спектре тока статора двигателя производится анализ гармоник на соответствующих (информативных) частотах в спектре сигнала напряжения. В том случае, если в спектре напряжения гармоники на информативных частотах не изменяют своего амплитудного значения, то можно утверждать, что искажения спектра тока вызваны механическим дефектом в агрегате. При этом вид дефекта определяется информативной частотой, а степень развития - амплитудой гармоники. Если же изменение информативной гармоники наблюдается также в спектре напряжения, то это является признаком наличия возмущающих воздействий (помех) со стороны питающей сети, а не возникновения механического дефекта.