Диагностирование синхронного двигателя по виброаккустическим параметрам

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Забайкальский государственный университет

Энергетический факультет

Кафедра энергетики и электротехники

Реферат

по дисциплине: Монтаж и оборудование систем электроснабжения

на тему:

Диагностирование синхронного двигателя по виброаккустическим параметрам

Выполнил: Вовк-Курилех Евгений

Проверил: Раздобреев А.А.

Чита 2014 г.

Синхронные машины (СМ) могут использоваться в качестве генераторов переменного напряжения или в качестве двигателей, особенно в приводах большой мощности.

Из дефектов электромагнитного происхождения, оказывающих влияние на вибрацию двигателей и генераторов, можно выделить дефекты полюсов и обмоток ротора (возбуждения и демпферной), статический эксцентриситет воздушного зазора, дефекты обмотки и активного железа статора, дефекты щеточно - контактного узла (ЩКУ) и источника тока возбуждения. Кроме указанных дефектов на вибрацию всех видов СМ оказывают влияние дефекты механической системы и системы охлаждения, а на вибрацию синхронных двигателей, дополнительно, несимметрия и нелинейные искажения питающего напряжения.

Действующие в синхронных машинах электромагнитные силы имеют свою особенность - их частота в два раза выше частоты магнитного поля, так как они пропорциональны величине магнитного поля без учета его направления. Поэтому основные электромагнитные силы в машине переменного тока имеют частоту 2fп, где fп - частота питающего напряжения (частота сети).

Вторая по величине электромагнитная колебательная сила действует на зубцовой частоте. Вибрацию на зубцовой частоте традиционно иногда называют магнитным шумом, но она не всегда явно выделяется на фоне других составляющих, близких по частоте. Существует своя особенность формирования колебательных сил, определяемых зубчатостью ротора и статора. Она заключается в том, что зубцы ротора входят в поле статора с частотой fz = zfвр, но само поле - пульсирующее и раскладывается на две вращающихся в две разные стороны с частотой сети fп компоненты. Полюсов, под которыми находятся зубцы и одновременно максимум магнитного поля - два, поэтому силы действуют на трех зубцовых частотах:

Но форма колебаний статора имеет более простую форму, чем форма поля и, соответственно, амплитуда колебаний имеет большую величину только на одной или двух частотах. Все определяется конструкцией машины, т.е. количеством полюсов и зубцов.

,

Основные отличия вибрации синхронных машин от асинхронных двигателей следующие:

1. Отсутствие вибрации на частотах, кратных частоте скольжения, так как нет скольжения.

2. Дефекты обмоток возбуждения проявляют себя также, как в асинхронных двигателях проявляет себя динамический эксцентриситет зазора.

3. Зубцовые гармоники вибрации (магнитный шум) определяются зубцами на статоре, а не на роторе.

4. В явнополюсных машинах появляется радиальная вибрация на частотах kpfвр, где р - число пар полюсов.

Так же дефекты создают пульсирующие моменты на низких частотах, что приводит к росту вибрации машины, измеренной по касательной к корпусу в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Для обнаружения такого роста сравнивается вибрация в одной точке в радиальном к оси направлении и по касательной. Ряд дефектов (нарушение симметрии зазоров) сопровождается появлением пульсирующих моментов на более высоких частотах, на которых разделить вибрацию, возбуждаемую радиальными силами и пульсирующими моментами, оказывается практически невозможно. В таких случаях положительный результат дает анализ пульсаций электромагнитного поля, являющихся одной из составляющих, возбуждающих пульсирующие моменты. Эти составляющие поля возбуждают вибрацию машины на зубцовой частоте. Зубцовая вибрация при дефектах оказывается модулирована по амплитуде, что обнаруживается при узкополосном спектральном анализе вибрации. В качестве примера на рис.1 представлен спектр вибрации бездефектной синхронной машины.

Рис. 1. Спектры вибрации бездефектной синхронной машины

В выделенном участке спектра показано изменение при появлении короткозамкнутого витка.

В качестве измеряемого параметра вибрации принимают среднее квадратическое значение (СКЗ) виброскорости в рабочей полосе частот 10…5000 Гц.

Датчики контрольно-сигнальной аппаратуры устанавливают на 1-й подшипниковой опоре электродвигателей насосных агрегатов. При наличии многоканальной виброаппаратуры дополнительно устанавливают датчики для контроля вибрации в горизонтально-осевом направлении каждого подшипникового узла.

Вертикальную составляющую вибрации измеряют на верхней части крышки подшипника над серединой длины его вкладыша, горизонтально-поперечную и горизонтально-осевую - на уровне оси вала электродвигателя против середины длины опорного вкладыша ниже разъема.

Вибрацию электродвигателей измеряют в трех взаимно-перпендикулярных направлениях возможно ближе к оси вращения ротора. Вибрацию всех элементов крепления электродвигателя к раме и рамы к фундаменту измеряют и контролируют в вертикальном направлении.

Диагностические работы выполняют в целях определения вида (типа) развивающегося дефекта и прогноза работоспособности электродвигателя до следующего диагностического контроля.

При диагностическом контроле измеряют СКЗ виброскорости в каждом подшипниковом узле в трех взаимно-перпендикулярных направлениях, на лапах подшипниковых стояков и рядом с ними на раме. Измеряют уровень шума электродвигателя, температуру подшипниковых узлов, а также меди и железа статора.

Оценку работоспособности электрических машин по результатам измерений температуры используют при плановых диагностических контролях. При снижении эффективности работы системы охлаждения, которое сопровождается, как правило, повышения температурного режима, измеряют расход охлаждающего воздуха анемометром, счетчиком газа или калориметрическим расходомером. Определяют остаточный ресурс (построение тренда), регистрируют результаты измерения и оценивают техническое состояние электродвигателей (определение возможности эксплуатации электродвигателя до следующего диагностического контроля).

Неплановый контроль осуществляют в том случае, если:

1) СКЗ виброскорости превысило 6 мм/с в любой из контролируемых точек;

2) СКЗ виброскорости превысило базовое значение в 2 раза независимо от фактической на данное время вибрации;

3) СКЗ виброскорости на лапах подшипниковых стояков превысило 1.8 мм/с. При установившимся режиме происходит внезапное изменение вибрации на 2мм/с от любого предшествующего значения виброскорости на подшипниковой опоре;

4) Уровень шума электродвигателя изменился на 6Дб относительно базового значения;

5) Температура подшипников, меди и железа статора изменилась на 10єС относительно базового значения для определенных климатических условий.

В настоящее время в мировой практике используется три основных вида систем мониторинга и диагностики машин по вибрации:

· Переносные системы

· Стендовые системы

· Стационарные системы

Система мониторинга в любом ее исполнении должна иметь четыре основных подсистемы:

· измерительные датчики и средства связи;

· средства анализа сигналов;

· средства хранения данных и их отображения, как правило, персональный компьютер;

· пакет программ для мониторинга (подсистема обращения к базам данных, отображения результатов анализа, сравнения с порогами, построения трендов).

Основной отличительной характеристикой переносной системы мониторинга и диагностики можно считать работу оператора по подключению первичных датчиков вибрации к переносным устройствам ее измерения и анализа. Эта работа выполняется вручную и перед каждым измерением.

Как правило, использование переносных систем связано с установкой датчиков на объекте на время измерения. Преимущество переносной системы диагностики заключается в возможности увеличивать количество точек контроля вибрации до необходимого (на каждом узле), за счет увеличения интервалов между измерениями. Эти интервалы определяются длительностью долгосрочного прогноза и, как правило, составляют несколько дней или недель.

электромагнитный вибрация синхронный виброаккустический

Список использованной литературы:

1. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев А.Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации, Санкт-Петербург, 2000 г.

2. Кудрин Б.И., Минеев А.Р. Электрооборудование промышленности, 2008 г.

Размещено на Allbest.ru