Повышение эффективности функционирования высоковольтных мехатронных модулей на основе диагностики технического состояния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.05, кандидат наук Ярошенко, Игорь Владимирович

• Ярошенко, Игорь Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Ярошенко, Игорь Владимирович

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

1.1. Структурный анализ основных видов высоковольтных мехатронных модулей

1.2. Анализ основных методов и средств диагностирования высоковольтных мехатронных модулей

1.3. Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Диагностика электродвигателей на рабочем напряжении

2.2. Диагностика статорных обмоток гидрогенераторов на рабочем напряжении

2.3. Анализ и синтез структуры системы диагностирования технического состояния высоковольтных мехатронных модулей

2.4. Направления и задачи разработки системы диагностирования технического состояния высоковольтных мехатронных модулей

2.5. Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

3.1. Разработка концепции моделирования технического состояния высоковольтных мехатронных модулей

3.2. Математическая модель и метод классификации технического состояния высоковольтных мехатронный модулей

3.3. Математическая модель и метод поиска неисправностей высоковольтных мехатронных модулей

3.4. Алгоритм оценки технического состояния высоковольтных мехатронных модулей

3.5. Алгоритм поиска неисправностей высоковольтных мехатронных модулей

3.6. Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ НА ОСНОВЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

4.1. Устройство диагностирования технического состояния высоковольтных мехатронных модулей

4.2. Программное обеспечение повышения эффективности функционирования высоковольтных мехатронных модулей на основе диагностирования технического состояния

4.3. Экспериментальные исследования методов и средств повышения эффективности функционирования высоковольтных мехатронных модулей по результатам диагностирования технического состояния

4.4. Анализ эффективности применения методов повышения эффективности функционирования высоковольтных мехатронных модулей на основе диагностирования технического состояния

4.5. Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности функционирования высоковольтных мехатронных модулей на основе диагностики технического состояния»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Надежность работы промышленных предприятий в значительной степени зависит от состояния высоковольтного электрооборудования, обеспечивающего бесперебойную работу технологической цепочки, внеплановый останов которой может привести к серьезным авариям, влекущим за собой длительные простои и существенные финансовые потери. Следовательно, возникает необходимость повышения эксплуатационной надежности и бесперебойности работы силового электрооборудования. Как правило, такое оборудование является конструктивным объединением высоковольтного электрооборудования, механических или гидравлических элементов с элементами контроля и интеллектуальной системой управления, позволяющей осуществлять их плавный пуск, вывод на заданный режим работы, необходимое управление параметрами и отключение, что, в соответствии с общепринятой классификацией, позволяет отнести их к мехатронным модулям. Одним из перспективных направлений повышения эффективности функционирования таких модулей является управление режимами работы оборудования по их фактическому состоянию. Реализация данного подхода невозможна без разработки методов и средств, позволяющих осуществлять комплексную многопараметрическую диагностику технического состояния и управление режимами работы объекта по его результатам. Реализация полного цикла от получения данных, обработки результатов, выработки командного импульса до перестройки режимов работы объекта и получения обратной связи для коррекции уставок самой системы контроля, позволит повысить ресурс, снизить аварийность, затраты на ремонт и, как следствие, повысить эффективность их функционирования, поэтому разработка таких систем весьма актуальна.

Соответствие диссертации плану работ ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова и целевым комплексным программам. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова «Теория и принципы создания робототехнических и мехатронных

систем и комплексов», утвержденного ученым советом 28.09.2011 г. и соответствует госбюджетным темам П.3.865 «Разработка теории и принципов построения интеллектуальных мехатронных и робототехнических систем» (28.09.2011 г.), и ПЗ-891 «Теоретические основы и методы построения, надежность и диагностика мехатронных и робототехнических систем» (2014 -2018 г.г.)

Целыо работы является повышение эффективности функционирования высоковольтных мехатронных модулей совершенствованием моделей, методов и средств многопараметрического диагностирования.

Идея работы. Применение аппарата нечеткой логики позволяет разработать модели, методы и алгоритмы многопараметрического диагностирования технического состояния высоковольтных мехатронных модулей.

Научные положения, выносимые на защиту:

- метод и алгоритм повышения эффективности функционирования высоковольтных мехатронных модулей, основанный на нечеткой модели классификации, заключающийся в том, что по результатам измерения электроразрядной активности и среднеквадратического значения виброскорости, посредством аппарата нечеткой логики, оценивается состояние объекта путем отнесения его к одному из пяти классов;

- метод и алгоритм повышения эффективности функционирования на основе нечеткой модели поиска неисправностей, заключающийся в том, что по относительным отклонениям амплитуд тока и вибрации на характерных частотах, а также температуры в контрольных точках, посредством аппарата нечеткой логики, осуществляется поиск возникших неисправностей высоковольтного мехатронного модуля;

- обоснование структуры устройства, осуществляющего измерение текущих значений диагностических параметров, их усиление и программную обработку согласно разработанной методике диагностирования, реализующей классификацию текущего состояния объекта и поиск возникших неис-

правностей, а также подачу управляющих сигналов на изменение режима работы объекта.

Научная новизна защищаемых положений заключается в том, что

- метод и алгоритм повышения эффективности функционирования высоковольтных мехатронных модулей, основанный на нечеткой модели классификации, отличающийся совместным применением электрического метода контроля электроразрядной активности и неэлектрического метода вибрационной диагностики, позволяет оценить все возможные виды дефектов высоковольтных мехатронных модулей и существенно повысить качество диагноза;

- метод и алгоритм повышения эффективности функционирования на основе нечеткой модели поиска неисправностей, отличающийся, совместным использованием спектрального анализа тока, вибрации и тепловизорного контроля корпуса, позволяет найти все возможные неисправности объекта;

- структура устройства, отличающаяся наличием связей с блоком управления модуля и автоматизированной системой управления технологическим процессом, выполняющего обработку диагностической информации с помощью программы, реализующей методику диагностирования, объединяющую нечеткие модели и алгоритмы классификации технического состояния и поиска неисправностей, а также подачу управляющих сигналов на изменение режима работы объекта.

Методы исследований. Для решения поставленных задач, использованы методы мехатроники, робототехники, построения микропроцессорных систем, искусственного интеллекта, теории надежности, технического диагностирования. При разработке и исследовании диагностических моделей, методов, алгоритмов и системы функционального и параметрического диагностирования использованы методы идентификации, компьютерного моделирования, программирования, теории нечетких множеств. Аналитические исследования проведены па ЭВМ, а экспериментальные - на реальных объектах в производственных условиях.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований; анализом научно-исследовательских работ по рассматриваемому вопросу; применением статистических методов планирования и обработки экспериментов; методами обработки, выполненными с использование современных ЭВМ и программных продуктов для выполнения расчетов и обработки экспериментальных данных; достаточным объемом экспериментальных данных; удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований. Достоверность результатов-93,2%.

Значение работы. Научное значение работы заключается в развитии теоретических положений, совершенствовании моделей, методов и средств повышения эффективности функционирования высоковольтных мехатрон-ных модулей по результатам диагностирования их технического состояния.

Практическое значение полученных в работе результатов заключается следующем:

- разработанные методы, и созданный на их основе программно-аппаратный комплекс, позволяют повысить эффективность функционирования высоковольтных мехатропных модулей посредством управления режимами их работы по результатам диагностики технического состояния.

Внедрение результатов диссертационных исследований. Разработанные методика повышения эффективности функционирования и программа внедрены в ОАО «Концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях» (ОАО «Концерн Росэнергоатом») и в ОАО «Вольский цементный завод».

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедрой «Мехатроника и гидропневмоавтоматика» ТОРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова для студентов, обучающихся по направлению подготовки 221000 «Мехатроника и робототехника»

Апробация работы. Доклады: на втором международном научно-техническом семинаре «Современные методы оценки технического состояния и способы повышения надежности оборудования подстанций» (25-29 октября 2004 г.); на седьмой Международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» - МНТК-2010 (Москва, 26 - 27 мая 2010 г.); на научных семинарах кафедры «Ме-хатроника и гидропневмоавтоматика» и «Сервис транспортных и технологических машин» ФГБОУ ВПО ЮРГПУ (НПИ) (2013-2014 г.г.); на XXVII -Международной научной конференции «Математические Методы в Технике и Технологиях - ММТТ- 27» Тамбовский государственный технический университет, Тамбов, Россия, 2014 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ (2 из которых без соавторов), в том числе 6 статей, опубликованные в периодических изданиях, рекомендованных ВАК, получен патент на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы и приложений; изложена на 171 странице основного текста, содержит 67 рисунков и 14 таблиц.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

1.1. Структурный анализ основных видов высоковольтных ме-хатронных модулей

Надежная работа высоковольтного оборудования промышленных предприятий является одним из основных факторов, определяющих стабильное электроснабжение объектов народного хозяйства. Ежегодный рост электропотребления в регионах Российской Федерации при резком повышении требований к надежности и долговечности оборудования ставит новые задачи по повышению эксплуатационной надежности электрооборудования [1,2].

Основными видами высоковольтного электрооборудования являются генераторы и электродвигатели. В зависимости от сферы применения различают турбо- и гидрогенераторы.

Турбогенератор (ТГ) - основной вид генерирующего оборудования, обеспечивающего свыше 80% общего мирового объема выработки электроэнергии. Представляет собой неявнополюсный синхронный генератор, основная функция которого состоит в конвертации механической энергии в работе от паровой или газовой турбины в электрическую при высоких скоростях вращения ротора (3000, 1500 об/мин). Механическая энергия от турбины конвертируется в электрическую при помощи вращающегося магнитного поля, которое создается током постоянного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, что в свою очередь приводит к возникновению трехфазного переменного тока и напряжения в обмотках статора. В зависимости от систем охлаждения турбогенераторы подразделяются на несколько видов: генераторы с воздушным охлаждением, генераторы с водородным охлаждением и генераторы с водяным охлаждением. Также существуют комбинированные типы, например, генератор с во-дородно-водяным охлаждением [3].

Гидрогенератор (ГГ) — электрическая машина, предназначенная для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС). Педставляет собой

синхронную явнополюсную электрическую машину вертикального или горизонтального исполнения, приводимую во вращение от гидротурбины. Конструкция гидрогенератора в основном определяется параметрами гидротурбины, которые в свою очередь зависят от природных условий в районе строительства гидроэлектростанции (напора воды и ее расхода). В связи с этим для каждой гидроэлектростанции обычно проектируется новый гидрогенератор [3].

Гидрогенераторы обычно имеют сравнительно малую частоту вращения (до 500 об/мин) и достаточно большой диаметр (до 20 м), чем в первую очередь определяется вертикальное исполнение большинства гидрогенераторов, так как при горизонталь!юм исполнении становится невозможным обеспечение необходимой механической прочности и жесткости элементов их конструкции.

Вертикальные гидрогенераторы обычно состоят из следующих основных частей: статор, ротор, верхняя крестовина, нижняя крестовина, подпятник (упорный подшипник, который воспринимает вертикальную нагрузку от вращающихся частей гидрогенератора и гидротурбины), направляющие подшипники. По особенностям конструкции гидрогенераторы подразделяются на подвесные и зонтичные. У подвесных гидрогенераторов подпятник располагается над ротором в верхней крестовине, у зонтичных подпятник располагается под ротором в нижней крестовине или опирается на крышку турбины (в этом случае верхняя крестовина у гидрогенератора отсутствует).

Горизонтальные капсульные гидрогенераторы представляют собой часть герметичной капсулы, содержащей помимо гидрогенератора гидротурбину и системы обеспечения. Капсула помещается непосредственно в проточную часть гидроэлектростанции.

На гидроаккумулирующий электростанциях используются обратимые гидрогенераторы (гидрогенераторы-двигатели), которые могут как вырабатывать электрическую энергию, так и потреблять ее. От обычных гидрогенераторов они отличаются особой конструкцией подпятника, позволяющей ротору вращаться в обе стороны.

Основным потребителем электроэнергии в мире является электродви-

гатель, являющийся - электрической машиной (электромеханическим преобразователем), в котором электрическая энергия преобразуется в механическую и приводит в движение различные объекты [3].

Все рассмотренные виды высоковольтного электрооборудования относятся к классу электрических вращающихся машин и обладают обратимостью и могут работать как в генераторном, так и в двигательном режиме [1].

Вне зависимости от режима, такая машина имеет жесткую связь с другим объектом, который приводит ее во вращение (генераторный режим) (рис. 1.1, а), либо является исполнительным элементом (двигательный режим) (рис. 1.1,б). Такое конструктивное объединение электрических и механических объектов получил название модуль движения [4].

1урбина Генератор

а)

Двигатель Механическое

устройство

б)

Рис. 1.1. Модули движения: а - генераторный режим; б - двигательный режим

Таким образом, любая высоковольтная электрическая вращающаяся машина вне зависимости от режима работы является модулем движения (МД). Для обеспечения работы МД разработана система управления, позволяющая осуществлять плавный пуск объекта, вывод на заданный режим работы, необходимое управление и отключение объекта. Синергетическое объединение системы управления и модуля движения является мехатронным модулем движения (рис. 1.2.).

Появление мехатронных модулей движения привело к улучшению режимов работы приводов, но снижению надежности функционирования элементов модуля, поэтому задача повышения надежности и эффективности функционирования высоковольтного электрооборудования весьма актуальна.

Рис. 1.2. Мехатронный модуль движения

1.2. Анализ основных методов и средств диагностирования высоковольтных мехатронных модулей

Повышение эффективности энергоснабжения производства и улучшение качества выпускаемой продукции неразрывно связаны с повсеместным внедрением мехатроники. Несмотря на то, что мехатроника является одной из самых молодых областей технической науки XX века, можно констатировать, что уже в настоящее время происходит мехатронизация техносферы [5,6], связанная с решительным поворотом развития производственной и бытовой техносреры в направлении все более широкого внедрения мехатронных средств автоматизации. В последнее десятилетие в инженерной практике в качестве такого предметного наполнителя все чаще выступают мехатрон-ные системы и технологии, которые призваны определить облик техносферы XXI века. За время своего сравнительно непродолжительного существования мехатроника проникла во все сферы человеческой деятельности, демонстрируя яркий пример впечатляющих итогов междисциплинарного взаимодействия, причем наибольшее применение достижения мехатроники находят в таких отраслях как энергетика, машино- и приборостроение, как станко- и автомобилестроение, робототехника и вычислительная техника, а также авиакосмическая, медицинская, офисная и бытовая техника.

Большой вклад в развитие теоретических положений и мехатроники внесли ученые: : И.М. Макаров, К.В. Фролов, Е.П. Попов, Е.И. Юревич, B.C. Кулешов, A.C. Ющенко, A.B. Тимофеев, В.М. Лохин, М.П. Романов, C.B. Манько, Ю.В. Подураев, В.Ф. Казмиренко, H.A. Каляев, Ю.В. Илюхин, H.A.

Глебов, А.К.Тугенгольд, Д.Я.Паршин, Ю.П.Аксенов, С.Ф.Бурдаков, Е.Д.Теряев и многие другие.

Рассмотрены актуальные проблемы, базовые понятия, основные задачи и принципы мехатроники, основные требования, принципы построения, методы проектирования и современные тенденции развития мехатронных систем, разработаны методы и принципы интеллектуального управления ме-хатронными объектами [7-16].

Современное генерирующее и потребляющее оборудование изготавливается по мехатронному принципу, предусматривающим жесткую связь электрической вращающейся машины с механическим устройством и системой управления (рис. 1.2).

В России, так и во всем мире, сложилась тенденция «старения» парка электрооборудования, в первую очередь - наиболее ответственного и дорогостоящего. На данный момент возраст большинства преобразователей электрической энергии современных станций составляет 30 лет и более, поэтому одной из возникших на современном этапе стратегических задач является оценка возможности продолжения эксплуатации оборудования по истечении нормированного срока его службы.

Одним из способов повышения эффективности функционирования является включение системы диагностирования технического состояния в состав мехатронного модуля движения (рис. 1.3). Такая модернизация позволит контролировать реальное техническое состояние модуля, своевременно выявлять дефекты его отдельных узлов, технически обоснованно планировать сроки и содержание ремонтных работ, повысить ресурс и надежность оборудования, продлить межремонтный период и срок службы, тем самым повысить надежность и эффективность функционирования мехатронных модулей движения [17].

Теоретические основы диагностирования технического состояния технологического оборудования отражены в работах В.В. Клюева, П.П. Пархо-

менко, И.А. Биргера, А.В. Мозгалевского, П.С. Давыдова, Е. С. Согомоняна [17-20].

Рис. 1.3. Предлагаемая структура мехатронного модуля

Существует четыре типа основных процедур, на которых базируется техническое диагностирование мехатронных модулей движения:

1. Измерение параметров объектов диагностирования и происходящих в них механических, электронных и других физических процессов;

2. Выявление признаков и явлений, характеризующих работоспособность или неисправность объекта;

3. Тестирование;

4. Формирование диагностической информации, ее анализ и построение логических выводов.

Для диагностирования двигателей и механических компонентов мехатронных модулей движения используются процедуры 1-го и 2-го типов, для электронных элементов - 1-го и 3-го типов, а для компьютеров преобладает использование процедур тестирования [21].

Для оценки технического состояния датчиков и других электронных элементов, входящих в информационное устройство, используются так называемые наблюдатели состояний подачей управляющих сигналов и измерением компонентов вектора состояния. Диагностирование осуществляется на основе анализа сигналов рассогласования (невязок), возникающих между выходами датчиков и выходами соответствующих наблюдателей. Значения невязки близки к нулю при отсутствии дефектов, и отличны от нуля - в случае

их появления. Для устранения возможных помех используются различные методы: проверка на порог, распознавание образов, нечеткая логика, нейронные сети. В последнее время широкое распространение получил подход на основе нечеткой логики, поскольку он позволяет надежно обнаруживать не только внезапные, но и постепенные дефекты [22].

Известен способ диагностирования функционально сложных объектов, заключающийся в подаче на объект контроля совокупности тестовых воздействий, и измерении совокупности значений информативных параметров объекта контроля, характеризующих текущее внутреннее состояние объекта контроля [23]. Также известен способ тестовой диагностики состояния механизма в процесс эксплуатации и устройство его осуществления, применяемый для диагностики технического состояния механизмов, удаленных от аппаратуры диагностики. Диагностирование осуществляется путем подачи не-модулированных гармонических колебаний в направлении диагностируемого объекта и сравнения полученного отраженного сигнала с эталонным [24].

Тестовое диагностирование является трудоемким, надолго выводит объект диагностирования из рабочего состояния и может привести к зарождению микродефектов, развитие которых может стать причиной отказа исполнительной части объекта диагностирования. Поэтому в настоящее время методы тестового диагностирования, в основном, применяются для линейных систем, которыми являются электрические сети и системы управления. Одним из таких методов является метод комплементарного сигнала, который заключается в следующем. Синтезируются тестовый сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов одинаковой длительности, который подается на вход проверяемой системы. Первый импульс возбуждает проверяемую систему и переводит ее из нулевого в некоторое начальное состояние. Следующие импульсы составляют управляющую последовательность, сформированную таким образом, чтобы вернуть систему за конечное время в нулевое состояние. Такой тестовый сигнал, реализованный в виде кусочно-постоянной функции времени назван комплементарным сигналом. Процедура диагностирования

содержит два этапа, на первом из которых осуществляется синтез комплементарного сигнала, а на втором - обнаружение и локализация дефектов [25].

Для диагностирования электромеханической части мехатронных модулей движения, наиболее применимо функциональное диагностирование, при котором объект всегда находится в рабочем состоянии, а поиск дефектов осуществляется на основе измерения и анализа диагностических параметров объекта контроля. В настоящее время существует множество методов и средств, позволяющих осуществлять диагностирование технического состояния элементов, входящих в состав мехатронных модулей движения.

В зависимости от контролируемых параметра, методы функциональной диагностики мехатронных модулей движения могут быть разделены на неэлектрические и электрические. Большая часть неэлектрических методов основаны на контроле и анализе вибрации.

Известен способ диагностики и прогнозирования технического состояния электродвигателя по вибрации корпуса, заключающийся в том, что с помощью автоматической системы диагностики измеряют сигналы, характеризующие состояние машин, которые сравниваются с пороговыми значениями [26].

Известен способ диагностики технического состояния электродвигателя, заключающийся в измерении значения диагностических признаков вибрации корпуса, для которой восстанавливаются функции распределения вероятностей признаков вибрации для множества машин, фиксируются значения функций распределения признаков, оценивается относительная доля поля рассеивания погрешности как значения функции распределения соответствующего признака. По близости функции к 0 или 1 судят о состоянии машины и определяются ее категорию качества по прогнозному ресурсу. Перед определением категории качества оценивается общая погрешность как средневзвешенное зафиксированных значений функции распределения вибрации. Испытываются машины до отказа и оптимизируют значения весовых коэффициентов по максимуму коэффициента ранговой корреляции [27].

Известен способ диагностики технического состояния двигателей, основанный на измерении и преобразовании сигналов вибрации двигателя, в спектр гармонических составляющих. Измеряемые сигналы снимаются с электромеханического агрегата двигателя, имеющего кинематическую связь с валом двигателя, а полученный спектр гармонических составляющих сравнивается с эталонным спектром для выявления наличия и изменения дефектов двигателя. Способ диагностики и прогнозирования технического состояния двигателей базируется на том, что в качестве датчика сигналов, содержащих информацию о вибрациях двигателя, используется штатный агрегат-генератор, напряжение которого подвергается спектральному анализу с выделением гармонических составляющих, соответствующих появившемуся или развивающемуся дефекту. Предлагаемый способ применим для диагностики двигателей разного типа, имеющих вращающийся вал и штатный агрегат, кинематически связанных с этим валом и при вращении генерирующий напряжение, а класс выявляемых дефектов определяется появляющимися вибрациями, влияющими на спектральный состав генерируемого агрегатом напряжения [27].

Известно устройство для виброакустической диагностики электродвигателей, предназначенное для раннего распознавания дефектов и наблюдения за их развитием во время работы диагностируемого двигателя. Прогноз реализуется путем сравнения графиков распределения вероятностей частот следования импульсов ударов по амплитудам, возникающим в узлах оборудования, с эталонными [28].

Недостатками предложенных способов и устройств является то, что диагностирование осуществляется только по параметру вибрации, что не дает возможность определить все возможные неисправности объекта.

К классу неэлектрических методов диагностирования также относится тепловизорный контроль, который позволяет выявить дефекты статора, подшипников, системы охлаждения и щеточного аппарата [29]. При контроле состояния статора делаются термограммы статора двигателя с левой и правой стороны, а также со стороны выхода воздухообдува. При нормальном состоя-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ярошенко, Игорь Владимирович, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Доброхотов В.И. "Энергосбережение: проблемы и решения", Москва: Теплоэнергетика, №1, 2000 г.

2. Остапенко, Д.А. Проблема качественного электроснабжения / Д.А. Остапенко // Новости электротехники. - 2007. - № 4 (46). - С. 17-18.

3. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. Т.2.

)

Электрооборудование /Под общ. ред. А. А. Федорова. — М.: Энергоатомиз-дат, 1987. - 592 с.

4. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Мехатронные модули. Расчет и конструи-рование.Учеб. пособие.: М МГТУ «СТАНКИН», 2004. -360 с

5. Слесарев М. Ю. Мехатроника и развитие техносферы. Ч. I // Мехатро-ника. 2000. № 1. С. 11—16.

6. Мехатроника / Т. Исии, И. Симояма, X. Иноуэ и др. М.: Мир, 1988

7. Юревич Е. И., Игнатова Е. И. Основные принципы мехатроники // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2006. - №3. - С. 10-12.

8. Подураев Ю.В., Кулешов В. С. Принципы построения и современные тенденции развития мехатронных систем // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2000. - № 1. - С. 2 - 9.

9. Илюхин Ю. В. Реализация мехатронного подхода при построении систем компьютерного управления комплексов лазерной и плазменной резки // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2005. - №10. - С. 45 - 50.

10. Подураев Ю. В. Структурный анализ мехатронных систем на основе показателя распределения функциональной нагрузки // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2004. - №6. - С. 21 - 26.

11. Подураев Ю. В. Проектирование систем компьютерного управления для манипуляционного робота РЦМА-560 на основе критерия функционально-структурной интеграции // Мехатроника, автоматизация, управление. -2003. - №2.-С. 22-28.

12. Подураев 10. В. Анализ и проектирование мехатронных систем на осно-

I

но-структурный подход к проектированию мехатронных систем // Мехатрони-ка, автоматизация, управление». - 2002. - №4. - С.6 -11.

13. Тугенгольд А.К., Лукьянов Е. А., Гейценредер А. А. Интеллектуальное управление технологическим оборудованием с нейросетевым контроллером приводов подач // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки, 2003. -Спец. выпуск: Проблемы мехатроники. - С. 87-90.

14. Tugengold Andrei Kirillovich, Ryzhkin Anatoliy Andreevich, Lukianov Evgeny Anato-lievich & Wojciechowicz Boleclav. Multilevel Intelligent Control of Mechatronical Technological Systems // Advanced Robotic Systems International. Cutting Edge Robotics. - Mammendorf. - Germany. -2005.- P. 745-754.

15. Тугенгольд A.K. Интеллектуальное управление технологическими ме-хатронными объектами // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки.-2005. -С. 50-5416. Финаев В. И., А. Ю. Молчанов А. Ю. Задача автоматической оптимизации при нечетком интервальном задании параметров экстремальной характеристики объекта // Приложение к журналу «Мехатроника, автоматизация, управление».-2008. -№1.-С 11-15.

17. Надежность и эффективность в технике: справочник в 10 т./ Ред. совет: Авдуевский В. С. и др. -М.: Машиностроение, 1987. - Т. 9: Техническая диагностика / под общ. ред. В. В. Клюева, П. П. Пархоменко. - 352 с.

18. Мозгалевский А. В.Техническая диагностика (непрерывные объекты), учеб. пособие для вузов / А. В. Мозгалевский, Д. В. Гаскаров // М.: Высшая школа, 1975. — 207 с.

19. Давыдов П. С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. - М.: Радио связь, 1988. - 256 с.

20. Биргер И. А. Техническая диагностика. - М.: Машиностроение, 1978240 с.

21. Бушуева M. Е. Диагностика сложных технических систем//Труды 1-го рабочего совещания по проекту НАТО SfP-973799 Semiconductors "Разработка радиационностойких полупроводниковых приборов для систем связи и

прецизионных измерений с использованием шумового анализа", Апрель 2001 г/ М. Е. Бушуева, В. В. Беляков, ред. А.В.Якимов. - Нижний Новгород: ТА-ЛАМ, 2001.

22. Резчиков А. Ф. Техническое диагностирование мехатронных систем/А. Ф. Резчиков, В. А. Твердохлебов / Мехатроника, автоматизация, управление - 2003.-№2 С 3-6.

23. Жирабок А. Н. Диагностирование датчиков подводных роботов/ А. Н. Жирабок, А. М. Писарец / Мехатроника, автоматизация, управление - 2004. -№9.-С. 38-47

24. Заявка 2002113906/09 RU, МПК G05 В 13/00. Способ контроля и диагностики функционально сложных объектов/ Страхов А. Ф., Малькеев Е. П., Страхов О. А,- Заявл. 29.05.2002

25. Заявка 94029262 RU, МПК G01 Н 17/00. Способ диагностики технического состояния механизма в процессе эксплуатации и устройство его осуществления./ Горелик А. Л., Масловский А. В., Меньшиков Л. Г., Перепелкин Е. Г., Тягунов А. Б., Эпштейн С. С. - Заявл. 05.08.1994; Опубл. 20. 06. 1996.

26. Пат. 1519350 SU G01M15/00. Способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин/ Костюков В. Н. - Заявл. 30. 60. 1987. Опубл. 20. 08. 1996, Бюл. №16.

27. Пат. 2125716 RU GO 1Н17/00. Устройство для виброакустической диагностики машин/ Диперштейн М. Б., Качоровский А. Б. - Заявка 97102860128, Заявл. 26. 02. 1997; Опубл, 27. 01. 1999; -Бюл. 2003 №5.

28. Патент 2178154 RU GO 1Н1/00. Устройство для замера уровня вибрации машин/ Костюков В. Н., Стряпонов А. Е., Шаркаев Т. Р. - Заявл. 24. 03. 1999; Опубл. 10. 01. 2002.

29. Ormin J., Bartsch J. Hotline inspection and control of joints / 37th CIGRE Session. - Paris, 1998. - P. 22-203.

30. Петухов В., Соколов В. Диагностика состояния электродвигателя. Метод спектрального анализа потребляемого тока // Новости электротехники. -2005.-№1.-С. 25-28.

i, 158

i i

31. W. T. Thomson and M. Fenger Current signature analysis to detect induction

' <

motor faults.// IEEE Industry Applications Magazine, vol. 7, pp. 26-34, 2001.

yV

32. Bellini, A., Filippeti F., Tassoni C., Kliman G.B.: "Quantitative evaluation of induction motor broken bars by means of electrical signature analysis". IEEE Transactions on industry applications, vol.37 pp 1248-1255, Sept./Oct. 2001.

33. Joksimovic, G, M. Durovic, J. Penman. "The Detection of Inter-Turn Short Circuits in the Stator Windings of Operating Motors", IEEE Transaction on Industrial Electronics, v.47 (5), pp. 1078-1084, October 2000.

34. Almeida, M. T. "Analise de vibrasoes na manutengao preditiva de motores eletricos". Technical report, Fupai, 1996.

35. P.S.M. Lamim Filho, R. Pederiva, J.N. Brito Detection of stator winding faults in induction machines using flux and vibration analysis. IEEE-SDEMPED1 2009.

36. Mishra, M. K. et al, "Detection of Incipient Faults in Single Phase Induction Motors Using Fuzzy Logic", IEEE Trans. Industrial Electronics, june, pp. 117-121, 1999.

37. Dr.Y. Aksenov, I.Yaroshenko, G. Noe, A. Andreev. On-Line Diagnostics Technology and Repair Results for Midium Voltage Motors. IEEE-SDEMPED' 2009.

38. Dr.Y. Aksenov, I.Yaroshenko, G. Noe, A. Andreev. Diagnostic Technology for Transformers: Methods Synergy and Double-Coordinate Location. IEEE-SDEMPED' 2009.

39. Смирнов В. И., В. В, Жарков, Д. В. Чернов. Функциональная диагностика электрических машин на основе их полей рассеяния // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика-2004. - №8. С. 49 - 52.

40. Y. Aksenov, I. Arces, G. Noe. "On Line PD Diagnostic on Medium Voltage Motors and Cable Lines: Useful Tool for the Maintenance Manager" //ISEI 2004. -Indianapolis, Indians, USA, 19-22 September 2004.

41. Гольдберг О.Д., Абдуллаев И. М., Абиев А. М. Автоматизация контроля параметров и диагностика асинхронных двигателей. - М.: Энергоатом-издат. - 1991. - 160 с.

42. Гашимов М.А., Гусейнов A.M. Диагностирование неисправностей электроэнергетических машин при межфазных замыканиях в обмотке статора // Электричество. - 1987. - № 4. - С. 47 - 49.

43. Delmotte С., Henao Н, Ekwe G, Brochet P., Capolino G.-A. Comparison of two modeling method for induction machine study: application to diagnosis // International conference on electrical machines (ICEM-2002): Conference Record / Old St. Jan Conference Center. - Brugge (Belgium), 2002.

44. Cruz S.M.A., Cardoso J. M. Rotor cage fault diagnosis in three-phases induction motors, by the synchronous reference frame current Park's Vector Ep-proach// International conference on electrical machines (ICEM-2000)/ Helsenki University of technology.- Espoo, Finland;-2000.- P. 776 - 780.

45. Kliman G.B. Noninvasive detection of broker rotor bars in operating induction motors// IEEE Transactions on Energy Conversion-1988.- № 4.-P. 873 - 879.

46. Krai C., Pirker F. Vienna monitoring method - detection of faulty rotor bars by means of a portable measurement system // International conference on electrical machines (ICEM-2000), Helsenki University of technology.- Espoo, Finland, 2000. - P. 873-877.

47. Casimir R., Boutleux E., Clerc G, F. Chappuis F. Comparative Study of Diagnosis Methods for Induction Motors// International conference on electrical machines (ICEM-2002), Old St. Jan Conference Center. - Brugge (Belgium), Conference Record.

48. Krai C., Pirker F., Pascoli G., Oberguggenberger H. Influence of rotor cage design on rotor fault detection by means of the Vienna Monitoring Method // International conference on electrical machines (ICEM-2002): Conference Record / Old St. Jan Conference Center. - Brugge (Belgium), 2002.

49. Аксенов IO. П., Ляпин А. Г. Диагностика изоляции статорных обмоток генераторов непосредственно под нагрузкой // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.- 2000. - №6. - С. 65-67.

50. Смирнов В. И., Жарков В. В., Ильин М. Г. Автоматизированный комплекс для диагностики функционального состояния электрических машин //

Приборы и системы. Управление, контроль и диагностика. - 2000.-№7. -С.81-83.

51. Здор И.Е. Мосьпан В. А., Родькин Д. И. Анализ методов диагностики асинхронных короткозамкнутых двигателей // Проблемы создания новых машин и технологий: Науч. тр. Кременчугского гос. политехи, ун-та 1998. -Вып.2.- С. 65 - 76.

52. Ляткер И. И. Мордкович А.Г., Несвижский A.M. Система непрерывного контроля и диагностики синхронных машин // Электротехника. - 1996. -№3. - С. 44-47.

53. Мануковский A.B. Совершенствование защит асинхронных двигателей от внутренних повреждений: автореф. дис. канд. техн. наук:05.14.02 -Алма-Аты, 1995.-С. 60-62.

54. Никиян Н.Г., Саликов М. П. Способ и установка для диагностики короткозамкнутых клеток электрических машин // Электрические станции. -1999.-№3,-С. 60-62.

55. Пат. 2284021 RU, МПК G01M7/02, GO 1 Ml3/00. Многофакторный способ диагностирования роторных, механических, подшипниковых и редук-торных узлов./Тэттэр В. Ю., Щедрин В. И., Барайщук В. С., Макаренко Н. Г. -Заявка № 2004132288128: Заявл. 11.04. 2004, Опубл. 20. 09.2006.

56. Пат. 2202105 RU, МПК G01H11/00. Устройство для виброакустической диагностики машин / Качоровский А. Б., Переяслов В. Ю. - Заявка № 2001112222: Заявл. 05. 03 2001, Опубл. 10. 04. 2003 г.

57. Пат. 2300116 RU, МПК G01R31/34. Способ диагностики электродвигателей переменного тока и связанных с ними механических устройств / Петухов В. С., Соколов В. А., Григорьев О. А., Великий С. Н., Михель А. А. - Заявка № 2005110648128: Заявл. 13. 04 2005; Опубл. 27. 05. 2007.

58. Качин С. И., Нечаев М. Л. Боровиков Ю. С. Интеллектуальная бесконтактная диагностическая система для оценки механического состояния узлов токосъема электрических машин // Фундаментальные и прикладные пробле-

' 161 мы надежности диагностики машин и механизмов: Тезисы докладов седьмой сессии международной научной школы. - СПб, 2005.

59. Пат № 2177607 RU, МПК GO 1М13/04. Способ и устройство диагностирования циклически функционирующих объектов / Тэттер В. Ю., Щедрин В. И. Горохов А. А. - Заявка № 2000120090: Заявл. 27. 07. 2000, Опубл. 27. 12. 2001; Бюл.-2006. -№14.

60. Виброанализатор СД-21: информационный материал [электронный ресурс] // Сайт «Вйброакустические системы и технологии». - Режим доступа: http://vibrotek.com/russian/catalog/dc-21/index.htm .

61. Рубцов ТО. Ф. Вибродиагностические экспертные системы // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2000. - №6, С. 61-62.

62. Комплекс автоматизированного вибрационного мониторинга и технической диагностики пневматического объекта DREAM: информационный материал [электронный ресурс] // Сайт «Виброакустические системы и технологии».- Режим доступа: http://vibrotek.com/russian/articles/pdf/ dfw4_rus_web.pdf

63. Бушуева М. Е., Беляев В. В. Диагностика сложных технических систем// Труды 1-го рабочего совещания по проекту НАТО SfP-973799 Semiconductors "Разработка радиационностойких полупроводниковых приборов для систем связи и прецизионных измерений с использованием шумового

1 I

t

анализа" // ред. А.В.Якимов. - Нижний Новгород: TAJIAM, 2001.

I

64. Y. Aksenov, Y.Dementiev, V. Rodionov. Experiences with On-Line Diagnostics for Power Transformers & Instruments.// EIC 2001 TechnicalProgramCin-cinnatiConvention Center. -Cincinnati, OhioUSA.

65. Ю.П. Аксенов, В.И. Завидей, Р.Я. Захаркин, A.B. Мухортов (ДИАКС, концерн «РОСЭНЕРГОАТОМ», Москва). Контроль разрядных явлений в активной части электрических машин. // Инженерная физика. - 2003. - №3. -

'I

С.37-44. I

I

г [

66. Аксенов Ю.П., Голубев A.B., Завидей В.И. Новые подходы к контролю

технического состояния трансформаторов тока типа ТФРМ на рабочем

ч,

67. V.Sokolov, S. Tsurpal, A. Drobyshevski. Reliability problems with large power transformers and shunt reactors. Typical failure modes and failure causes.//

CIGRE A2 COLLOQUIUM. - Moscow, Russia, 2005.

i

68. Аксенов Ю.П., Завиден В.И., Захаркин Р.Я., Голубев А.В., Мухортов А.В., Юрин А.В., Ярошенко И.В., Шутов Ю.И. Диагностика состояния изоляции силовых трансформаторов на потребляющем электроэнергию крупном предприятии.// Цриборы и системы. - 2003. - №9. - С.55-59.

69. Аксенов Ю.П., Завидей В.И., Ярошенко И.В. Использование усовершенствованных методов электромагнитной локации разрядных явлений для определения объема ремонта трансформаторов.// Электро. - 2004. - №5. -С. 19-24.

70. Detlev W. Gross "Partial Discharge Measurement and Monitoring on Rotating Machines" IEEE Int. Sym. On Elect. Insul, BostonMAUSA, April 7-10, 2002.

71. IEEE Std 1434-2000 "Trial Use Guide t о the Measurement of Partial Discharges in Rotating Machinery".

72. Ю.П. Аксенов, В.И. Завидей, Р.Я. Захаркин, А.В. Мухортов (ДИАКС, концерн «РОСЭНЕРГОАТОМ», Москва). Контроль разрядных явлений в активной части электрических машин. // Инженерная физика. - 2003. - №3. -С.37-44.

73. РД ЭО-0187-00. Методические рекомендации по диагностике изоляции статорных обмоток вращающихся машин классов напряжения 3,15-24 кВ по характеристикам частичных разрядов.

74. Y.P. Akspnov, G.Noe, I.Arces. Maintenance's Experience of "Double Coordinates Locations Technologies" for turbine generator is on-line Sparking and PD-site location.// CWIEME-2003. - Germany, BerllN, JUNE 17-19, 2003.

75. ГОСТ P 5p571.18—2000 (МЭК 364-4-442—93) Электроустановки зданий. Ч. 4. Требо|вания по обеспечению безопасности. Глава 44. Защита от перенапряжений. Раздел 442. Защита электроустановок до 1 кВ от перенапряжений, вызванных замыканиями на землю в электроустановках выше 1 кВ

76. 1434-2000''т IEEE Guide to the Measurement of Partial Discharges in Rotating Machinery >

77. РД 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования.// Издание шестое, М., ЭНАС. -1998.

78. С. Hudon, W. Топ-es, М. Belec, and R. Contreras, "Comparison of Discharges

)

Measured from a Generator's Terminals and from an Antenna in Front of the Slots" in

{

Proc. of 2001 EIG/EMCW Int. Conf.,Cincinnati, Ohio, USA, pp. 533-536.

79. Ю.П. Аксенов, В.И. Завидей, Р.Я. Захаркин, А.В. Мухортов (ДИАКС, концерн «РОСЭНЕРГОАТОМ», Москва). Контроль разрядных явлений в активной части электрических машин. // Инженерная физика. - 2003. - №3. -С.37-44.

80. Y.P. Aksenov, G.Noe, I.Arces. Maintenance's Experience of "Double Coordinates Locations Technologies" for turbine generator is on-line Sparking and PD-site location.// CWIEME-2003. - GERMANY, BERLIN, JUNE 17-19, 2003.

81. Заде Jl. А. Понятие лингвистической переменной, его применение к принятию приближенных решений. - М.: Мир, 1976. - 77 с.

82. Анисимов Д. Н. Нечеткие алгоритмы управления: учеб. пособие. - М -Изд-во МЭИ, 2004. - 80 с.

83. Аксенов Ю.П., Завидей В.И., Мухортов А.В., Ярошенко И.В., Юрин А.В. (ДИАКС), Дементьев В.Н., Джикидзе В.В. (Концерн «Росэнергоатом»). Ремонт на основе локации разрядных явлений в цепях питания ротора на рабочем напряжении и при испытаниях. «Приборостроение и средства автоматизации». - №5. - 2005.

84. ГОСТ Р ИСО 18436-2-2005 Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния и диагностика.

85. ГОСТ ИСО 10816-1-97 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования

86. Мануковский А.В. Совершенствование защит асинхронных двигателей от внутренних повреждений: автореф. дис. канд. техн. наук:05.14.02 -Алма-Аты, 1995.-С. 60-62.

87. Петухов P.M. Оценка эффективности промышленного производства: Методы и показатели. - Москва, «Экономика», 1990 г.

88. Окупаемость капитальных вложений: [электронный ресурс].- Режим доступа: http://bse.sci-lib.com/article084143.html

89. Эффективность капитальных вложений: [электронный ресурс].- Режим доступа: http://do.rksi.ru/library/courses/eiup/tema6_3.dbk

90. Агапьев Б.Д., Белов В.Н., Кесаманлы Ф.П., Козловский В.В., Марков С.И. Обработка экспериментальных данных: Учеб. пособие/СПбГТУ. СПб., 2001.

165