SCI Библиотека

На сегодняшний день асинхронные электродвигатели мощностью от 0.75 до 75 кВт распространены в агропромышленном комплексе России. Их количество составляет около 90% парка электрических машин и 55% от потребляемой мощности. Такую популярность они получили благодаря простоте конструкции, высоким энергетическим показателям и эксплуатационной надежности. Однако асинхронные электродвигатели часто выходят из строя по причине отклонения показателей качества электрической энергии от нормированных значений. Наибольшее влияние на надежность работы асинхронных двигателей оказывает несимметрия напряжения, приводящая к сокращению срока службы машин и нарушению технологического процесса.

Сельским распределительным сетям 0.4 кВ характерны такие недостатки, как значительная протяжённость, соизмеримая трансформаторным подстанциям мощность одиночных электроприемников, неравномерная загрузка фаз. Все это приводит к возникновению несимметрии напряжений в рассматриваемой сети.

Стандарт, регламентирующий качество электрической энергии, устанавливает нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициентов несимметрии напряжений – 2% и 4% соответственно. Превышение несимметрии напряжений в трехфазной сети выше указанных значений приводит к снижению вращающегося момента асинхронных электрических двигателей и снижению полезной мощности.

Проведение исследования качества электрической энергии требует не только квалифицированного в этой области персонала, но и наличия измерительной техники с высоким классом точности. Современные многофункциональные приборы дают возможность получения информации в различном виде (цифровой формат, графоаналитический и т. п.), но имеют высокую стоимость. Поэтому вопрос поиска альтернативных высокоточных схемных решений и аппаратных средств измерения показателей качества электрической энергии является актуальным.

Приведены результаты исследования в области разработки подхода к реали- зации предиктивной диагностики (ПД) высоковольтных электродвигателей (ЭД). Применение системы ПД позволяет идентифицировать отклонения параметров ЭД от нормального режима эксплуатации на ранней стадии развития дефектов, тем са- мым позволяя своевременно и эффективно управлять техническим обслуживанием электродвигателя, что, в свою очередь, повышает надежность оборудования. Про- анализирована статистика возникновения отказов на ЭД и рекомендованный пере- чень по объему технологических измерений. На основании изученных данных сде- лан вывод, что порядка 85 % дефектов ЭД представляется возможным определить на раннем этапе их развития, тем самым минимизировав вероятность возникновения функционального отказа ЭД. На основе проведенного анализа предложена диагно- стическая модель ЭД для системы ПД, которая включает в себя электротехнические и механические параметры, что позволяет охватить широкий список дефектов, ко- торые система может идентифицировать. Предложен метод определения отклоне- ний показаний ЭД от нормального режима работы за счет применения методов ма- шинного обучения, основанный на сравнении фактических показаний с датчиков ЭД и расчетных показаний системы ПД, позволяющий заблаговременно и с необходи- мой точностью проинформировать пользователя о начале развития дефекта. Опре- делены расчетные выражения внутренних уставок системы ПД, ее диагностические правила, являющиеся для пользователя исходной информацией, проанализировав которую, можно проводить превентивные мероприятия по снижению вероятности возникновения отказа, а также заблаговременно планировать техническое обслужи- вание и ремонт агрегата, не доводя ситуацию до аварийного останова.

Приведены результаты исследования в области разработки подхода к реализации предиктивной диагностики (ПД) высоковольтных электродвигателей (ЭД). Применение системы ПД позволяет идентифицировать отклонения параметров ЭД от нормального режима эксплуатации на ранней стадии развития дефектов, тем самым позволяя своевременно и эффективно управлять техническим обслуживанием электродвигателя, что, в свою очередь, повышает надежность оборудования. Проанализирована статистика возникновения отказов на ЭД и рекомендованный перечень по объему технологических измерений. На основании изученных данных сделан вывод, что порядка 85 % дефектов ЭД представляется возможным определить на раннем этапе их развития, тем самым минимизировав вероятность возникновения функционального отказа ЭД. На основе проведенного анализа предложена диагностическая модель ЭД для системы ПД, которая включает в себя электротехнические и механические параметры, что позволяет охватить широкий список дефектов, которые система может идентифицировать. Предложен метод определения отклонений показаний ЭД от нормального режима работы за счет применения методов машинного обучения, основанный на сравнении фактических показаний с датчиков ЭД и расчетных показаний системы ПД, позволяющий заблаговременно и с необходимой точностью проинформировать пользователя о начале развития дефекта. Определены расчетные выражения внутренних уставок системы ПД, ее диагностические правила, являющиеся для пользователя исходной информацией, проанализировав которую, можно проводить превентивные мероприятия по снижению вероятности возникновения отказа, а также заблаговременно планировать техническое обслуживание и ремонт агрегата, не доводя ситуацию до аварийного останова.

Цель – разработка и испытания прототипа интеллектуальной автоматики контроля успешности пусков асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором на физической модели локальной системы энергоснабжения. В прототипе реализован поэтапный прогностический контроль процесса, на каждом из которых на основе моделей критических параметров двигателя и питающей сети проверяются частичные условия его успешности. Разработка базируется на использовании программного комплекса LabVIEW, методов параметрической идентификации, физического моделирования, фильтрации аналоговых и цифровых сигналов, теории автоматического регулирования, математического анализа и статистики. Экспериментально доказана возможность и эффективность предиктивного контроля успешности пуска асинхронного двигателя в локальных системах энергоснабжения по величине, скорости и характуру изменения режимных параметров статорных обмоток двигателя без непосредственного измерения частоты вращения его вала. Показано, что погрешность разработанных моделей для определения критических параметров режима, определяющих успешность пуска асинхронного двигателя, не превышает 4%. Установлено, что погрешность прогностической оценки продолжительности пуска асинхронного двигателя не превышает 14%. Показано, что в 91% экспериментов с пусками асинхронного двигателя на физической модели локальной системы энергоснабжения при вариации схемно-режимных условий прототип автоматики достоверно идентифицировал успешность/неуспешность пуска двигателя на разных этапах процесса. При выявлении неуспешности прототип обеспечивал прерывание пусков на ранних стадиях. В результате проведенных исследований случаев отсутствия выдачи автоматикой команды на прерывание процесса пуска в условиях его неуспешности не зафиксировано. Таким образом, применение интеллектуальной автоматики контроля успешности пусков асинхронных двигателей в локальных системах энергоснабжения позволит снизить вероятности повреждения двигателей и оборудования питающих сетей, сохранить ресурс их работоспособности и повысить надежность