Способ и устройство мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования Российский патент 2023 года по МПК G01R13/00 G01R31/34 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для диагностирования и контроля технического состояния электромашинного оборудования.

Известен стендовый комплекс контроля вибрации и автоматизированной диагностики электрических машин ЯШМА-ЭД, состоящий из измерительного блока, промышленного компьютера со встроенной платой АЦП, цветного сенсорного экрана, набора первичных преобразователей (датчиков вибрации, частоты вращения, температуры, тока и т.д.) с крепежными приспособлениями и соединительными кабелями (http://www.diamech.ru/stat_syst_diamech.pdf). Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности контроля технического состояния электродвигателя в процессе эксплуатации, так как комплекс является стендовым и предназначен только для проведения приемосдаточных и послеремонтных испытаний.

Известно устройство диагностики технического состояния силового электрооборудования, состоящее из датчиков тока и напряжения, с помощью которых производится запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем, так же включающее обработку сигналов с использованием фильтра низких частот и с последующей программной обработкой полученных сигналов для диагностики технического состояния и оценки остаточного ресурса (RU 2532762 10.11.2014 G01R 31/34). Недостатком данного устройства является периодический характер контроля работы электрооборудования, отсутствие аварийной и предаварийной сигнализации.

Известен способ контроля электротехнического состояния электрических машин, заключающийся в подключении устройства к электрической машине в нерабочем состоянии, получении колебательного или апериодического процесса в цепи обмоток электрической машины (RU 2274869 01.07.2004 G01R 31/34). Недостатком данного способа является периодичность и необходимость остановки работы электрического оборудования для проведения контрольно-проверочных работ.

Известен способ диагностики технического состояния роторного оборудования, заключающийся в определении и оценке механических вибраций оборудования, предложено предварительно измерять и записывать за контрольный промежуток времени величину эталонного диагностического сигнала заведомо исправного оборудования того же типа, что и проверяемое роторное оборудование, а затем за контрольный промежуток времени измерять и записывать диагностические сигналы в процессе работы проверяемого оборудования, после чего разбивать произведенные записи эталонного сигнала и сигнала проверяемого оборудования на не менее чем пять участков продолжительностью не менее двух секунд, каждый участок записи эталонного и проверяемого сигналов преобразовывать в спектр, представляющий собой распределение амплитуд по частотам, осуществлять выборку амплитуд спектров диагностических сигналов проверяемого и исправного оборудования на частотах проявления отклонений проверяемого и эталонного сигналов, а затем вычислять модули разности амплитуд спектров проверяемого и исправного оборудования и осуществлять ранжирование модулей разности и суммирование полученных рангов, а сумму полученных рангов сравнивать с критическим значением, после чего делать вывод о превышении роторным оборудованием регламентированных значений вибрации и, как следствие, его неисправности в случае, если сумма полученных рангов превышает критическое значение, или об исправности оборудования электродвигателя, если сумма полученных рангов меньше критического значения (RU 2753578 01.09.2020 G01M 15/12). Недостатками данного способа является периодичность измерений и контроль состояния роторного оборудования только по данным одного параметра работы оборудования.

Известно устройство диагностики электродвигателей переменного тока и связанного с ними механического оборудования, состоящее из корпуса с внешними разъемами для датчиков измерения вибрации, излучаемой электродвигателем по трем осям, и размещенными внутри корпуса измерительным блоком с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и персональным компьютером, причем корпус устройства выполнен герметичным, а аналого-цифровой преобразователь соединен с выходами датчиков через мультиплексор (RU 90199 27.12.2009 G01M 7/02 G01M 15/00). Недостатками устройства являются контроль работы электрического оборудования только по одному параметру, периодичность снятия значений, отсутствие возможности оперативного принятия решений в процессе эксплуатации.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение получения данных в автоматическом режиме, непрерывная цифровая и светодиодная индикация, непрерывный контроль технического состояния электрической машины и ее оборудования в процессе эксплуатации, возможность оперативного реагирования в случаях возникновения неисправностей, возможность использования устройства во всех классах взрывоопасных зон.

Технический результат достигается тем, что устройство мониторинга электромашинного оборудования, содержит корпус, выполненный с видом защиты «взрывонепроницаемая оболочка», что позволяет использовать его во всех классах взрывоопасных зон, микропроцессорный измерительный блок, позволяющий функционировать системе в автоматическом режиме, панель индикации, обеспечивающая непрерывную цифровую и светодиодную индикацию измеряемых параметров, встроенное программное обеспечение позволяющее переводить аналоговые сигналы в цифровые, информировать о состоянии оборудования, как непосредственно, выводя информацию на панель индикации, размещенной в корпусе устройства, так и дистанционно, передавая результаты мониторинга в АСУТП пользователя.

На фиг.1 представлен внешний вид устройства мониторинга электромашинного оборудования.

Устройство мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования содержит корпус 1 изготовленный из коррозионностойкого модифицированного алюминиево-кремниевого сплава, имеющего наружное полимерно-эпоксидное покрытие, обладающее антистатическим, фрикционно-искробезопасным свойствами, устойчивый к рабочим средам и ионизирующему излучению. Корпус 1 снабжен окном 2, кабельными вводами 4 и элементами крепления 5. По внешнему контуру окна 2 размещены технологические выступы 6. В окне 2 размещена панель индикации 7 предназначенная для визуализации результатов мониторинга. На панели индикации 7 имеются линейные светодиодные шкалы 3 с цветами зеленый, желтый и красный с посегментной нумерацией каналов измерения, а также символьный дисплей 8 для отображения значений измеренных параметров температуры и вибрации. Внутри корпуса 1 размещены микропроцессорные модули со встроенным программным обеспечением (не показано).

Устройство мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования устанавливается непосредственно рядом с контролируемым оборудованием, используя элементы крепления 5, подключается к его датчикам, через кабельные вводы 4 и выводит результаты мониторинга на встроенную панель индикации 7.

Способ мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования осуществляется следующим образом: после включения питания встроенное программное обеспечение микропроцессорных модулей проводит первичное тестирование внутренних ресурсов и связи между модулями системы мониторинга электромашинного оборудования. Если найдены несоответствия в работе, зеленая линейная светодиодная шкала 3 не будет зажжена. Далее, если неисправности не обнаружены, устройство мониторинга электромашинного оборудования приступает к оцифровке аналоговых каналов и опросу интерфейсных датчиков и после нескольких циклов опроса принимает решение о наличии неисправностей датчиков. Если найдены неисправности датчиков, зеленая линейная светодиодная шкала 3 будет мигать с частотой 1 Гц. Сигналы, полученные от датчиков, сравниваются с уставками, заданными для данного типа электрической машины, затем устройство мониторинга электромашинного оборудования выдает дискретные сигналы, в случае выхода измеренных параметров за предупредительный либо аварийный порог, обновляет информацию на символьном дисплее 8 панели индикации 7. Вывод информации на символьный дисплей 8 производится циклически. При этом значение измеренного параметра выводится в инженерном формате с указанием единиц измерения, а также дополняется номером канала, которому этот параметр соответствует. Светодиоды линейных светодиодных шкал 3 сигнализируют следующим образом: при нормальном режиме работы сегмент с номером канала светится непрерывно зеленым светом; при предупредительном сигнале цвет сегмента меняется на желтый; при аварии сегмент светится непрерывно красным светом. Устройство мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования имеет пять основных уставок, задаваемых по каждому из отслеживаемых каналов, а также три дополнительные уставки, задаваемые пользователем по каждому каналу для определения правильности функционирования соответствующего датчика и канала измерений. Встроенное программное обеспечение устройства мониторинга электромашинного оборудования позволяет изменять значение и отключать контроль каждой из уставок для каждого канала независимо. Также встроенное программное обеспечение регистрирует и хранит результаты мониторинга, сохраняет данные о техническом состоянии электрической машины для последующего анализа и передачи результатов мониторинга в АСУТП пользователя.

Устройство мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования позволяет автоматически контролировать температуру и вибрации любых узлов электрической машины и сопряженного с ней оборудования, непрерывно контролировать вибрации в зоне работы электрической машины, формировать дискретные сигналы предупредительной и аварийной сигнализации при выходе контролируемых параметров за границы (уставки) заданных зон по температуре и вибрации, формировать информационные сигналы для текущего анализа, передачи результатов мониторинга в АСУТП пользователя, регистрировать и хранить результаты мониторинга, принимать и формировать дополнительные дискретные сигналы для подключения внешнего управления.

Предложенный способ и устройство мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования может быть использовано, например, на оборудовании для подземных выработок рудников и шахт и их наземных строений, опасных по рудничному газу и/или пыли, во взрывоопасных зонах 1 уровня, в которых возможно образование взрывоопасных смесей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для диагностирования и контроля технического состояния электромашинного оборудования. Сущность заявленной группы изобретений заключается в том, что устройство мониторинга электромашинного оборудования содержит корпус, выполненный с видом защиты «взрывонепроницаемая оболочка», что позволяет использовать его во всех классах взрывоопасных зон, микропроцессорный измерительный блок, позволяющий функционировать системе в автоматическом режиме, панель индикации, обеспечивающую непрерывную цифровую и светодиодную индикацию измеряемых параметров, встроенное программное обеспечение, позволяющее переводить аналоговые сигналы в цифровые, информировать о состоянии оборудования, как непосредственно, выводя информацию на панель индикации, размещенную в корпусе устройства, так и дистанционно, передавая результаты мониторинга в АСУТП пользователя. Техническим результатом при реализации заявленной группы изобретений является получение данных в автоматическом режиме, непрерывная цифровая и светодиодная индикация, возможность оперативного реагирования в случаях возникновения неисправностей, возможность использования устройства во всех классах взрывоопасных зон, непрерывный контроль технического состояния электрической машины и ее оборудования в процессе эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования, состоящее из корпуса с внешними разъемами для датчиков измерения температуры и вибрации, внутри корпуса размещенным измерительным блоком с аналого-цифровым преобразователем, корпус устройства выполнен герметичным, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен с видом защиты «взрывонепроницаемая оболочка», на корпусе размещены элементы крепления, имеются кабельные вводы для подключения датчиков температуры и вибрации, питания, внутри корпуса имеется измерительный блок на базе микропроцессора, в корпусе выполнено окно, по контуру окна выполнены технологические выступы, в окне размещена панель индикации, на панели индикации имеется линейная светодиодная шкала и цифровой символьный дисплей.

2. Способ мониторинга температуры и вибрации электромашинного оборудования, заключающийся в определении и оценке оборудования за контрольный промежуток времени, отличающийся тем, что для целей мониторинга учитываются данные температуры и вибрации, аналоговые значения переводятся в цифровые, проверяется и выдается сигнал о состоянии датчиков на линейную светодиодную шкалу с цветами зеленый, желтый и красный с посегментной нумерацией каналов измерения, значения датчиков температуры и вибрации сравниваются с уставками, информация выводится на цифровой символьный дисплей, с указанием единиц измерения и номера канала, осуществляется непрерывная цифровая и светодиодная индикация измеряемых параметров на панели индикации, хранение и направление оператору в автоматизированную систему управления технологическим процессом данных о техническом состоянии электрической машины и оборудования.