CC BY
26«Шуушшшим-лшигмау» #491)), 202 / TECHNICAL science
19
TECHNICAL SCIENCE
Кожевников И.Е.
Акционерное общество «Северное Производственное Объединение «Арктика» / Северный (Арктический) Федеральный университет имени Михаила Васильевича Ломоносова, Северодвинск
DOI: 10.24412/2520-6990-2021-491-19-22 КОМПЛЕКСНАЯ ДИАГНОСТИКА АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ
ВИРТУАЛЬНОГО ПРИБОРА
Kozhevnikov I.E.
Joint Stock Company "Northern Production Association" Arctic "/Northern (Arctic) Federal University
named after Mikhail Vasilyevich Lomonosov, Severodvinsk
COMPREHENSIVE DIAGNOSTICS OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTORS USING A
VIRTUAL DEVICE
Abstract
The article discusses the shipbuilding industry, its characteristic features, gives a characteristic of the diagnostic system based on the actual state, substantiates the emphasis on asynchronous electric motors, considers the methods of non-destructive testing that are most suitable for marine asynchronous electric motors, substantiates the effectiveness of the use of several methods ofnon-destructive testing in the diagnostics of electric motors under conditions digitalization of the economy.
Аннотация
В статье рассматривается судостроительная отрасль, её характерные особенности, дается характеристика системы диагностирования по фактическому состоянию, обосновывается акцент на асинхронные электродвигатели, рассмотрены методы неразрушающего контроля, наиболее подходящие к судовым асинхронным электродвигателям, обосновывается на примере эффективность применения нескольких методов неразрушающего контроля в диагностике электродвигателей в условиях цифровизации экономики.
Key words: Electric motor, non-destructive testing method, LabVIEW, diagnostics, virtual instrument.
Ключевые слова: Электродвигатель, метод неразрушающего контроля, Lab VIEW, диагностика, виртуальный прибор.
Введение
Мировой рынок судостроения растет как по количеству судов, так и по дедвейту. Судостроительная отрасль характеризуется длительным сроком окупаемости производимой продукции. Обеспечение бесперебойной работы всех судовых систем во время работы корабля, является важной задачей в процессе эксплуатации судна. Электрические машины являются наиболее часто встречающимся видом судового электрооборудования. На базе электродвигателей основаны судовые процессы. Выход из строя электродвигателя, приводит к нарушению нормального функционирования судовых систем, особенно двигателей, обеспечивающих работу потребителей первой группы.
Система планово-предупредительного обслуживания электродвигателей в настоящее время заменятся системой технического облуживания по техническому состоянию, которая имеет значительные преимущества. Широкое применение получил такой тип электродвигателей как асинхронный двигатель благодаря своим положительным качествам, среди которых высокая степень надежности и простота конструкции.
Для реализации диагностирования электродвигателя в системе технического обслуживания по фактическому состоянию широко применяются различные методы неразрушающего контроля.
Применительно к судостроению наиболее часто применяются следующие методы неразрушающего контроля: тепловой, анализ параметров электрической сети и вибрационный.
Тепловые методы неразрушающего контроля основаны на измерении, оценке и анализе температуры диагностируемого оборудования. Применительно к электродвигателям тепловые методы могут выявлять широкий спектр ненормальных состояний электрической машины. Данный способ дает две возможности: телевизионный контроль и контроль температуры отдельных узлов двигателя. Телевизионный контроль основан на применении телевизионной дефектометрии электродвигателя. Приборами, осуществляющие данный процесс являются средства измерения температуры, которые представлены тепловизорами, пирометрами и др.
Качество питающей электрической сети имеет большое значение для нормальной работы судового электродвигателя. При низком качестве поступающей электрической энергии наблюдается отрицательный экономический эффект. Он имеет электромагнитную и технологическую составляющую. Первая оставляющая обусловлена изменением потерь активной мощности и как следствие изменение срока службы изоляции электрооборудования. Вторая составляющая влияет на производительность
20
TECHNICAL SCIENCE / «ШУУШШУМ-ЛШШаИ» #4(911), 2021
электродвигателя. Для контроля качества электроэнергетической сети используется метод анализа электрических параметров. Этот метод основан на регистрации и анализе параметров напряжения, тока и мощности. К достоинствам метода относятся возможность выявления опасных ситуаций ещё до наступления критического момента. Мониторинг значения величины напряжения у асинхронных двигателей является важной составляющей в процессе анализа электрических параметров.
Уменьшение подводимого напряжения приводит к уменьшению частоты вращения и увеличению момента сопротивления одновременно с уменьшением вращающего момента, что негативно сказывается на работе электродвигателя.
При увеличении величины подводимого напряжения приводит к увеличению потребления реактивной мощности.
Диагностика электродвигателя по потребляемому току, как часть метод анализа электрических параметров, представляет собой периодическое или непрерывное измерение величин переменных составляющих в спектре тока, отвечающих за конкретные дефекты и последующим анализом. Диагностика двигателей проводится по возникающим в результате дефектов переменным магнитным полям в зазоре электродвигателя и наводимыми полями переменными составляющими тока в его обмотка, которые отличаются по частоте от основной частоты потребляемого тока. При этом могут быть обнаружены неисправности электрических частей ротора и статора, формы воздушного зазора, источников питания и подшипников.
Вибрационная диагностика относится к методам неразрушающего контроля оборудования, основанная на анализе параметров вибрации, которая создается либо работающим оборудованием, либо является источником вторичной вибрации, которая обусловлена структурой исследуемого объекта. При данном способе диагностики может исследоваться сигнал вибрации как во временной (осциллограмма) так и в частотной области (спектр). Сигналом, который несет информацию об объекте диагностирования, являются виброускорение, виброскорость и вибросмещение. Для решения задач данного типа диагностики находят применение акселерометры. Достоинствами метода является малое время диагностирования и возможность обнаружения скрытых дефектов.
Новизной работы является применение теплового, вибрационного и анализа параметров сети одновременно, что дает возможность повысить техническое диагностирование оборудования, за счет трехстороннего изучения.
На АО СПО «Арктика» был создан виртуальный прибор для комплексной диагностики электродвигателя, как в условиях производства, так и непосредственно в условиях корабля.
Одним из направлений научно-технического прогресса на современном этапе развития является уменьшение массогабаритных параметров приборов и устройств, с одновременным увеличением их производительности и спектра решаемых задач.
Все эти положения находятся в неразрывной связи с цифровизацией как российской экономики (Указ Президента России от 7 мая 2018 г. № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года») так и мировой (концепция Industrie 4.0).
Областью применения данного виртуального прибора является многогранное исследование происходящих в двигателе процессов, которые регистрируются различными средствами измерения (токовые клещи, датчик напряжения, тепловизор, акселерометр) с последующим анализом полученных данных и заключении о техническом состоянии электродвигателя. Важным преимуществом комплекса является возможность диагностирование не только электродвигателей специального исполнения (применяемых на судах), но и общепромышленного назначения.
При создании виртуального прибора была использована продукция компании National Instruments (NI) среда графического программирования Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (сокращенно - LabVIEW).
Важным преимуществом данного продукта является простота созданий проекта, отсутствие необходимости наличия специальных навыков программирования, возможность внесения корректировок в уже созданный виртуальный прибор по мере производственной необходимости.
Основой виртуального прибора для проведения диагностики электрооборудования является измерительный модуль National Instruments NI PMA-1115, к которому подключаются датчики (акселерометры, дифференциальный пробник, термопара, токоизмерительные клещи).
Измерительным модулем является промышленный компьютер NI PMA-1115, который имеет модули, которые объедены в одном корпусе и модуль ввода/вывода информации.
Измерительная система имеет открытый промышленный стандарт PXI. PXI - это й шасси на базе встроенной высокоскоростной шины CompactPCI, в которую устанавливаются модули ввода/вывода.
Исходный код прибора составляется на блок-диаграмме виртуального прибора. В LabVIEW исходный код выглядит блок-диаграммой.
Процесс диагностирования состоит из следующих этапов:
- Определение диагностируемого объекта
- Подключение датчиков к объекту диагностики
- Запуск виртуального прибора
- Снятие показаний
- Обработка и анализ полученных результатов, графиков, термограмм
- Заключение о состоянии диагностируемого объекта
Данный виртуальный прибор соответствует современным требованиям научно-технического прогресса и цифровизации, представляет диагностическому персоналу наглядные и многогранные даны по техническому состоянию диагностируе-
«шуушшшим-лшигмау» #4(91), 2021 / ТЕСИМСЛЬ 8С1Е1ЧСЕ
21
мого объекта, что позволяет проводить диагностирование в более сжатые сроки с повышенной точностью идентифицировать неисправности объекта
диагностики так и повысить эффективность использования диагностического оборудования.
Рисунок 1. График вибрации контрольной точки диагностируемого электродвигателя
Рисунок 2. Осциллограмма одной из фаз диагностируемого электродвигателя
Рисунок 3. Общая термограмма диагностируемого электродвигателя Рисунок 4. Термограмма подшипника диагностируемого электродвигателя
В ходе проведения диагностирования электродвигателя были получены различные параметры, характеризующие его работу, на основе их анализа было установлено:
- На общей термограмме (рисунок 3) температурные максимумы и минимумы составили 28,8°С и 27,5 °С соответственно, среднее значение температуры составило 28,3 т. На общей термограмме были зафиксированы места повышения температуры, которые локализовались в подшипниках, поэтому было принято решение провести частную термограмму этой области (рисунок 4). При термографии данной области температурные максимумы и минимумы составили 29,7°С и 25,2°С соответственно, среднее значение температуры составило 28,5 т. Был проведен анализ локализации и температурных значений электродвигателя, в котором установлено, что причиной повышения общей температуры диагностируемого электродвигателя является рабочий подшипник (превышение температуры составляет 0,2% от общего уровня). На основании применения тепловизионного метода
неразрушающего контроля был сделан вывод об исправности работы подшипника в частности и диагностируемого электродвигателя в целом, и о возможности дальнейшей длительной эксплуатации согласно режиму.
- На основании измерения уровня вибрации, который составил 1,1 мм/с (рисунок 1) и на основании норматива ГОСТ ИСО 10816, машина была классифицирована по классу электрических машин и зоне вибрации, которые составили класс I малые машины до 15 кВт, и зона «В» соответственно. По результатам классификации, применяя вибрационный метод неразрушающего контроля, был сделан вывод о возможности длительной эксплуатации диагностируемого электродвигателя.
- Используя метод оценки электрических параметров электродвигателя, было зафиксировано отсутствие превышений тока и напряжения в фазах электродвигателя, что говорит об отсутствии скачков напряжений питающей сети и равномерной нагрузки электродвигателя.
22
TECHNICAL SCIENCE / «ШЦУШШУМ-ЛШШаИ» #4(91), 2©21
Вывод: На основе применения трех методов неразрушающего контроля была проведена комплексная диагностика электродвигателя, по результатам которой было сделан вывод о возможности
дальнейшей длительной эксплуатации данного диагностируемого объекта.
УДК 628.1.03
Приходько И.А.
Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, бакалавр 4-го курса г. Краснодар, Россия Чижевская Н.А.
Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, бакалавр 4-го курса г. Краснодар, Россия Бабенко В.А.
Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, бакалавр 4-го курса г. Краснодар, Россия DOI: 10.24412/2520-6990-2021-491-22-24 СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ ТЕМРЮКСКОГО РАЙОНА
Prikhodko I.A.
Kuban State Agrarian University them. I. T. Trubilina, 4th year bachelor Krasnodar, Russia Chizhevskaya N.A.
Kuban State Agrarian University them. I. T. Trubilina, 4th year bachelor Krasnodar, Russia Babenko V.A.
Kuban State Agrarian University them. I. T. Trubilina, 4th year bachelor Krasnodar, Russia
WATER SUPPLY SYSTEM OF TEMRYUK DISTRICT
Аннотация
В статье рассмотрена система водоснабжения Темрюкского района, протяжённость водопроводных сетей. Основные вид деятельность для осуществления системы водоснабжения. Abstract
The article discusses the water supply system of the Temryuk region, the length of the water supply networks. The main activity for the implementation of the water supply system.
Ключевые слова: водоснабжение, резервуар, насосная станция, сети, вода, предприятие. Key words: water supply, reservoir, pumping station, networks, water, enterprise.
Краснодарский край расположен на юге Европейской части России, по своему разнообразию край имеет различные ресурсы поверхностных и подземных вод, виды растительного и животного мира, природные условия.
Темрюкский район расположен в западной части края, занимая всю территорию Таманского полуострова и частично территорию дельты Кубани. Большую часть границ района составляет береговая линия, на юго-западе - Чёрного моря, на севере -Азовского, на западе Керченского пролива, через который проходит административная граница с городским округом Керчь, Республики Крым. Общая протяжённость береговой линии 250 км, из них 220 км песчаных пляжей[1]. Территория Темрюкского района граничит также со Славянским, Крымским
районом края и городом-курортом Анапой. Площадь района составляет 1957 км2 (или 2,6% от всей территории Краснодарского края), из них большую часть занимают солёные и пресные лиманы, плавни и ерики дельты Кубани. Пляжи Азовского моря -мелкая ракушка с примесью кварцевого песка, черноморские пляжи Таманского полуострова - песчаные. Территория Темрюкского района включает в себя 1 городское и 11 сельских поселений.
В состав предприятия коммунального хозяйства оказывающего услуги водоснабжения входят:
- МПУ «ТУЖКХ»
- РЭУ «Таманский групповой водопровод»
- ГУП КК «Кубаньводкомплекс».
Источником водоснабжения Таманского полуострова являются поверхностные воды реки Кубань с её дельтовым рукавом Казачий Ерик. На базе
