CC BY
39
предприятий - прорывные технологии в металлургии и машиностроении». Челябинск, 2010. С.102.
V. Kuptsov, M. Petushkov, A. Sarvarov
The development of methods of diagnosis of rotor bar break of asynchronous motor according to generalized vector module of starting current stator
The method of diagnosticating of precipice of bar of rotor of asynchronous engine is offered on the module of the generalized vector of starting current of statora. The results of calculations are compared to researches on a physical model.
Keywords: rotor bar break, asynchronous motor, physical model.
Получено 06.07.10
УДК 62-83:621/.69
С.И. Лукьянов, д-р техн. наук, проф., проректор, (3519) 22-13-97, mkovmgn@gmail.com,
Е.С. Суспицын, канд. техн. наук, и.о. доц., (3519) 22-13-97, e sus@mail.ru, Р.С. Пишнограев, канд. техн. наук, ст. преп., (3519) 22-13-97, pi@inbox.ru, М.В. Коновалов, асп., (3519) 22-13-97, mkovm gn@gmail.com (Россия, Магнитогорск, МГТУ)
СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТЯНУЩИХ РОЛИКОВ СЛЯБОВОЙ МНЛЗ
Предложена новая методика диагностирования оборудования электропривода тянущих роликов. Синтез системы диагностирования выполнен на основе методов машинного обучения. Разработана система диагностирования состояния оборудования электропривода тянущих роликов слябовой МНЛЗ.
Ключевые слова: методика диагностирования оборудования, методы машинного обучения, электропривода тянущих роликов.
Производительность машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и качество макроструктуры непрерывнолитого сляба прямо зависят от технического состояния основных агрегатов машины, в том числе механического и электрического оборудования электропривода тянущих роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ.
Поэтому задача разработки и внедрения системы контроля технического состояния механического оборудования электропривода тянущих роликов является актуальной.
Внедрение методов неразрушающего контроля обеспечивает получение достоверной информации о текущем состоянии оборудования электропривода тянущих роликов без остановки МНЛЗ. Перспективным способом оценки технического состояния оборудования электропривода
тянущих роликов является способ, основанный на анализе характера изменения моментов нагрузки их электродвигателей [1].
Для слябовых МНЛЗ криволинейного типа характерными видами дефектов оборудования электропривода тянущих роликов являются: прогиб бочки тянущих роликов; периодическая буксовка тянущих роликов по слитку; случайная буксовка тянущих роликов по слитку; повреждения подшипниковых узлов тянущих роликов [1].
В 2002-2004 гг. на МНЛЗ №1-4 ОАО «ММК» внедрена система контроля технического состояния электропривода тянущих роликов, разработанная специалистами ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова». В процессе эксплуатации, выявлены следующие недостатки указанной системы диагностирования:
1. Низкая достоверность диагностирования таких дефектов, как прогиб бочки тянущего ролика и периодическая буксовка ролика по слитку.
2. Отсутствие динамической оценки развития дефектов электропривода тянущих роликов.
Причиной недостаточной достоверности диагностирования указанных дефектов является несовершенство методики диагностирования, изложенной в [1].
В 2007 г. на ОАО «ММК» в электросталеплавильном цехе (ЭСПЦ) введена в промышленную эксплуатацию новая двух ручьевая слябовая МНЛЗ №5, позволяющая отливать заготовки сечением 1250...2350 Х 250 мм. Конструктивно МНЛЗ №5 отличается от аналогичных ей отечественных слябовых МНЛЗ наличием вертикального участка и участка загиба заготовки. Электропривод тянущих роликов МНЛЗ №5 выполнен на переменном токе с индивидуальным силовым питанием каждого электродвигателя от преобразователя частоты.
Для контроля технического состояния механического оборудования электропривода тянущих роликов специалистами ОАО «Уралмаш» реализована отдельная база данных для хранения информации о параметрах работы электроприводов тянущих роликов, таких, как скорость разливки, моменты нагрузки каждого электродвигателя и др.
В результате экспериментальных исследований на МНЛЗ №5 определены типовые дефекты оборудования электропривода тянущих роликов и их проявления в характере изменения мгновенных значений момента нагрузки электродвигателей. Установлено, что кроме известных дефектов линии привода тянущих роликов, описанных в [1], имеют место следующие специфические дефекты электропривода тянущих роликов: износ уп-лотнительных колец и зубцевые биения в навесном редукторе.
Износ уплотнительных колец в навесном редукторе проявляется в характере изменения момента нагрузки электродвигателя как устойчивые колебания с периодом в два раза меньшим времени оборота ролика на текущей скорости разливки. Частота колебаний момента нагрузки электродвигателей тянущих роликов при зубцевых биениях в навесном редукторе в зависимости от диаметра бочки тянущего ролика в 27 (240 мм), 24 (270
мм) и 44 (330 мм) раза превышает частоту оборота тянущего ролика на текущей скорости разливки.
С целью увеличения достоверности диагностирования прогиба бочки тянущего ролика и периодической буксовки ролика по слитку разработана новая методика диагностирования указанных дефектов.
В качестве диагностических признаков использованы коэффициенты авторегрессионной модели (АР-модели), которая на конечном интервале времени описывает форму изменения мгновенных значений момента нагрузки электродвигателей. АР-модель имеет следующий вид [2]:
МН1 + «1 • д"1 • Мн-+... + а • д-1 • Мн-+... + ап • д-п • _п = вМн(1), (1) где; Мн ,Мн^ ,...,Мн - мгновенные значения момента нагрузки электродвигателя в 1, 1 - ..., 1 - п моменты времени, Нм; вМн (1) - белый шум,
■ Мн
Нм; «1, а~2,..., а-п - коэффициенты авторегрессионной модели; д г =-—
Мн,
- оператор обратного сдвига.
Численные значения коэффициентов АР-моделей определены методом Юла-Уолкера.
Совокупность коэффициентов АР - моделей, записанных в виде матрицы размерностью п х Иа, где п - количество проанализированных временных диаграмм изменения мгновенных значений момента нагрузки электродвигателя тянущего ролика, Иа - порядок АР-моделей, описывающих форму изменения мгновенных значений моментов нагрузки электродвигателей тянущих роликов для конкретного дефекта линии привода тянущих роликов, представляет собой эмпирическую модель проявления дефекта электропривода тянущего ролика в моменте нагрузки его электродвигателя.
Для снижения разрядности модели применен метод главных компонент. В результате декомпозиции модели матрица коэффициентов АР -моделей, заменена четырьмя векторами - главными компонентами (ГК^, которые являются линейной комбинацией исходных переменных матрицы коэффициентов АР - моделей [2].
Определение типа дефекта оборудования электропривода тянущих роликов осуществляется при помощи метода опорных векторов (машины опорных векторов) [3].
На основе методов машинного обучения разработана новая методика диагностирования оборудования электропривода тянущих роликов:
1. Экспериментально определяются типовые дефекты оборудования электропривода тянущих роликов и их проявления в характере изменения мгновенных значений момента нагрузки электродвигателей.
2. Создаются обучающее выборки, содержащие равное число прецедентов для каждого вида дефекта электропривода тянущих роликов.
3. Для каждого прецедента (временной диаграммы изменения мгновенных значений момента нагрузки электродвигателей тянущих роликов) рассчитываются коэффициенты АР-модели, по выражению (1).
4. Методом главных компонент отделяются статистически значимые коэффициенты АР-моделей изменения мгновенных значений момента нагрузки электродвигателей тянущих роликов.
5. По методу опорных векторов проводиться обучение статистической модели, в результате которого определяются классифицирующие гиперплоскости, оптимально разделяющие кластеры коэффициентов АР-модели изменения мгновенных значений момента нагрузки электродвигателей тянущих роликов характерных для каждого вида неисправности оборудования электропривода тянущих роликов.
На рис. 1 показаны проекция диагностического пространства (ГКьГК2; ГК3;ГК4) на координатную плоскость (ГКьГК3) и границы областей наблюдения в диагностическом пространстве прогиба бочки тянущего ролика, периодической буксовки ролика по слитку и износа уплотнитель-ных колец в навесном редукторе в данной плоскости, рассчитанные для данных МНЛЗ № 5.
к ГКз
-70,0
-1200,0 -1180,0
о °0-Буксовка ролика по слитку; *а° -Прогиб бочки тянущего ролика; хжх -износ уплотнительных колец в навесном редукторе; Границы областей наблюдения дефектов электропривода тянущих роликов;
Рис. 1. Проекция диагностического пространства (ГК1;ГК2;ГК3;ГК4) на координатную плоскость (ГК2; ГК2) и границы областей наблюдения в диагностическом пространстве прогиба бочки тянущего ролика, периодической буксовки ролика по слитку и износа уплотнительных колец в навесном редукторе в данной плоскости
Экспериментально проверена точность диагностирования дефектов линии привода тянущих роликов. Результаты проверки приведены в таблице.
Результаты проверки точности диагностирования дефектов
линии привода тянущих роликов
Вид дефекта Точность, %
Прогиб 93
Периодическая буксовка 93,5
Случайная буксовка 92
Дефект навесного редуктора 93
Зубцевые биения в навесном редукторе 93
Разработанная функциональная схема системы диагностирования
Рис. 2. Функциональная схема системы диагностирования
электропривода ТПУ: 1 - тянущие ролики; 2 - электродвигатели; 3 - преобразователи частоты; 4 - слиток; 5 - система автоматического управления
электроприводом тянущих роликов; 6 - автоматическая система диагностики; 7 - автоматическая система управления
технологического процесса
В настоящее время система диагностирования электропривода тянущих роликов проходит опытно-промышленную эксплуатацию на МНЛЗ № 5 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
Список литературы
1. Суспицын Е.С., Лукьянов С.И, Пишнограев Р.С. Диагностирование электропривода тянуще-правильного устройства МНЛЗ: монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2005. 152 с.
2. Айвазян С. А., Мхитарян В. С. Статистика и основы эконометрики: учебное пособие / М.: «ЮНИТИ», 1998. 1005 с.
3. Bartlett P., Shawe-Taylor J. Generalization performance of support vector machines and other pattern classifiers. Advances in Kernel Methods/ Cambridge, USA: MIT Press, 1998. 250 c.
S. Lukyanov, E. Suspitsyn, R Pishnograev, M. Konovalov
System of diagnosing of the condition of draw roller electric driving equipment
A new method of pulling out rolls electro drive equipment diagnosing is presented. Diagnostic system synthesis is based on machine learning methods. A continuous caster pulling out rolls electro drive equipment diagnosing system is developed.
Keywords: methods of diagnosing of the equipment, methods of machine learning, electric drives of draw rollers.
Получено 06.07.10
УДК 621.771
С.И. Лукьянов, д-р техн. наук, чл.-корр. Академии электротехнических
наук, проф., проректор, (3519) 22-13-97,
ntc@magtu.ru (Россия, Магнитогорск, МГТУ),
Н.В. Фомин, ст. преподаватель, (3519) 22-13-97,
ntc@magtu.ru (Россия, Магнитогорск, МГТУ),
Д.М. Демкин, асп., (3519) 22-13-97,
ntc@magtu.ru (Россия, Магнитогорск, МГТУ),
А.И.Хлыстов, зам. гл. энергетика, (3519) 22-13-97,
ntc@magtu.ru (Россия, Магнитогорск, ОАО «ММК»),
Е.С. Лукьянов, инж., (3519) 22-13-97,
ntc@magtu.ru (Россия, Магнитогорск, ОАО «ММК»)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ТЯНУЩИХ РОЛИКОВ КРИВОЛИНЕЙНОЙ МНЛЗ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ УЧАСТКОМ
Разработана система управления электроприводом тянущих роликов МНЛЗ. Применение системы позволяет улучшить качество непрерывно литых заготовок за счет уменьшения растягивающих усилий, формируемых в слитке.
Ключевые слова: система управления электроприводом тянущих роликов, качество непрерывно литых заготовок, растягивающие усилия.
Машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) №5, установленная в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический
