Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы и постановка задач исследования 6
1.1. Основные определения и виды технической диагностики -
1.2. Объект исследования 7
1.3. Обзор существующих способов диагностики полупроводниковых преобразователей 12
1.4. Разработка новых способов диагностики полупроводниковых выпрямителей 17
1.4.1. Способ диагностики выпрямителей спектральным анализом выходного напряжения
1.4.2. Разработка способа диагностики выпрямителей с использованием кривых мгновенных значений фазных токов 20
1.4.3. Способ диагностики, основанный на совместном анализе кривых мгновенных значений фазных токов и выходного напряжения выпрямителя 23
1.5. Обзор существующих способов диагностики механической части электропривода 27
1.6. Цели и задачи исследования 30
2. Исследование аномальных режимов работы и диагностика полупроводниковых выпрямителей 31
2.1. Исследование аномальных режимов работы и диагностика неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя -
2.1.1. Исследование аномальных режимов и диагностика выпрямителя при отказе в работе одного плеча моста 34
2.1.2. Исследование аномальных режимов и диагностика при отказе в работе двух и трех плеч моста выпрямителя 39
2.2. Исследование аномальных режимов работы и диагностика трехфазного мостового полууправляемого выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке 44
2.2.1. Аномальные режимы и диагностика выпрямителя при отказе в работе одного или нескольких плеч моста выпрямителя -
2.2.2. Аномальные режимы и диагностика выпрямителя при заданных значениях углов управления тиристорами, равных нулю, и асимметрии импульса одного плеча 51
2.2.3. Аномальные режимы и диагностика выпрямителя при заданных значениях углов управления, отличных от нуля, и асимметрии импульса одного плеча 56
2.3. Исследование аномальных режимов работы и диагностика трехфазного мостового полууправляемого выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС 59
2.3.1. Аномальные режимы выпрямителя при отказе в работе одного или нескольких плеч моста выпрямителя 59
2.3.2. Аномальные режимы выпрямителя при асимметрии импульсов управления 69
2.4. Исследование аномальных режимов работы и диагностика трехфазного
мостового управляемого выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой 77
2.4.1. Аномальные режимы выпрямителя при отказе в работе одного или нескольких плеч моста выпрямителя 80
2.4.2. Аномальные режимы выпрямителя при заданных значениях углов управления, равных нулю, и асимметрии импульса одного плеча 86
2.4.3. Аномальные режимы выпрямителя при заданных значениях углов управления, отличных от нуля, и асимметрии импульса одного плеча 90
2.5. Исследование аномальных режимов работы и диагностика трехфазного мостового управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС при непрерывном токе 95
2.5.1. Аномальные режимы и диагностика выпрямителя при отказе в работе одного и двух плеч моста 99
2.5.2. Исследование влияния аномального импульса включения тиристора одного плеча моста на работу выпрямителя 106
2.5.3. Исследование аномальных режимов работы выпрямителя при асимметрии импульсов управления в двух и более плечах моста выпрямителя 113
2.5.4. Исследование влияния замкнутой системы автоматического регулирования электроприводом постоянного тока на характеристические признаки диагностики выпрямителя 117
2.6. Исследование аномальных режимов трехфазного мостового управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС при прерывистом токе 119
3. Экспериментальные исследования влияния параметров узлов механической части электропривода бумагоделательного оборудования на гармонический состав тока двигателя 128
3.1. Экспериментальные исследования влияния отклонений параметров механической части лабораторной установки «двигатель — рабочий механизм» на гармонический состав тока двигателя -
3.1.1. Исследование гармонического состава тока двигателя, отключенного от нагрузки 130
3.1.2. Исследование влияния отклонения параметров механической части установки «двигатель - рабочий механизм» на гармонический состав тока двигателя 134
3.2. Экспериментальное исследование гармонического состава тока двигателя секционного электропривода пресспата №3 предприятия ОАО «Котласский ЦБК» 140
4. Разработка контрольно-диагностического комплекса электропривода бумагоделательного оборудования 146
4.1. Технические требования, предъявляемые к контрольно-диагностическому комплексу
4.2. Разработка аппаратных средств контрольно-диагностического комплекса 147
4.3. Разработка программных средств контрольно-диагностического комплекса 153
5. Экспериментальная проверка способов и работы устройств диагностики 163
5.1. Экспериментальная проверка расчетных данных компьютерного моделирования преобразователей и работы контрольно-диагностического комплекса
5.1.1. Экспериментальные исследования нормальных режимов работы физического макета выпрямителя 164
5.1.2. Экспериментальные исследования аномальных режимов работы физического макета выпрямителя 167
5.2. Экспериментальные исследования выпрямителя промышленного исполнения с трансформаторами тока в питающей сети 171
5.2.1. Экспериментальные исследования нормальных режимов работы выпрямителя 172
5.2.2. Экспериментальные исследования аномальных режимов работы выпрямителя 175
5.3. Производственные испытания контролыю-диапюстического комплекса 181
Заключение 186
Библиографический список 189
Приложение 1 196
Приложение 2 230
Приложение 3 234
- Обзор существующих способов диагностики полупроводниковых преобразователей
- Исследование аномальных режимов и диагностика выпрямителя при отказе в работе одного плеча моста
- Исследование гармонического состава тока двигателя, отключенного от нагрузки
- Разработка аппаратных средств контрольно-диагностического комплекса
Введение к работе
За последние годы проявляется все больший интерес к разработкам и внедрению средств технической диагностики электротехнических комплексов предприятий целлюлозно-бумажной, металлургической, судостроительной и других отраслей промышленности. Применение диагностических устройств позволяет производить мониторинг и диагностику оборудования и перейти с обслуживания и ремонта по регламенту на ремонт и обслуживания по техническому состоянию оборудования и этим повысить экономическую эффективность его использования.
В современном автоматизированном электроприводе с цифровой системой управления в большинстве случаев уже предусмотрены мониторинг параметров и диагностика оборудования. В действующих электротехнических комплексах тиристорный электропривод постоянного тока имеет аналоговую систему управления и согласно статистическим данным составляет около 40 % всех видов существующих приводов. Способы и устройства их диагностики требуют дополнительных исследований и новых разработок. В первую очередь, это относится к тиристорным преобразователям, диагностика которых отличается сложностью, поскольку основана на регистрации и анализе сигналов датчиков, подключаемых, как правило, непосредственно к полупроводниковым приборам. Современные системы вибрационной диагностики, широко и успешно применяемые для диагностирования машин и механизмов роторного типа (электродвигатели, редукторы, насосы, вентиляторы, и др.), также связаны с необходимостью регистрации и анализа сигналов от датчиков, подключаемых непосредственно к диагностируемому узлу механической части электропривода. В ряде электротехнических комплексах, например, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности способ вибродиагностики требует замера сигналов в контрольных точках диагностируемого объекта, доступ к которым в ряде случаев оказывается затруднительным.
Поэтому задача разработки и исследования новых косвенных способов диагностики полупроводниковых преобразователей и узлов механической части электропривода постоянного тока, позволяющих исключить подключение датчиков регистрируемых сигналов непосредственно к диагностируемому узлу, является актуальной.
Обзор существующих способов диагностики полупроводниковых преобразователей
Данный принцип построения электрической части электропривода пресспата №3 предприятия ОАО «Котласский ЦБК» свойственен аналоговым электроприводам постоянного тока других бумагоделательных машин.
Механическая часть электропривода сушильной секции пресспата включает в себя два редуктора и сушильные цилиндры с радиусом 1,5 м и длиной 7 м. Количество таких цилиндров в каждой секции составляет 10 шт.
Механическая часть электроприводов первого, второго и третьего пресса одинакова, в её состав входит один редуктор и два вала: нижний и верхний. В электроприводе двух подогревательных секций прессовой части пресспата механическая часть состоит из двух редукторов и подогревательных цилиндров, геометрические размеры которых совпадают с размерами сушильных цилиндров. Количество цилиндров в первой подогревательной секции составляет два, во второй -пять. В электроприводе каждой сушильной и подогревательной секции пресспата цилиндры приводятся в движение с помощью открытой зубчатой передачи. Из рассмотрения функциональной схемы электропривода пресспата видно, что принципиально можно выделить две крупные её части: электрическую и механическую. Основным оборудованием первой части являются полупроводниковые выпрямители, ко второй, механической, относятся двигатели, редукторы, валы, цилиндры и т.д. При диагностировании электропривода на начальном этапе принципиально важно определить, в какой части электропривода произошло отклонение от нормальной работы. Поэтому в диссертационной работе этому уделено особое внимание. В электрической части основным звеном является тиристорный управляемый выпрямитель. Ниже приводится обзор способов и устройств диагностики полупроводниковых преобразователей и рассматриваются новые способы, разработанные автором. Кроме того, приведен обзор современных способов диагностики машин и механизмов роторного типа, излагается способ диагностики механической части электроприводов машин бумагоделательного оборудования, предложенный автором. Рассмотрение функциональной схемы электропривода пресспата показало, что в состав его электрической части входят неуправляемые и управляемый трехфазные мостовые выпрямители, которые используются для питания обмоток возбуждения и якоря двигателей. Во всех случаях для управления работой выпрямителя используется система импульсно-фазового управления (СИФУ) [18, 21, 22]. В многодвигательном и взаимосвязанном электроприводе машин бумагоделательного оборудования возможны случаи, когда нарушения в работе полупроводникового выпрямителя не приводят к срабатыванию системы защиты от перегрузок. Это известно из опыта, накопленного ремонтными службами предприятия ОАО «Котласский ЦБК». При этом выпрямитель работает в режиме, который отличается от заданного. Такие режимы в данной работе называются аномальными. Аномальные режимы работы полупроводниковых выпрямителей Под аномальными режимами работы выпрямителей понимаются режимы, вызванные отказом в работе одного или двух вентилей моста, а также ложными (аномальными) импульсами их управления с углами, отличающимися от заданного значения, которые попадают на управляющие электроды из-за коммутационных процессов или по причине нарушений в работе СИФУ. Важно отметить, что в виду специфики бумагоделательного производства, состоящего из нескольких секций электроприводов, аномальный режим одной или нескольких секций не приводит к аварийной ситуации, при этом система электропривода продолжает функционировать, но качество технологического процесса может быть нарушено. Поэтому одной из основных задач работы является расчет и анализ аномальных режимов работы полупроводниковых выпрямителей и их диагностика. Такая задача ставится впервые. Обзор существующих способов и устройств диагностики полупроводниковых преобразователей В настоящее время вопросы оценки технического состояния полупроводниковых преобразователей решаются двумя видами диагностики: тестовой или функциональной. Тестовое диагностирование полупроводниковых преобразователей широко представлено в работах [23,24,25]. Такой способ диагностирования связан с применением генератора импульсов тестовых сигналов, который подключается к отдельным участкам электрической цепи выпрямителя. Анализ откликов на тестовые его воздействия позволяет последовательно выявлять одно из трех возможных состояний каждого вентиля: исправен, пробит, неуправляем. Преимущество тестового способа диагностики заключается в возможности построения алгоритмов диагностирования, которые обеспечивают большую глубину диагностики. Однако данный способ не может быть использован для выявления аномальных режимов работы выпрямителя в электроприводе машин бумагоделательного оборудования, так как для проведения процедуры диагностирования требуется вывод преобразователя из эксплуатации. Для решения поставленной задачи в данном случае приемлемы способы и устройства только функционального диагностирования. Все существующие в настоящее время способы и устройства функциональной диагностики полупроводниковых выпрямителей можно выделить в две группы. К первой группе относятся способы диагностики, основанные на анализе параметров, полученных от датчиков, подключенных непосредственно к полупроводниковому прибору.
В [12, 26] рассмотрен один из таких способов. Сущность такого способа диагностики заключается в следующем. В процессе нормалыюй работы преобразователя с помощью специальных контрольно-измерительных устройств производят регистрацию его параметров. Например, для однофазного однополупериодного выпрямителя (см. рис.1.4,1.5): иг— напряжение на вторичной обмотке трансформатора; uv - напряжение на тиристоре; / - ток нагрузки; /у - ток на управляющем электроде тиристора.
Исследование аномальных режимов и диагностика выпрямителя при отказе в работе одного плеча моста
При рассмотрении функциональной схемы электропривода пресспата №3 (см. п. 1.2, рис. 1.3) было отмечено, что принципиально она содержит две крупные части: электрическую и механическую. В состав механической части электропривода машин бумагоделательного оборудования входят двигатель, редуктор, валы, муфты, подшипники. Такое оборудование принадлежит к классу машин и механизмов роторного типа. Основными причинами отклонений работы механической части привода от нормальной являются [28, 37, 38]: несоосность сочлененных валов механической части привода в результате износа оборудования или неправильной его сборки; - дефекты подшипников; - дефекты зубчатых передач, проявляющиеся в изменении геометрических форм зубьев вследствие их износа; ослабление крепления машин и механизмов к фундаменту. В настоящий момент для диагностики широкого класса машин и механизмов роторного типа (электродвигатели, насосы, вентиляторы, редукторы, подшипники и т.п.) в основном используется способ виброакустической диагностики. Вибродиагностике машин и механизмов роторного типа в электроприводе целлюлозно-бумажной, металлургической, легкой и текстильной промышленности посвящены работы А.В. Баркова, Н.А. Барковой, А.Ю. Азовцева, В.А. Климова, В.В. Сигачевой и ряда других авторов [28, 39,40,41,42,43,44].
Принцип такого вида диагностики заключается в преобразовании вибраций объекта в аналоговый электрический сигнал, в котором с помощью контрольно-измерительных устройств выделяют характерные частоты вибрации и их амплитуды. По изменениям амплитуд определяют отклонение параметров диагностируемого объекта от нормальных значений.
Современные контрольно-измерительные устройства представляют собой датчик вибрации с преобразованием в электрический сигнал и виброанализатор, предназначенный для регистрации и анализа спектра данного сигнала [45]. Запись сигнала датчика вибрации осуществляется во время работы электропривода. Использование такого способа диагностирования механической части электропривода бумагоделательного оборудования затруднено из-за отсутствия свободного доступа к контрольным точкам, высокой температуры сушильных цилиндров и большой длительности времени замера параметров ввиду значительного числа контролируемых точек. Длительность времени снятия параметров в контрольных точках принципиально можно сократить, установив в точках замера соответствующие датчики. При этом сигналы датчиков вывести на отдельную плату, установленную на удалённом расстоянии от бумагоделательной машины. Однако такая реализация диагностики нецелесообразна из-за большого числа датчиков и высокой стоимости всей системы диагностики.
Известен способ диагностики механической части электропривода, заключающийся в измерении, регистрации и спектральном анализе кривой мгновенных значений активной мощности, потребляемой двигателем переменного тока [46, 47]. Для записи кривых активной мощности, называемых ваттметрграммами, используют токовые клещи для измерения тока и датчик напряжения. Применение такого способа в многодвигательном электроприводе постоянного тока машин бумагоделательного оборудования для диагностики механической части нецелесообразно, поскольку это приведёт к необходимости установки большого числа датчиков и, как следствие, к повышению стоимости системы диагностики.
Существует способ диагностики электродвигателя переменного тока, основанный на спектральном анализе потребляемого им тока [48,49, 50, 51, 52, 53, 54]. Данный способ используется для выявления отклонений параметров непосредственно двигателя (обмотки ротора, статора) от нормальных значений. Вопросы, связанные с применением спектрального анализа тока двигателя для диагностики механических узлов электропривода постоянного тока бумагоделательного оборудования, в литературе не рассматривались.
Рассмотренные выше способы диагностики основываются, как правило, на экспериментальных исследованиях.
В третьей главе диссертационной работы ставилась задача путём спектрального анализа кривой тока двигателя выделить характерную частоту, соответствующую частоте узла механической части электропривода, и по изменению её амплитуды выявить отклонения от нормальной работы участка кинематической цепи привода.
Ценность предложенных в данной главе косвенных способов диагностики электропривода постоянного тока состоит в том, что для диагностирования полупроводниковых преобразователей и узлов механической части привода используется датчик тока двигателя, являющийся неотъемлемой частью системы электропривода (см. рис. 1.3). Сигналы, поступающие с трансформаторов тока на вход выпрямителя датчика тока двигателя, служат для диагностики полупроводниковых выпрямителей, а выходной сигнал датчика тока двигателя - для диагностики узлов механической части электропривода. Благодаря чему, общее число датчиков, требуемых для диагностики электропривода, может быть снижено.
Для практической реализации предложенных в данной главе новых способов диагностики полупроводниковых выпрямителей и узлов механической части электропривода бумагоделательного оборудования необходимо устройство, которое обеспечивало бы регистрацию и соответствующую обработку сигналов датчиков контролируемых параметров. 1. На основании предложенных косвенных способов диагностики преобразователей (гл.1, п. 1.4) с целью выявления диагностических признаков провести теоретические и экспериментальные исследования аномальных режимов работы следующих мостовых выпрямителей трехфазного тока: - неуправляемых выпрямителей с активно-индуктивной нагрузкой; - полууправляемых выпрямителей с активно-индуктивной нагрузкой и нагрузкой на противо-ЭДС; - управляемых выпрямителей с активно-индуктивной нагрузкой и с нагрузкой на противо-ЭДС в режимах непрерывного и прерывистого токов. 2. Экспериментальное исследование влияния параметров механической части электропривода постоянного тока бумагоделательного оборудования на гармонический состав тока двигателя с целью выявления узлов кинематической схемы привода с отклонениями от нормальной работы. 3. Разработка переносного многоканального контрольно-диагностического комплекса, обеспечивающего регистрацию и спектральный анализ аналоговых сигналов датчиков фазных токов и выходного напряжения полупроводниковых выпрямителей и тока двигателей электропривода постоянного тока секции бумагоделательной машины.
Исследование гармонического состава тока двигателя, отключенного от нагрузки
Визуальная оценка кривой выходного напряжения, приведенной на рис.2.83 а, говорит об асимметрии импульсов управления. Форма пульсаций напряжения в промежутке времени tl - t2 имеет один вид, на отрезке времени t2 -13 - другой. Анализ начнем с момента времени tl —12. Согласно принятым условным направлениям ток фазы "а" равен нулю, ток фазы "Ь" - положителен и направлен от точки Ь к точке Ъ, ток фазы "с" отрицателен и направлен от точки с к точке с (рис.2.59). Отсюда следует, что под воздействием напряжения исъ ток выпрямителя протекает через тиристоры Т5 и Т2. При этом следует отметить, что время tl является моментом включения тиристора Т2 и соответствует углу управления тиристора Т2 0. Его значение, как видно из кривой выпрямленного напряжения, больше нуля. В промежутке времени t2 - t3 ток фазы "а" имеет отрицательное направление и направлен от а к а , фазы "Ь" - положительное и направлен от Ъ к Ь, ток фазы "с" равен нулю (рис.2.59). Это означает, что ток выпрямителя под воздействием напряжения иаь протекает через тиристоры ТІ и Т2. При этом время t2 соответствует углу включения тиристора ТІ. Из кривой выходного напряжения (рис.2.83 а) видно, что значение угла включения тиристора ТІ составляет осі = 0. В промежутке времени t3 - t4 ток фазы "а" отрицателен и направлен от а к а ток фазы "Ь" равен нулю, ток фазы "с" положителен и направлен от с к с (рис.2.59). При таких значениях и направлениях фазных токов ток выпрямителя будет протекать под воздействием линейного напряжения иас по цепи а - а - ТІ - RL - Ed - Т4 - с - с. Момент времени t3 соответствует углу включения тиристора Т4 щ. Из сравнения углов осі и СС4 заметно неравенство а і щ. Принципиально по значениям моментов времени включения тиристоров достаточно точно могут быть определены соответствующие углы их включения, а, следовательно, выявлены их отклонения от нормальных заданных значений. Рассмотренный анализ кривых позволяет сделать вывод о допустимости использования универсального способа диагностики при аномальных режимах работы выпрямителей с нагрузкой на противо-ЭДС с прерывистым током. Такой же вывод можно сделать о применении первого способа при общей оценке работоспособности выпрямителя, сравнивая спектры гармоник выходного напряжения при нормальном (табл.2.46) и аномальных режимах (табл.2.47). По данным табл.2.46, 2.47, 2.48 могут быть построены коды для соответствующих режимов работы выпрямителя и на их основании разработан алгоритм их диагностики. Выводы Исследование аномальных режимов работы выпрямителей трехфазного тока позволило выявить ряд особенностей протекающих в них электромагнитных процессов и определить характеристические признаки, на основании которых может быть осуществлена диагностика преобразователей. Основными из них являются: 1. Любое отклонение от нормальной работы выпрямителей (отказ в работе одного или нескольких плеч моста, асимметрия импульсов управления и т.п.) приводит к изменению гармонического состава выходного напряжения. Данный характеристический признак даёт возможность установить наличие отклонения от нормальной работы выпрямителя, без указания конкретного места неисправности в мосту. 2. Характеристическим признаком выхода из строя плеча ветви моста выпрямителей при непрерывном токе любого вида нагрузки (RL-нагрузка, противо-ЭДС) и одновременного отказа плеч моста анодной и катодной групп вентилей двух ветвей моста при активно-индуктивной нагрузке является уменьшение амплитуды первой гармоники тока фазы, примыкающей к соответствующей ветви, по сравнению с аналогичными амплитудами токов других фаз. Характеристическим признаком отказа в работе конкретного плеча при этом служит полярность импульса тока фазы: 126 положительное его значение, совпадающее с условным положительным направлением, соответствует отказу в работе плеча катодной группы вентилей, отрицательное - анодной. 3. Независимо от вида нагрузки при аномальном режиме полууправляемого и управляемого выпрямителей, характеризующимся асимметрией одного импульса по отношению к остальным заданным импульсам управления, характеристическим признаком диагностики является наибольшая амплитуда первой гармоники тока фазы при значениях углов аномального импульса более низких заданных значений углов управления и наименьшая амплитуда первой гармоники тока фазы при значениях углов аномального импульса, превышающих заданные их значения углов управления. При таком виде аномальных режимов по отличию первой гармоники тока одной фазы от аналогичных значений амплитуд токов других фаз можно определить лишь ветвь моста с отклонением от нормальной работы. Конкретное плечо в ветви с отклонением от нормальной работы может быть выявлено путем совместного анализа кривых мгновенных значений фазных токов и выходного напряжения. 4. При аномальном режиме работы, связанным с одновременным отказом в работе плеч анодной и катодной групп моста управляемого выпрямителя, при углах управления а = 0 возникают режим рекуперации и режим полууправляемого выпрямителя. В неуправляемом выпрямителе при таких нарушениях в работе в отдельные моменты времени возникают процессы, присущие управляемому выпрямителю с шунтирующим диодом. 5. Исследование аномальных режимов работы с нагрузкой на противо-ЭДС при непрерывном токе показало, что при включении одного плеча моста аномальным импульсом с углом отпирания тиристора, не превышающим нормальные значения углов управления тиристорами остальных плеч, среднее значение тока может превышать номинальные значения в 1,1... 1,5 раза при одновременном повышении его пульсаций. 6. Отклонение угла аномального импульса включения тиристора одного плеча от нормальных значений углов включения тиристоров остальных плеч моста приводит к появлению постоянной составляющей в фазных токах сети. 7. При асимметрии импульсов управления в двух и более плечах моста управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС при непрерывном токе осуществление диагностики возможно способом, основанным на совместном анализе кривых мгновенных значений фазных токов и выходного напряжения. 8. Исследование аномальных режимов управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС при непрерывном токе с учетом обратной связи по току показало, что при её наличии могут быть использованы те же характеристические признаки, что и при её отсутствии. 9. Исследование аномальных режимов работы управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС при прерывистом токе показало, что диагностирование может быть осуществлено с помощью тех же способов диагностики, что и при непрерывном.
Разработка аппаратных средств контрольно-диагностического комплекса
В настоящее время с помощью контрольно-диагностического комплекса (КДК) с электроприводов секций пресспата №3 предприятия ОАО «Котласский ЦБК» и картоноделательной машины №2 предприятия ОАО «СПбКПК» производится запись и накопление экспериментальных данных для их дальнейшей статистической обработки (акты внедрений приводятся в приложении 2). 1. В результате проведенных лабораторных исследований определён гармонический состав тока отключенного от нагрузки двигателя постоянного тока в нормальном режиме его работы. Результаты экспериментов показали, что в сигнале датчика тока присутствует характерная гармоническая составляющая с частотой, равной частоте вращения ротора двигателя, а также ряд кратных ей гармоник - к-і"дв, где к = 2,3,4. 2. Проведены экспериментальные исследования гармонического состава тока двигателя под нагрузкой в установке «двигатель - рабочий механизм» в нормальном режиме и в режимах несоосности валов. В результате установлено, что нарушение в работе узла механической части приводит к изменению амплитуды характерных гармонических составляющих в спектре тока двигателя. 3. Спектральный анализ экспериментальной кривой тока двигателя электропривода постоянного тока пресспата №3 предприятия ОАО «Котласский ЦБК», записанной в производственных условиях с помощью контрольно-диагностического комплекса, позволил выявить в ней характерные гармонические составляющие с частотами, которые соответствуют узлам механической части привода, а также определить их амплитуды. Сравнение амплитуд, выделенных гармоник спектра тока двигателя со значениями амплитуд аналогичных гармонических составляющих, полученных после ремонтно-профилактических работ, даёт возможность выявлять узлы кинематической схемы электропривода с отклонениями параметров от нормальных значений. Существующие в настоящее время контрольно-измерительные устройства [26, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74] для комплексного решения поставленных в данной работе задач требуют аппаратной и программной их доработки. Поэтому ставится задача, с минимальными затратами разработать контрольно-диагностический комплекс, предназначенный для регистрации сигналов напряжения датчиков электропривода, позволяющий проводить диагностику как полупроводниковых преобразователей, так и механической части привода в соответствии с предложенными автором способами их диагностики. В данной главе рассматривается аппаратно-программные средства контрольно-диагностического комплекса (КДК), разработанного автором [75, 76,77]. Данный комплекс относится к классу внешних технических средств диагностирования и специально разработан для диагностики электропривода постоянного тока машин бумагоделательного оборудования, что позволяет снизить затраты и время при вводе его в эксплуатацию. Для проведения функциональной экспресс диагностики многодвигательного автоматизированного электропривода бумагоделательного оборудования ставилась задача по созданию переносного многоканального автономного контрольно-диагностического комплекса. При этом необходимо, чтобы комплекс удовлетворял следующим основным техническим требованиям [78]: - Одновременный контроль не менее трех смежных секционных автоматизированных электроприводов пресспата. Это обусловлено тем, что возмущающие воздействия электропривода одной секции передаются через полотно на смежные с ней секции. - Изменение периода дискретизации (выборки) регистрируемых аналоговых сигналов, поступающих от датчиков тока и напряжения, ввиду большого различия длительности переходных процессов в схемах полупроводниковых выпрямителей и в системах автоматического управления секционных взаимосвязанных электроприводов. В первом случае для регистрации углов коммутации, изменяющихся в пределах у = 10...30, период выборки должен составлять порядка 100...200 мкс. Во втором случае минимальная длительность записи переходных процессов, протекающих в системе автоматического управления Тп.„= 10... 15 с. Периода выборки То определен исходя из постоянной времени тиристорного преобразователя Тт. Для шестипульсных тиристорных преобразователей, применяемых в электроприводе постоянного тока бумагоделательного оборудования, Тт = 3,3 мс, что обусловлено неполной управляемостью вентилей преобразователя [19]. Минимальное время записи переходного процесса обусловлено быстродействием переходных процессов, протекающих в контуре скорости системы автоматического регулирования электропривода. Моделирование процессов на базе структурных схем взаимосвязанных электроприводов, проведенное в работе [79], показало, что их длительность достигает наибольшего значения при возмущающих воздействиях по моменту в последних секциях "сухой" части и составляет Т = 7...10 с. - Обеспечить регистрацию переходных процессов с их предысторией и постисторией, что необходимо для определения причин возникновения отклонений контролируемых параметров. В связи с чем, общий объем информации, который должен сохраняться в файле журнала регистрируемых событий, в 2 - 3 раза больше, чем объем информации регистрируемого переходного процесса. - Предусмотреть возможность интеграции контрольно-диагностического комплекса в локальную сеть предприятия и подключение его к глобальной сети Internet для обеспечения удаленной технической поддержки данного комплекса.
