Повышение работоспособности асинхронного электропривода трубопроводной арматуры при низких температурах

• Автор: Смирнов, Александр Олегович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗАПОРНОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
1.1. Общие сведения о запорной трубопроводной арматуре
1.2. Критерии работоспособности асинхронного электропривода при низких температурах
1.3. Повышение износостойкости и долговечности деталей механизма запорной арматуры (редуктора и задвижки) при низких температурах окружающей среды
1.4. Электроприводы запорной трубопроводной арматуры
1.5. Проблема сбоев в электронных модулях систем управления электроприводов
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. МОДЕЛИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ВОЛНОВОГО РЕДУКТОРА С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
2.1. Влияние температуры на статические характеристики асинхронного электродвигателя с учётом эффекта вытеснения токов в стержнях ротора
2.2. Имитационное моделирование асинхронного электродвигателя в неподвижной и вращающейся системах координат
2.3. Проверка адекватности имитационной модели.
2.4. Влияние температуры на момент сопротивления механизма электропривода
2.4.1. Описание конструктивных элементов редуктора и принцип его работы
2.4.2.Расчет конструкции редуктора волнового типа
2.4.3 Потери на трение, возникающие в волновом редукторе
2.5. Выводы

ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗЛ. Основные нелинейности системы автоматического управления асинхронного электропривода
3.2. Разработка адаптивной системы автоматического управления (с коррекцией по температуре)
3.3. Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОЙ 109 РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА «ГУСАР» В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
4.2. Экспериментальное исследование нагрузочных свойств электропривода 114 запорной арматуры
4.3. Экспериментальное исследование тепловых режимов электронного блока 123 управления электроприводом запорной арматуры
4.4. Практическое применение электропривода «ГУСАР» с электронным 125 блоком управления ESD-VCX в условиях низких температур.
4.5. Выводы
4.1. Схема экспериментальной установки

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
эп Электропривод
ЭПЗТА электропривод запорной трубопроводной арматуры
АД асинхронный электродвигатель
пч преобразователь частоты
ТРН тиристорный регулятор напряжения
САУ система автоматического управления
УоТКАЗ отклонение, при котором происходит отказ системы, o.e.
а температурный коэффициент изменения сопротивления материала при температуре 20°С, °С
активное сопротивление обмотки статора асинхронного электродвигателя, Ом
Л1н.у. активное сопротивление обмотки статора асинхронного электродвигателя при температуре 20°С, Ом
ч активное сопротивление обмотки ротора асинхронного электродвигателя, Ом
п частота вращения асинхронного электродвигателя, рад/с
Мад момент, развиваемый на валу электродвигателя, Нм
Us>Ur,Is,Ir,y/s, двухэлементные векторы напряжений, токов и потокосцеплений, представленные в ортогональной (двухфазной) системе координат в виде составляющих по координатным осям, o.e.
J момент инерции механизма, кг-м2
сог частота вращения ротора, рад/с
2Р число пар полюсов АД
М электромагнитный момент, Нм
Мс момент нагрузки на выходном валу электропривода, Нм
j вспомогательная матричная константа
«а» и «/?» компоненты координат векторов в неподвижной системе координат
і , і sa sß векторное значение токов АД
и , и sa sß векторное значение напряжений АД
Re эквивалентное сопротивление роторной обмотки АД, Ом
Kr вспомогательный коэффициент
cor частота вращения координатной системы, рад/с
y'ra’Vrß векторное значение потокосцепления АД
C0K скорость произвольно-ориентированной системы координат
t время переходного процесса, с
источников сбоев в электронной аппаратуре показал, что основные разработки ведутся в области анализа сбоев и устранения их последствий. Очень мало работ, посвященных обнаружению источников сбоев, их локализации и диагностированию.
Наиболее типичным аппаратным способом повышения надежности технических систем является «горячее» резервирование: использование трех идентичных параллельно работающих каналов. При организации выборки «2 из 3» удается не только избежать последствий сбоев, но и работать при отказе одного из каналов. Такое резервирование достаточно эффективно, но значительно повышает стоимость системы [27].
При любом построении автоматизированных систем управления контроль проявления и локализация мест сбоев является достаточно сложной и актуальной технической задачей.
Локализация мест сбоя в модулях может быть проведена в двух режимах: при нормальном напряжении питания и при критических питающих напряжениях. Режим работы при критических питающих напряжениях дает возможность выявить «сбойные» элементы, которые находятся на грани отказа, и своевременно их заменить. Данные режимы могут быть наложены на температурные изменения.
Экспериментально подтверждено, в том числе и при натурных испытаниях, что некоторые датчики при определенных условиях считывают недостоверную информацию, хотя при других условиях информация считывается правильно.
При анализе датчиков, в которых наблюдается недостоверность считываемой информации, сбои выявлены в двух случаях:
> при пониженном (ниже оговоренных в технических условиях на микросхему) напряжении питания модуля;
> недопрожигом перемычек в ПЗУ модуля датчика.