Разработка и исследование быстродействующих измерительных преобразователей индуктивного типа для функциональной диагностики электрических машин

• Автор: Урлапов, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Анализ методов и средств функциональной диагностики электрических машин
1.1. Дефекты электрических машин и методы их обнаружения
1.2. Средства измерений диагностических параметров
1.2.1. Датчики вибраций и линейных перемещений
1.2.2. Измерительные преобразователи магнитного поля
1.2.3. Датчики тока
1.3. Микропроцессорные средства функциональной диагностики электрических машин
1.4. Выводы
Глава 2. Разработка и исследование способов повышения быстродействия измерительных преобразователей индуктивного типа
2.1. Анализ требований к быстродействию датчиков для измерения диагностических параметров
2.2. Измерительный преобразователь индуктивного типа на основе Ю - и ЮН - контуров
2.3. Измерительный преобразователь индуктивного типа на основе ЬС - контура со схемой выделения импульсов рассогласования
2.4. Измерительный преобразователь индуктивного типа на основе ЬС - контура с пиковым детектором
2.5. Математическая модель измерительного преобразователя индуктивного типа
2.6. Измерительный преобразователь индуктивного типа на основе
ЬТ - контура и его схемотехнический анализ
2.7. Выводы
Глава 3. Автоматизированный комплекс для функциональной диагностики электрических машин
3.1 Микропроцессорный измерительный прибор для сбора
диагностической информации
3.1.1.Анализ структурной схемы прибора
3.1.2. Схемотехнический анализ работы прибора
3.2. Управляющая программа для микроконтроллера
3.2.1. Общая характеристика управляющей программы
3.2.2. Подпрограмма управления ММС-картой
3.2.3. Подпрограмма управления БРЬинтерфейсом
3.2.4. Фоновый интерпретатор команд байт-кода
3.2.5. Подпрограмма передачи данных
3.3 Конструктивные особенности индуктивных датчиков
3.3.1 Датчик поля рассеяния
3.3.2 Датчик виброперемещений
3.3.3 Датчик тока
3.4. Программное обеспечение виртуального прибора для обработки диагностической информации
3.5. Выводы
Глава 4. Исследование функциональных возможностей прибора для сбора диагностической информации
4.1 Оценка метрологических характеристик
4.1.1. Градуировка прибора
4.1.2. Оценка методической погрешности
4.1.3. Оценка инструментальной погрешности прибора
4.1.4. Сравнительный анализ датчиков с аналогами
4.2. Измерение диагностических параметров электродвигателя
в стационарных и переходных режимах работы
4.3. Анализ влияния дефектов ротора электродвигателя на его диагностические параметры
4.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Актуальность темы. Повышение чувствительности и быстродействия индуктивных датчиков представляет собой важную задачу, решение которой позволяет существенно расширить функциональные возможности датчиков и области их использования. Одной из таких областей, где к датчикам предъявляются высокие требования по быстродействию, является функциональная диагностика электрических машин (электродвигателей, генераторов, трансформаторов и др.). Она базируется на измерении диагностических параметров объекта, находящегося в рабочем состоянии, и последующем анализе результатов измерения, включающем в себя вычисление спектральных характеристик и корреляционных функций, цифровую фильтрацию, статистику и так далее.
Разработке теоретических основ функциональной диагностики посвящена целая отрасль науки. Разработан ряд стандартов, посвященных методам и средствам диагностирования. На данный момент наибольшее развитие получили методы вйбродиагностики и методы, основанные на анализе фазных токов и напряжений электрических машин. В последние годы появился интерес к использованию в качестве информативного диагностического параметра полей рассеяния, существующих вблизи электрической машины и являющихся частью общего магнитного потока.
Для повышения достоверности оценки технического состояния диагностируемого объекта требуется измерять совокупность этих параметров, причем делать это одновременно, используя многоканальные и многофункциональные измерительные приборы, управляемые компьютером или микроконтроллером. Упростить конструкцию таких приборов и снизить, тем самым, их стоимость позволяет использование однотипных датчиков, способных преобразовывать в электрический сигнал большинство из перечисленных выше величин. Наиболее подходящими для этого являются индуктивные датчики, с помощью которых можно измерять практически

переносная аппаратура. Стационарная аппаратура применяется для непрерывного контроля технического состояния оборудования. Различают контрольно - сигнальную (для контроля предельно-допустимого уровня) и диагностическую аппаратуру (для определения вида и степени развития дефекта, выявления тенденций к изменению диагностических признаков).
Виброизмерительная аппаратура разрабатывается в рамках агрегатного комплекса средств измерения вибрации, удара и шума, входящего в состав Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации, и предназначается для измерения отмеченных ранее параметров: виброперемещения, виброскорости, виброускорения, частоты и фазы вибрации [74]. К этой аппаратуре относятся также устройства для балансировки, спектрального анализа вибрации и для измерения энергетических характеристик процесса, связанных со случайными вибрациями и шумом.
В настоящее время ряд российских и зарубежных фирм разрабатывают и производят оборудование для измерений и обработки виброакустических сигналов, отличающихся между собой техническими характеристиками. Наиболее известными отечественными виброанализаторами являются: «ПР-200А» (НТЦ «Приз» г. Москва), «Топаз», «А1Г014» (ООО «Диамех» г. Москва), «СК-2300» (ИТЦ «Оргтехдиагноз» г. Москва), «СД-12» (АО «ВАСТ г. Санкт-Петербург), «СМ-3001» и «ДСА-2001» (ООО «Интотес» г. Нижний Новгород), «Корсар+», «Диана-С», «Диана-2М» и «Атлант-8» (ООО «Вибро-Центр» г. Пермь), «ВИК» (НТЦ «ВиКонт»).
Перечисленные приборы являются автономными микропроцессорными переносными виброанализаторами, позволяющими измерять, обрабатывать, хранить и визуализировать измеренную виброакустическую информацию. Использование микропроцессоров позволило проводить различные виды анализа вибраций, рассчитывать различные виброакустические характеристики (СКЗ, пик-фактор, фазовые характеристики и т.д.). Широкое распространение получили диагностические системы, включающие