Control methods review of induction motors technical state during operation

ISSN 2224-9923. Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2013. № 7 УДК 621.3.04 Сидельников Л.Г., Афанасьев Д.О., 2013 ОБЗОР МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ Л.Г. Сидельников, Д.О. Афанасьев Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия Освещается актуальная на сегодняшний день проблема выбора стратегии и методов диагностирования асинхронных двигателей. Проведен сравнительный анализ методов контроля технического состояния асинхронных двигателей на этапах производства, эксплуатации и ремонта. Рассмотрены методы тестовой и функциональной диагностики асинхронных двигателей. Проведен сравнительный анализ методов обслуживания оборудования роторного типа. Проанализированы современные системы и методы диагностики асинхронных двигателей. Рассмотрены основные методы контроля технического состояния асинхронных двигателей в процессе эксплуатации: анализ вибрации отдельных элементов двигателя, анализ акустических колебаний, измерение и анализ магнитного потока в зазоре двигателя, анализ внешнего магнитного поля, измерение и анализ температуры отдельных элементов двигателя, анализ электрических параметров и контроль состояния изоляции статорной обмотки асинхронного двигателя. Выявлены преимущества и недостатки рассмотренных методов. Перечислены основные виды дефектов асинхронных двигателей, выявляемые данными методами контроля технического состояния. Детально проанализированы широко распространенные на практике методы диагностики асинхронных двигателей: метод спектрального анализа тока статора асинхронного двигателя, метод анализа спектров Парка тока и напряжения, контроль состояния изоляции статора асинхронного двигателя по уровню и распределению частичных разрядов. Также определены основные проблемы, возникающие при проведении измерений частичных разрядов в асинхронных двигателях в процессе эксплуатации. Ключевые слова: асинхронные электродвигатели, тестовая и функциональная диагностика, методы обслуживания, методы и системы диагностики, дефект, спектральный анализ, изоляция статорной обмотки, частичный разряд. CONTROL METHODS REVIEW OF INDUCTION MOTORS TECHNICAL STATE DURING OPERATION L.G. Sidel'nikov, D.O. Afanas'ev Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russia Actual to date, the problem of choosing the strategy and methods of diagnostics of induction motors is covered in the article. Comparative analysis of methods for monitoring the technical state of induction motors on the stages of production, exploitation and repairs is carried. Methods of test and functional diagnostics of induction motors are reviewed. Comparative analysis of methods for maintenance of equipment rotary type is carried. Diagnostic advantages of induction motors on the actual state are identified. Modern systems and methods of diagnostics induction motors are analyzed. The article deals with the main methods of control the technical state of induction motors during operation: vibration analysis of individual elements of motor, analysis of the acoustic vibrations, measurement and analysis of the magnetic flux in the gap of motor, analysis of the external magnetic field, temperature measurement and analysis of individual elements of motor, analysis of electrical parameters and control of isolation of stator winding induction motor. Advantages and shortcomings of the considered methods are revealed. Main types of defects of induction motors, revealed by these control methods of a technical state are listed. Methods of diagnostics of induction motors are analyzed: method of the spectral analysis of a current of a stator of induction motors, method of the analysis of ranges of Park of a current and voltage, control condition of isolation of stator induction motors on level and distribution of partial discharges. The question of choice of necessary set of primary sensors of partial discharges and definition of optimum place of their installation is considered. Also in article the main problems arising at carrying out measurements of partial discharges in induction motors in operation are defined. Keywords: induction motors, test and functional diagnostics, service methods, methods and diagnostics systems, defect, spectral analysis, stator winding isolation, partial discharges. 127 Л.Г. Сидельников, Д.О. Афанасьев Введение Отечественный и зарубежный опыт показывает, что внедрение средств диагностирования является одним из важнейших факторов повышения экономической эффективности использования оборудования в промышленности [1]. Назначение диагностики – выявление и предупреждение отказов и неисправностей, поддержание эксплуатационных показателей в установленных пределах, прогнозирование состояния в целях полного использования ресурса [1]. Короткозамкнутые асинхронные электродвигатели – самые распространенные машины в приводах современных технологий. Оптимальному использованию таких электродвигателей препятствует их высокая повреждаемость. Ежегодно выходят из строя 20–25 % от общего количества установленных электродвигателей [2, 3]. Таким образом, задачи снижения уровня прямых и косвенных затрат в процессе эксплуатации асинхронных двигателей, повышения качества их диагностики, а также повышения их надежности актуальны на сегодняшний день в любой отрасли производства. В качестве объектов исследования в статье рассмотрены наиболее широко применяемые общепромышленные асинхронные двигатели средней мощности (от 1 до 400 кВт). Целями работы являются: – анализ современных методов и средств диагностики технического состояния асинхронных двигателей; – определение методов, целесообразных при диагностике общепромышленных асинхронных двигателей средней мощности. Диагностика асинхронных двигателей на этапах производства, эксплуатации и ремонта Выбор стратегии и методов диагностирования асинхронных двигателей оп- 128 ределяется рядом факторов. Первостепенное значение имеет конечная цель диагностирования, которая зависит от того, на каком этапе жизненного цикла определяется техническое состояние двигателя: на этапе производства, эксплуатации или ремонта. На этапе производства важно обеспечить оптимальное проектирование и доводку конструкции, ориентируясь на обеспечение надежности и долговечности, а также контроль качества изготовления деталей и их монтажа. Основные виды неисправностей в условиях серийного производства: кинематические ошибки изготовления деталей, выход параметров за допустимые пределы по точности и дефекты сборки, к которым относятся неуравновешенность, наличие эксцентриситета, различного рода перекосы, зазоры, относительные смещения взаимодействующих деталей, несоблюдение технологии смазки и т.п. На этапе эксплуатации вследствие естественного процесса старения элементов со временем наработки происходит изменение параметров двигателей, приводящее к неисправностям и поломкам. По скорости развития эксплуатационные дефекты делят на две категории: быстро развивающиеся, которые вызывают внезапны (...truncated)