Комплексная система диагностики энергооборудования

Современное энергооборудование с увеличением единичной мощности, требует определенного подхода к вопросу оценки его технического состояния в процессе эксплуатации для повышения надежности, минимизации аварийных ситуаций и возможности планирования эксплуатации ремонтных мероприятий всего парка оборудования. Вопрос технического диагностирования имеет огромное значение на энергообъектах промышленных предприятий. Диагностирование наиболее ответственного энергооборудования, такого как силовые трансформаторы, асинхронные электродвигатели, высоковольтные выключатели реализовано фирмой "ЭЛНА" в виде "Комплексной системы диагностики".

"Комплексная система диагностики" может быть как подсистемой АСУЭ, используя ее датчики и приборы, так и отдельной системой, на базе которой возможно реализовать технический учет электроэнергии. На основе параметров системы "Комплексной системы диагностики", как подсистемы АСУЭ, допустимо построить систему управления производственным процессом предприятия. Информация о техническом состоянии каждой единицы оборудования, подключенной к "Комплексной системе диагностики" позволяет это реализовать.

В настоящее время асинхронные электродвигатели являются наиболее применимыми в промышленности. Объем потребления ими электроэнергии превышает 70% от общего. Большое количество отказов происходит по причине аварийных ситуаций. Аварийность ежегодно составляет не менее 25%. Выход из строя электродвигателей приносит существенные финансовые потери. В основном этот ущерб связан с простоем технологического оборудования или порчи продукции вследствие аварийной ситуации. Дополнительно к убыткам добавляется снижение электро- и пожаробезопасности, связанное с возможными короткими замыканиями, которые могут присутствовать в обмотке статора или ротора поврежденного электродвигателя. Возникает потребность диагностики технического состояния электродвигателя в процессе его работы, т.е. проведение функциональной диагностики.

На сегодняшний день существуют разные методы неразрушающего контроля, позволяющие производить безразборную техническую диагностику энергооборудования. На основании диагностических данных производится оценка необходимости проведения технического обслуживания объекта диагностики, локализация имеющихся дефектов, минимизация ремонтных работ и соответственно ремонтных затрат, минимизация простоя оборудования в ремонтный период, увеличение срока эксплуатации. На сегодняшний день наибольшее распространение получил виброакустический метод диагностики. Наряду с ним существует малораспространенный метод диагностики по электрическим параметрам.

Достоинство электропараметрического метода диагностики по сравнению с виброакустическим - возможность контроля состояния как механических, так и электрических частей электродвигателей по электрическому параметру. В частности, по сигналу потребляемого тока, что значительно упрощает установку схемы для диагностики и избавляет от необходимости введения специальных датчиков. Особенно подобные методы распространены за рубежом.

Для понимания особенностей диагностирования по электрическим параметрам питающей сети, имеет смысл вспомнить о физических явлениях, при работе электродвигателя.

Магнитное поле вращающегося ротора работающего асинхронного электродвигателя воздействует на магнитное поле его статорной обмотки, что приводит к периодическим колебаниям электрических величин электродвигателя, таких как потребляемый ток, мощность или напряжение обмотки статора. Возможность диагностирования асинхронных электродвигателей посредством регистрации и анализа электрических параметров основана на особенности конструкции асинхронного двигателя. Наличие маленького воздушного зазора между ротором и статором (0,2...0,3 мм) что его изменения, вызванные колебанием механических нагрузок на вал, вызывают существенные изменения тока и напряжения и, как следствие этого, активной мощности электродвигателя. При этом на изменение мощности электродвигателя сказываются и усилия, которые возникают не только в электроприводе, но и на рабочем механизме (вентиляторе, насосе, компрессоре).

Суть данного метода заключается в анализе спектра гармоник тока потребляемого электродвигателем, путем выявления периодически повторяющихся изменений сигнала на графике, соответствующих конкретному виду повреждения электродвигателя, либо анализе тренда потребляемой мощности для некоторых типов оборудования.