WWW.NET.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Интернет ресурсы
 

«Тема 7. Методы мониторинга и диагностики ВЭУ (4 часа) Для диагностики ВЭУ на основе электрических параметров, необходимо наличие измерительных систем, ...»

Тема 7. Методы мониторинга и диагностики ВЭУ (4 часа)

Для диагностики ВЭУ на основе электрических параметров, необходимо

наличие измерительных систем, способных измерять метеорологические и

электрические параметры работы ВЭУ. Для проведения подобного рода работ

создаются специализированые измерительные системы (зачастую обьединенные с

управляющими).

Параметры, необходимые для проведения диагностических работ и

мониторинга ВЭУ, должны включать:

- измеритель частоты вращения,

- измеритель скорости ветра,

- измеритель давления воздуха,

- измеритель температуры,

- измеритель осевого усилия,

- измеритель силы тока генератора,

- измеритель напряжения генератора,

- измеритель крутящего момента,

- измеритель уровня шума.

Общий вид измерительного комплекса рис 7.1:

Рисунок 7.1.

Способ управления ветроэнергетической учтановкой   Измерение первых семи параметров осуществлялось с помощью вычислительного модуля собственной разработки на базе контроллера PIC18F4685 рис 7.2. Внешний вид модуля приведен на рисунке 2. Измерение частоты вращения осуществлялось при помощи таймера/счетчика контроллера. Для генерации импульсов использовался датчик Холла, установленный на каркасе верхней части энергетической установки. Для определения скорости ветра использовался анемометр АТТ-1000, который преобразовывал значение аэродинамического потока в выходное напряжение, принимаемое вычислительным модулем.


Атмосферное давление выдавал преобразователь давления MPX5100 фирмы Freescale, а температуру ТМР36. Сила тока и напряжение определялись прямым измерением контроллера через буферную плату. Для точного определения осевого усилия был разработан специальный механизм. Ветротурбина получила возможность перемещаться вдоль оси вращения. Свободному перемещению колеса препятствовала пружина. По степени сжатия пружины и оценивалось лобовое усилие на ветроколесе. Датчик перемещения ТТ8753 позволяет оценить величину осевого перемещения с точностью 0,05мм. Все вышеперечисленные значения определялись с частотой 10Гц и передавались по цифровому кабелю в ноутбук, отстоящий от ветроколеса на расстоянии 15м. Там данные накапливались для дальнейшего анализа.

Рисунок 7.2.

Вычислительный модуль на базе контроллера PIC18F4685 Несколько иная структура измерения была применена для измерителя шума и крутящего момента. Профессиональный конденсаторный микрофон Октава-МК12устанавливался позади ветроколеса на расстоянии 1м, в зоне наиболее интенсивного направления шума. Усилитель, установленный также вблизи ветроколеса выдавал аналоговый сигнал на экранированный кабель, передающий его далее на ноутбук в аналоговом виде. Оцифровка сигнала с частотой 96кГц осуществлялась уже непосредственно на самом ПК. Запись осуществлялась фрагментами по 2с, через каждые 30 секунд, только в случае нахождения ветра в строго определенных рамках. Для обеспечения высокой точности измерения величины звукового давления, преобразование аналоговой волны в цифровую производится с частотой 96кГц. На рис. 7.3 изображен график изменения величины шумового давления ветроэнергетической установки в 16 битных кодах АЦП.

Рисунок 7.3.

График уровня шумового давления ветроэнергетической установки в кодах АЦП.

Наибольшую сложность, для данной системы, представлял собой измеритель крутящего момента. Готовые устройства сложны, имеют высокую стоимость и неудобны в применении. Авторам пришлось разработать такой измеритель самостоятельно. Он включал в себя подвижную часть, закрепленную прямо на вращающемся валу и неподвижную вблизи измерительного стенда. Подвижная часть состояла из микропередатчика, четырех тензорезисторов, наклеенных на вал под углом 45 по мостовой схеме и контроллер. Неподвижная включала приемник, аналогичный передатчику и контроллер, соединенный с ПК. Предварительные тесты показали, что вращающийся измеритель устойчиво передает сигнал на расстояние 100 - 110м.

Сбор всех данных осуществлялся на одном компьютере, через специально созданное программное обеспечение. Оно также позволяло осуществить визуализацию наиболее востребованных параметров непосредственно в режиме реального времени с возможностью подачи визуальных и звуковых сигналов при достижении определенных значений параметров ветряной установки и выхода их за предельно допустимые границы. Внешний вид интерфейса данного программного обеспечения изображен на рис.

7.4:

Рисунок 7.4.

Внешний вид интерфейса программного обеспечения для контроля ветровой установки Для привязки кодов АЦП к реальным физическим величинам выполнялась калибровка измерительного комплекса.

Методика калибровки включала:

приложение тарированных усилий к оси ветроколеса, задание тарированных величин крутящего момента и задание ряда уровней шума мультивибратором в специализированной акустической камере. При каждом изменении уровня шума микрофон комплекса заменялся микрофоном шумомера ВШВ-003М2. Остальные преобразователи только проверялись на точность путем проверки более точными приборами силы тока, напряжения, температуры и искусственно создаваемого воздушного потока.

В вопросе диагностики и управления ветровой установкой кроме основных параметров необходимых для диагностики, важную роль играет измерение вибрации и температуры в узлах ветроэнергетической установки.

Как правило, методы диагностики основанные на измерении вибрации и температуры могут заблаговременно выявить неисправность до момента выхода установки из строя и тем самым минимизировать возможные неблагоприятные последствия связанные с отключением установки от сети и ее временного простоя.

Для диагностики были выбраны следующие узлы ветроустановки:

- Опорные подшипники;

- Подшипники редуктора;

- Подшипники генератора/двигателя;

- Редуктор;

- Лопасти ветроколеса;

Подшипники качения являются одним из наиболее важных и уязвимых мест ветроустановки. Незначительный износ какого либо из подшипников может привести к снижению эффективности ветроустановки. Дальнейшая эксплуатация ветроустановки в таком случае может привести к его разрушению, что в свою очередь может привести к значительному повреждению остальных частей ветроустановки.

В качестве методов диагностики подшипников качения ветроустановки используется метод вибрационной и температурной диагностики.

Повышение температуры подшипника означает его неправильную работу.

Длительная работа подшибника при ненормально высоких температурах значительно снижает его долговечность.

Причинами чрезмерного нагрева подшипника обычно являются:

- Недостаточное смазывание;

- Чрезмерное смазывание;

- Загрязнение смазывающего материала;

- Малый зазор в подшипнике;

- Чрезмерный натяг;

- Высокое трение в уплотнениях;

- Большие нагрузки.

Перегрев так же может являться причиной ухудшения свойств смазочного материала.

В процессе работы установки необходимо контролировать изменения температуры подшипников. В общем случае, температура подшипника свыше 120 С приводит к быстрому износу подшипника и его разрушению. Однако, в первые несколько дней после смазки подшипника может наблюдаться незначительное повышение его температуры что является нормальным.

Вибрационная диагностика подшипника качения может производиться следующими методами:

- Метод ПИК-фактора;

- Метод прямого спектра;

- Метод спектра огибающей;

- Метод ударных импульсов.

Для первого метода необходимо измерять среднеквадратичное значение уровня (СКЗ) вибрации и пиковую амплитуду (ПИК) вибрации.

Рисунок 7.5. Результаты измерений

Если изобразить результаты измерений на графике, мы увидим зависимости, показанные на рис. 7.5. По мере появления и развития дефекта нарастает функция ПИК, а СКЗ меняется очень мало, поскольку отдельные очень короткие амплитудные пики практически не меняют энергетические характеристики сигнала.

В дальнейшем, по мере увеличения амплитуд и количества пиков, начинает увеличиваться энергия сигнала, возрастает СКЗ вибрации.





Отношение ПИК/СКЗ из-за временного сдвига между ними имеет явно выраженный максимум на временной оси. На этом и основывается метод ПИКфактора.

Экспериментально было установлено, что момент прохода функции ПИКфактор через максимум соответствует остаточному ресурсу подшипника порядка 2недель.

Достоинство – простота. Для реализации нужен обычный виброметр общего уровня.

Недостатки – слабая помехозащищенность метода и необходимость проводить многократные измерения в процессе эксплуатации. Установить датчик непосредственно на наружной обойме подшипника практически невозможно, поэтому сигнал вибрации характеризует не только подшипник, но и другие узлы механизма, что в данном случае рассматривается как помехи. Чем дальше установлен датчик от подшипника и сложнее кинематика самого механизма, тем меньше достоверность метода. Получить оценку состояния по одному замеру невозможно.

Метод прямого спектра базируется на анализе спектра вибрации – выявлении периодичности (частоты) появления амплитудных всплесков. Вибрационный сигнал анализируется узкополосным виброанализатором, и по частотному составу спектра можно идентифицировать возникновение и развитие дефектов подшипника.

Каждому дефекту на элементах подшипника (тела качения, внутреннее и наружное кольцо, сепаратор), соответствуют свои частоты, которые зависят от кинематики подшипника и скорости его вращения.

Наличие той или иной частотной составляющей в спектре сигнала говорит о возникновении соответствующего дефекта, а амплитуда этой составляющей – о глубине дефекта.

Достоинства – высокая помехозащищённость, высокая информативность метода, возможна оценка состояния элементов подшипника (тел качения, внутреннего и наружного кольца, сепаратора), поскольку они генерируют разные частотные ряды в спектре.

Недостатки – метод дорогостоящий, если виброанализатор использовать только для контроля подшипников, метод малочувствителен к зарождающимся и слабым дефектам в связи с тем, что подшипники в большинстве случаев являются маломощными источниками вибрации. Небольшой скол на шарике или дорожке не в состоянии заметно качнуть механизм, чтобы мы увидели эту частотную составляющую в спектре. И только при достаточно крупных дефектах амплитуды этих частотных составляющих начинают заметно выделяться в спектре.

Метод используется достаточно широко и даёт хорошие результаты.

Метод спектра огибающей базируется на анализе высокочастотной составляющей вибрации и выявлении модулирующих ее низкочастотных сигналов.

На рис.7.6 видно, что высокочастотная часть сигнала изменяет свою амплитуду во времени, т.е. она модулируется каким-то более низкочастотным сигналом. Выделение и обработка этой информации и составляют основу этого метода.

Рисунок 7.6.

Спектр Рассмотрим подшипник с зарождающимся дефектом (скол, трещина и т.п.) на наружной обойме. При ударе тел качения о дефект возникают высокочастотные затухающие колебания, которые будут повторяться (модулироваться) с частотой, равной частоте перекатывания тел качения по наружному кольцу. Именно в этом модулирующем сигнале содержится информация о состоянии подшипника.

Установлено, что наилучшие результаты метод даёт в том случае, если анализировать модуляцию не широкополосного сигнала, получаемого от акселерометра, а предварительно осуществить узкополосную фильтрацию сигнала, выбрать основную (несущую) частоту в диапазоне от 4 до 32 кГц и анализировать модуляцию этого сигнала.

Для этого отфильтрованный сигнал детектируется, т.е. выделяется модулирующий сигнал (или ещё его называют «огибающая сигнала»), который подаётся на узкополосный виброанализатор, и мы получаем спектр интересующего нас модулирующего сигнала, или спектр огибающей, что и дало название методу.

Обработка сигнала очень сложна, но результат стоит того. Дело в том, что небольшие дефекты подшипника не в состоянии вызвать заметной вибрации в области низких и средних частот. В тоже время для модуляции высокочастотных вибрационных шумов энергии возникающих ударов оказывается вполне достаточно.

Таким образом, метод обладает очень высокой чувствительностью.

Спектр огибающей при отсутствии дефектов представляет собой почти горизонтальную волнистую линию рис.7.6а. При появлении дефектов над уровнем линии сплошного фона начинают возвышаться дискретные составляющие, частоты которых однозначно просчитываются по кинематике и оборотам подшипника рис.7.6б. Частотный состав спектра огибающей позволяет идентифицировать наличие дефектов, а превышение соответствующих составляющих над фоном однозначно характеризует глубину каждого дефекта.

Достоинства – высокая чувствительность, информативность и помехозащищенность.

Недостаток – высокая стоимость, необходим анализатор спектра вибрации с функцией анализа спектра огибающей высокочастотной вибрации.

Метод очень широко используется в стационарных системах контроля

Похожие работы:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ WWW.CIRCUITRY.RU ВЫ ГОВОРИТЕ НА GERBER? КАК ЭКСПОРТИРОВАТЬ GERBERИ EXCELLON-ФАЙЛЫ С.Топоров, компания Резонит Предлагаемая статья – не совсем статья. Это – инструкция, детальная и исчерпывающая, по подготовке про...»

«ItalIa In FERRaRI Флоренция и Тоскана 4-ех дневный тур за рулем Ferrari Новая концепция путешествий Red Travel предлагает новую концепцию путешествий, инновационный подход к автомобильному туризму, прекрасное сочетание роскоши и Гран Туризма. Туры Red Travel – это уникал...»

«461980, Оренбургская обл., Первомайский р-н, п. Первомайский, ул. Новотепловская, д.9. тел/факс.: (35348) 3-12-51 моб.: 3-12-96 e-mail: muppapb@yandex.ru Визуальное обследование бесхозяйных плотин (ГТС), расположенных на территории Первомайского района, Оренбургской области Ведомость рабочих че...»

«УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА Том 151, кн. 5, ч. 1 Гуманитарные науки 2009 УДК 159.922 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В СИСТЕМЕ "СУБЪЕКТ – ОБЪЕКТ" И ПРОБЛЕМА ЦЕННОСТЕЙ Б.С. Алишев Аннотация В статье предпринята попытка теоретически проанализировать и обосновать понимание ценностей как функциона...»

«Часто задаваемые вопросы о принципах работы объединенных рынков Amway России и Казахстана Вопрос 1. Специфика размещения первого заказа на НПА через сайты электронной коммерции объединенных рынков Amway России и Казахс...»

«Направление подготовки: 15.03.02 Технологические машины и оборудование Профиль: Машины и оборудование лесного комплекса БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Курс лекций Тематический план учебной дисциплины Раздел 1. Теоретические основы дисциплины БЖД Основные понятия и определения БЖД...»

«По вопросам продаж и поддержки обращайтесь: Архангельск (8182)63-90-72 Калининград (4012)72-03-81 Нижний Новгород (831)429-08-12 Смоленск (4812)29-41-54 Астана +7(7172)727-132 Калуга (4842)92-23-67 Новокузнецк (3843)20-46-81 Сочи (862)225-72-31 Белгород (4722)40-23-64 Кемерово (3842)65-04-62 Новосибирск (383)227-86-73 Ставрополь...»

«ПАНОРАМА ПОЛІТОЛОГІЧНИХ СТУДІЙ: Науковий вісник Рівненського державного гуманітарного університету Випуск 10, 2013 УДК 327 (ЕС):(51) Горюнова Е. А. ПОЛИТИКА ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА В ОТНОШЕНИИ ЦЕНТРАЛЬНОА...»

«Путешествие по Кольскому полуострову летом 1913 года. Летомъ 1913 года я совершилъ путешествие въ юго-восточной ча­ сти Кольскаго полуострова. Я объехалъ тогда Терский берегъ отъ с. Умбы до с. Поноя, поднялся по реке Варзуге отъ с. Кузомени до Кинемурскаго волока и спустился...»








 
2017 www.ne.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.