shkolaput.ru 1 ... 3 4 5 6

 

13
При  моделировании  дефектов  червячного  колеса  №7  вносились  дефекты 
износа  зубьев  и  задиры.  Отсутствие  зуба  приводит  к  уменьшению  амплитуды 
нагрузочной диаграммы в области износа зуба (см.рисунок 3а – износ 5-го и 13-го 
зубьев  привода).  Наличие  задира  зуба  приводит  к  увеличению  амплитуды 
нагрузочной диаграммы в области задира зуба (см.рисунок 3б – задир на 1-м зубе 
привода, износ 5-го зуба). 
1
1
30 4.5
2
30 25.0
2
29
3
29
3
4.0
28
4
28
4
3.5
20.0
27
3.0
5
27
5
15.0
2.5
26
6
26
6
2.0
10.0
25
1.5
7
25
7
1.0
5.0
24
0.5
8
24
8
0.0
0.0
23
9
23
9
22
10
22
10
21
11
21
11
20
12
20
12
19
13
19
13
18
14
18
14
17
15
17
15
16
16
 
 
       а)                                              б) 
Рисунок 3 - Нагрузочные диаграммы червячного колеса привода 
Полученные  результаты  легли  в  основу  разработки  методики  оценки 
технического  состояния  приводов  ЭПА,  эксплуатируемых  в  составе  реакторной 
установки атомной станции. 
Автоматизация  процесса  сбора  и  обработки  информации  в  системах 
диагностики  требует  решения  ряда  задач  формализованного  описания 
диагностических  процедур.  Основными  из  них  являются  оценка  погрешностей, 
возникающих  на  различных  этапах  обработки  сигналов,  анализ  особенностей 
преобразований  в  условиях  действующего  производства,  разработка  алгоритмов 
измерений. 
Информационно-измерительная  диагностическая  система  может  быть 
отнесена  к  информационно-измерительным  системам  (ИИС),  которые  являются 

современным классом измерительного оборудования.  

Цифровая  обработка  сигналов  по  своей  сути  вносит  определенные 
погрешности. Структура измерительного тракта рассматриваемой информационно-
измерительной системы (ИИС) приведена на рисунке 4 
 
Рисунок 4 - Функциональнаяная схема измерительного тракта ИИС 
где  Д – первичный  преобразователь  (измерительный  преобразователь  или 
вибродатчик) 
ИП – нормирующий измерительный преобразователь; 
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь; 
П – процессор. 


 
14
В  основу  аппаратных  средств  информационно-измерительной  системы 
заложены стандартные аппаратные средства измерения. В качестве бесконтактного 
токового  датчика  используются  индуктивные  токовые  клещи PR 230, в  качестве 
усилителя – усилитель AQ07-01 с  функцией  изменения  частоты  среза  фильтра 
ФНЧ  предварительной  фильтрации,  для  регистрации  сигнала  использован 14 
разрядный АЦП Е140 и стандартный малогабаритный компьютер. 
В  результате  проведения  службами  атомной  станции  методологической 
аттестации  разработанного  измерительного  тракта  ИИС  установлено,  что 
погрешность измерений токовых сигналов не превышает 10%. 
Четвертая  глава  содержит  описание  информационно-измерительной 
системы  технической  диагностики  приводов  ЭПА,  работающих  в  условиях 
эксплуатации  атомной  станции  и  методику  диагностирования  приводов  ЭПА.      
Результаты  проведенных  исследований  позволили  сформулировать  основные 
подходы  к  проектированию  информационно-измерительной  системы  технической 
диагностики приводов электроприводной арматуры.  
Основные задачи информационно-измерительной системы: 
1. контроль технических характеристик ЭПА; 
2. раннее обнаружение отклонений технического состояния; 
3. обеспечение данными при принятии решений по срокам обслуживания и 
объемам планового ремонта ЭПА. 

В  ходе  испытаний  системы  объектом  диагностирования  являлась 

электроприводная арматура типоразмера 1080-400-Э с электроприводом ПГ-05-У2,  
включенная в технологическую цепь турбинного цеха Волгодонской АЭС. 
Таблица 5 - Частоты взаимодействия кинематических пар привода ПГ-05-У2 
№ 
Наименование частоты 
Значение, Гц 
Частоты вращения валов электропривода 
1) 
Частота вращения двигателя 24.76 
2) 
Частота вращения цилиндрического колеса 18.0 
3) 
Частота вращения червяка 10.1 
4) 
Частота вращения выходного вала 0.72 
Частоты подшипника 180606 электродвигателя 
5) 
Частота вращения сепаратора 9.42 
6) 
Частота вращения тел качения 48.78 
7) 
Частота перекатывания тел качения по наружному кольцу 113.01 
8) 
Частота перекатывания тел качения по внутреннему кольцу 184.11 
 
На  рисунке 5 приведен  спектр  токового  сигнала  ЭПА  в  работоспособном 
состоянии  без  дефектов  в  электроприводе.  В  таблице 6 приведены  значения 
амплитуды частот, соответствующих колебаниям основных валов электропривода. 
 




 
15
 
Рисунок 5 - АЧХ токового сигнала ЭПА в работоспособном состоянии 
 
 
Таблица 6 - Частоты ЭПА в работоспособном состоянии 
Фактическое значение частоты, 
№ 
Наименование 
Гц 
Без дефекта 
Амплитуда, дБ 
1  Частота вращения ротора (1)   
24,76 -50 
r
Частота вращения цилиндрического колеса (3), 

 
18,0 -55 
2
 
На  рисунке 6 приведен  спектр  токового  сигнала  ЭПА  с  дефектом  «биение 
вала»  цилиндрического  колеса (3).  В  таблице 7 приведены  значения  амплитуды 
частот, соответствующих колебаниям основных валов электропривода. 
 
Рисунок 6 - АЧХ токового сигнала ЭПА с дефектом «биение вала»  
 

Таблица 7 - Частоты ЭПА с дефектом «биение вала» 

Фактическое значение частоты, 
№ 
Наименование 
Гц 
Без дефекта 
Амплитуда, дБ 
1  Частота вращения ротора (1)   
24,76 -47 
r
Частота вращения цилиндрического колеса (3), 

 
18,0 -35 
2
 


 
16
1
1
30 3.5
2
30 3.5
2
29
3
29
3
3
28
4
3
28
4
2.5
27
5
2.5
27
5
2
2
26
6
26
6
1.5
1.5
25
1
7
25
1
7
0.5
24
8
0.5
24
8
0
0
23
9
23
9
22
10
22
10
21
11
21
11
20
12
20
12
19
13
19
13
18
14
18
14
17
15
17
15
16
16
 
 
 
 
а) 
 
 
 
 
 
б) 
Рисунок 7 - Распределение  нагрузки  на  червячное  колесо  электропривода 
1QF11S04: а) операция «открытие» арматуры б) операция «закрытие» арматуры 
Распределение  нагрузки  на  червячное  колесо  ЭПА 1QF11S04 (рисунок 7) 
достаточно  равномерное  с  незначительными  колебаниями.  При  выполнении 
операции «закрытие» наблюдается небольшие провалы в районе 8-го и 20-го зуба, 
что объясняется износом червячного колеса. 
В  соответствии  с  методикой  диагностирования  ЭПА  во  время  планово-
предупредительных ремонтов выполняются следующие операции: 
1. 
Измерение  и  анализ  сигналов  тока,  снимаемого  со  статорных  обмоток 
ЭД (3 фазы).  
2. 
Вычисление  и  анализ    АЧХ  сигналов  тока  в  заданных  частотных 
диапазонах.  В  соответствии  с  методикой  диагностирования  производится 
сравнение расчетных частотных диапазонов с реально полученными значениями. 
Полученные 
результаты 
были 
заложены 

в 

экспериментальную 
диагностическую  ИИС,  испытания  которой  в  производственных  условиях 
Волгодонской  АЭС  дали  положительные  результаты,  позволившие  снизить 
трудоемкость  и  увеличить  продуктивность  диагностики  в  период  проведения 
планово-предупредительных работ. 
По  результатам  настоящей  работы  была  разработана  методика 
диагностирования  технического  состояния  электроприводной  арматуры,  которая 
была  использована  при  оценке  состояния  ЭПА  на  Балаковской  и  Волгодонской 
АЭС. 
  Основные результаты работы 
На  основании  результатов  проведенной  работы  можно  сделать  следующие 
выводы: 
1.  Анализ физических закономерностей процессов зарождения дефектов в 
кинематических  парах  электромеханических  систем  позволяет  осуществить 
выделение диагностических признаков, свидетельствующих о наличии конкретных 
дефектов.  Установлено,  что  дефекты  в  кинематических  парах  и  деформация 
сопрягаемых  поверхностей  приводит  к  циклическому  изменению  момента 
сопротивления соответствующей ступени редуктора привода.  
2.  Электродвигатель 
привода 
ЭПА 
можно 
рассматривать 
как 
электромеханический  преобразователь,  способный  генерировать  сигнал  о 
процессах, происходящих в механических элементах привода за счет взаимосвязи 


 
17
между  изменением  момента  нагрузки  в  определенном  диапазоне  частот  с 
однозначным изменением вектора тока, протекающего в обмотке статора. 
3.  Теоретическим  анализом,  основанным  на  описании  взаимодействия 
электромагнитных  и  механических  элементов  электропривода,  установлен 
характер  проявления  дефектов  электропривода,  выражающийся  модуляцией 
сетевой  гармоники  низкочастотным  спектром  сигнала,  соответствующего 
взаимодействию кинематических пар. 

4.  Экспериментальными исследованиями установлено, что использование 

цифровой  обработки  сигнала  приводит  к  увеличению  информативности  токового 
сигнала.  Установлено,  что  наибольший  эффект  достигается  выделением 
огибающей токового сигнала и дальнейшей его фильтрацией полосовым фильтром. 
5.  Экспериментальными  исследованиями  установлено,  что  в  основу 
аппаратных средств информационно-измерительной системы могут быть заложены 
стандартные аппаратные средства измерения. 
6.  Экспериментальными исследованиями подтверждено наличие в спектре 
токового  сигнала  гармоник,  соответствующих  частотам  вращения  механических 
элементов привода. 
7.  Теоретические  предпосылки  по  выявлению  диагностических  признаков 
были  подтверждены  натурными  испытаниями,  моделирующими  дефекты 
кинематических пар, влияющими на параметры спектра токового сигнала. 
8. Полученные  результаты  были  заложены  в  экспериментальную 
диагностическую  ИИС,  испытания  которой  в  производственных  условиях 
Волгодонской  АЭС  дали  положительные  результаты,  позволившие  снизить 
трудоемкость  и  увеличить  эффективность  диагностики  в  период  проведения 
планово-предупредительных работ. 
9. Положения, обоснованные в настоящей работе, были положены в основу 
разработки методики диагностирования технического состояния электроприводной 
арматуры  и  были  использованы  при  оценке  её  состояния  на  Балаковской  и 
Волгодонской АЭС. 
Библиографический 
список 

опубликованных 

работ 

по 

теме 
диссертации 

1.  Сиротин  Д.В.,  Чернов  А.В.,  Пугачева  Е.А.  Проявление  торсионных 
вибраций  электропривода  в  токовом  сигнале  асинхронного  двигателя.  Известия 
высших  учебных  заведений.  Северо-Кавказский  регион.  Технические  науки, 2006 
г. – С.40-42 
2.  Адаменков К.А., Гоок С.Э., Сиротин Д.В. и др. Система информационной 

поддержки  оператора  машины  перегрузочной. "Известия  высших  учебных 

заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки", Ростов-на-Дону, 2004. 
3.  Адаменков  К.А.,  Никифоров  В.Н.,  Сиротин  Д.В.  и  др.  Функциональный 
контроль технического состояния секций рабочей штанги машины перегрузочной. 
г.  Новочеркасск, 2000. Материалы III международной  научно-технической 
конференции  «Новые  технологии  управления  движением  технических  объектов». 
Секция 2 «Мехатроника,  робототехника  и  интеллектуальные  системы  управления 
движением». Том 1. 


 
18
4.  Адаменков  К.А.,  Никифоров  В.Н.,  Сиротин  Д.В.  и  др.  Канал  контроля 
технического  состояния  рабочей  штанги  машины  перегрузочной  типа  МПС-В-
1000-3У4.2. Тез.докл. второй всерос. науч.-техн. конф. «Обеспечение безопасности 
АЭС  с  ВВЭР»/  г.Подольск, 19 - 23 ноября 2001 г.-Подольск,  ОКБ  «Гидропресс», 
2001 г.,- с.116-117. 
5.  Адаменков  К.А.,  Никифоров  В.Н.,  Сиротин  Д.В.  и  др.  Опыт  проведения 
работ  по  обследованию  технического  состояния  и  оценке  остаточного  ресурса 
машин  перегрузочных  типа  МПС-В-1000-3У4.2.  Тез.  докл.  второй  всерос.  науч.-
техн.  конф. «Обеспечение  безопасности  АЭС  с  ВВЭР»/  г.Подольск, 19 - 23 
ноября2001 г.-Подольск, ОКБ «Гидропресс», 2001 г.,- с.117-118. 
6.  Левин  А.И.,  Полуэктов  Д.Е.,  Сиротин  Д.В.  Анализ  движения  мостового 
крана  по  огибающей  кривой  мощности  двигателя.  Проблемы  динамики  и 
прочности  исполнительных  механизмов  и  машин (2002, октябрь):  Материалы 
науч.конф./Астрахан. гос. техн. ун-т. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2002. – С.216-219. 
7.  Чернов А.В., Гоок С.Э., Сиротин Д.В. и др. Автоматизированная система 
технического диагностирования теплообменных аппаратов. г. Новочеркасск, 2002. 
Материалы III международной  научно-технической  конференции  «Новые 
технологии  управления  движением  технических  объектов».  Секция  «Теория, 

методы  и  средства  измерений,  контроля  и  диагностики».  Том 3./ г.Новочеркасск, 
2002. – С.26-29. 
8.  Сиротин  Д.В.,  Русинов  С.В.,  Письменский  М.В.  Возможность 
применения  преобразования  Гильберта  для  определения  основных  параметров 
асинхронного  двигателя.  Актуальные  проблемы  современной  науки.  Технические 
науки : тр. 5-й Междунар. конф. молодых ученых и студентов, 7-9 сент. 2004 г. – 
Самара, 2004. – Ч. 18 (от М до Я). – С. 51-53 



<< предыдущая страница