Способ контроля параметров экскаваторного электропривода

(5)5 Е 02 ( 9/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ я к измерению ристик горных ыть использоваделения неиспкскаваторногоего эксплуататвованием спозобретение относитс уатационных характе н, в частности может б ля оперативного опре ости двигателя э ропривода в процессявляется усовершен по авт,св. М 1146369. ель изобретения - по и контроля электропри эксп маш раен элект ции,исобаЦ ышение надвода,н с ешние скороаторного элекприведены истики экск а фиг хара ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольнойпромышленности "Гипроуглеавтоматизация"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1146369, кл, Е 02 Е 3/18,(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВЭКСКАВАТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА(57) Изобретение касается измерения эксплуатационных характеристик горных машин и предназначено для оперативногоопределения неисправности двигателя экскаваторного электропривода (ЭП) в процессе его эксплуатации. Цель изобретения -повышение надежности контроля ЭП, Дляэтого дополнительно измеряют уровеньискрения электродвигателя (ЭД) и определяют его среднее значение на интервале времени Л (, При этом выпрямляют переменную составляющую якорного тока ЭД в диапазоне частот от 1 = рп/60 Гц до 12 = 50 кГц, где р - число пар полюсов; и - число оборотов ЭД. Указанную величину фильтруют и интегрируют в течение одного оборота якоря. Диапазон частот выбирают в пределах 30-50 кГц, а интервал Лвыбирают равным 1 - Зс, Затем задают номинальные значения уровней искрения коллектора ЭД при работе ЭП по внешней характеристике в зоне, характеризующейся изменением величины замедления вращения якоря ЭД не менее чем в 3 - 5 раз, и в зоне, характеризующейся изменением скорости вращения якоря двигателя в пределах 0 - 0,05 скорости холостого хода. Среднее измеренное на заданном интервале времени Л ( значение скорости сравнивают с заданным для указанных зон номинальными значениями уровней искрения и по результатам сравнения судят онеисправности ЭД. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.; на фиг. 2 - структурная схема реализующего способ.енная цель достигается тем, что ьно измеряют уровень искрения электродвигателя, определяют значение на интервале Л (, звал ьные значения уровней искректора электродвигателя при тропривода на внешней харак- зоне, характеризующейся изме- личины замедления вращения теля не менее чем в 3 - 5 раз, и в теризующейся изменением скотропривода устройства,Поставл дополнител коллектора его среднее даютномин ния колле работе алек теристике в нением ве якоря двига зоне, харакрости вращения якоря двигателя в пределах от нуля до 0,05 скОрости холостого хода, сравнивают среднее значение измеренного на интервале Ьт уровня искрения коллектора электродвигателя с заданными для ука занных зон номинальными значениями уровней искрения и по результатам сравнения судят о неисправности электродвигателя.Способ включает следующие Основные 10 операции.Определяют режим работы электропривода на внешней электромеханической характеристике, например, по положению командоаппарата управления электродви гателем, Измеряют скорость вращения вала привода и при его работе на внешней характеристике, Измеряют ток в якорной цепи электродвигателяпри работе электропривода на внешней характеристике, Опреде ляют на дискретных временных интервалах замедление на валу электропривода, работающего на внешней характеристике,. по формуле;по+1 - и о+1 - сгде п 1 ь по+1 - скорости вращения вала электропривода в моменты ть о + 1;с+1-1 = сопвт - интервал дифференцирования скорости вращения вала электропри 30 вода.Определяют момент прохождения точки излома внешней экскаваторной скоростной характеристикипа.1-пи пц+ - пИ )(3 5(т;+- т, " (, с+1 - сИзмеряют в зоне излома скоростной характеристики фактическую скорость вращения вала электропривода пф, Измеряют в зоне излома скоростной характеристики фактический ток в якорной цепи электро двигателя ф. Измеряют в зоне излома скоростной характеристики уровень переменной составляющей якорного тока электродвигателя ф, Определяют зону стопорного момента скоростной характеристики в 9 п С=1, если09 йом0,95 йомили 50 где пхх - скорость вращения вала двигателя при токе в цепи якоря, близком к нулю (скорость холостого хода);фойом фактический и номинальный стопорные токи. Измеряют в зоне стопорного момента скоростной характеристики уровень переменной составляющей якорного тока электродвигателя ф, Задают интервал усреднения Л 1 и определяют среднее значение уровней переменных составляющих якорного тока электродвигателя в зонах излома и стопорного момента скоростной характеристики1 кЯг 1к3 йф - ", (6)где 1 к - Ь = Ьх - интервал интегрирования;ьнЛ - моменты начала и окончания интегрирования.устанавливают допустимые уровни переменной составляющей якорного тока в зонах излома скоростной характеристики доп и стопОРНОГО момента доп ОпРеДелЯют сигнал неисправности электропривода в процессе его эксплуатации в 9 п В=1, еслип ф 5(0,9 -: 0,95)п йом (7)илиф(0,9-:0,95) ном, (8)илипи0,05 пхх( (0,9 + 0,95 ) йомилип0,05 пхх) (1,05-;1,1) йомрилиИфдоп (11)илиу ст (12)где п ном,ном - номинальные скоростьвращения вала и ток якорной цепи электродвигателя в зоне излома скоростной характеристики;ф,ф- средние значения переменнойсоставляющей якорного тока электродвигателя в зонах излома и стопорного моментаскоростной характеристики;доп, дооп - допустимые уровни переменменной составляющей якорного тока в зонах излома скоростной характеристики истопорного момента,При работе коллекторного электродвигателя постоянного тока в якорной цепивозникает переменная составляющая, 158715150 которая, в свою очередь, содержит гармоническую составляющую с основной частотой 1=рп/60, где рчисло пар полюсов; и - число оборотов якоря; гармоническую пульсирующую составляющую с основной частотой 12=гп/60, где г - число зубцов якоря; гармоническую составляющую с коллекторной частотой 1 з=Мп/60, где М - число коллекторных зубцов; гармонические, обусловленные напряжением в месте разрыва контакта коммутируемых секций т 430 кГц,.Изменение перечисленных переменных составляющих якорного тока в течение одного оборота якоря характеризует действие на эти переменные соответствующих неисправностей электродвигателя (отклонений от номинальных значений), составляющая с частотой 1 характеризует состояние магнитной цепи электродвигателя (обмоток возбуждения, состояние магнитопривода и его элементов), составляющая т 4 характеризует состояние подшипников электродвигателя, щеткодержателя, щеток, коллектора и тдСледовательно, интегральное значение величины выпрямленной переменной составляющей якорного тока электродвигателя в диапазоне частот 1- 14 на интервале интегрирования Л 1 (например, в течение одного оборота якоря) характеризует состояние электродвигателя.Для определения недопустимого уровня переменной составляющей можно воспользоваться следующим приемом. При стендовых испытаниях исправного двигателя определяется номинальный уровень переменной составляющей якорного тока в установленных зонах рабочих параметров электродвигателя - в зоне излома скоростной характеристики и в зоне стопорного момента. Недопустимый уровень переменной составляющей определяется путем увеличения номинального уровня в соответствии с рекомендациями, например, по ГОСТУ 19705 - 81 и ГОСТУ 183 - 74. Измерение переменной составляющейякорного тока электродвигателя в широком диапазоне т 1 - т 4 позволяет обнаруживать практически все виды неисправностей электродвигателя, однако для накопления достоверных данных для принятия решения о неисправности следует существенно увеличить период интегрирования переменной составляющей по сравнению с тем случаем,когда оценка производится по одной из составляющих, т,е, при определении неисправностей электродвигателя ограниченного 10 15 20 25 30 35 40 числа видов требуется меньшее время, чем при определении неисправностей всех видов (при одинаковом уровне значимости показателей). Поэтому определение неисправности электродвигателя в частотном диапазоне 14=30-50 кГц уменьшает запаздывание при формировании сигнала неисправности, при этом учитываются основные виды неисправностей двигателя; износ подшипников, щеток, коллектора, неисправность щеткодержателя,Таким образом, определение уровня переменной составляющей якорного тока в зонах излома и стопорного момента скоростной экскаваторной характеристики позволяет своевременно выявлять неисправности электродвигателя и предотвращать их развитие до уровня, который контролируется известным способом. Это снижает длительность и стоимость ремонта экскаваторного электропривода, что в итоге обусловливает повышение эксплуатационной производительности экскаваторов.Узел 1 выделения переменной составляющей подключен выходом к усилителю 2, выход которого через последовательно соединенные полосовый фильтр 4, амплитудный детектор 5 и фильтр 6 низких частот подключен к входу вычислителя 3. Датчик 7 скорости вращения электродвигателя и система 8 управления электроприводом также подключены к входам вычислителя 3, выход которого связан с выходным индикатором 9, Входы узла 1 и вычислителя 3 подключены к якорной цепи электродвигателя 10, якорь которого механически связан с датчиком 7.Устройство работает следующим образом,. В процессе экскавации на вход узла 1 и с выхода датчика 7 поступают сигналы, пропорциональные полному току якорной цепи 1; и числу оборотов двигателя и;. С выхода узла 1 сигнал переменной составляющей гР1 ф поступает на усилитель 2, далее проходит через полосовый фильтр 4, детектируется амплитудным детектором 5, фильтруется фильтром б низких частот и поступает на соответствующий вход вычислителя 3. При соблюдении условий (2) вычислитель формирует сигнал э 1 дп А=.1, характеризующий работу электропри вода в зоне излома скоростной характеристики, В этой зоне вычислителем 3 определяются текущие средние значения 1 ф (5),п ф,1 и формируется сигнал неисправности (недопустимого отклонения параметров) электропривода э 1 дп В=1 при выполнении условия (7) или(8), или (11), 1587151Если электропривод работает в зоне стопорного момента, то вычислителем 3 формируется 3 цп Спри выполнении условия (3) или (4). В этом случае определяется ф(6) и сигнал неисправности злектропривода в 1 дп В=1 формируется при выполнении условия(9) или(10), или(12). Сигнал з 9 пЗ=1 индицируется выходным индикатором 9 и может быть использован для автоматического отключения электропривода.Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает контроль состояния электро- привода при возникновении различнаго рода неисправностей в электрической и механической частях электродвигателя, при этом сигнал неисправности формируется с минимальным запаздыванием, исключающим развитие неисправности в процессе эксплуатации экскаватора,Использование способа позволяет увеличить эксплуатационную производительность экскаватора за счет сокращения длительности ремонтов при своевременном выявлении возникающих неисправностей,Формула изобретения 1. Способ контроля параметров экскаваторного электропривода по авт,св; М 1146369, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности контроля электропривода, дополнительно измеряют уровень искрения коллектора электродвигателя,. определяют его среднее значение на интервале Л 1, задают номинальные значения уровней искрения коллектора электродвигателя при работе электроприводана внешней характеристике взоне, характеризующейся изменением ве 5 личины замедления вращения якоря двигателя не менее чем в 3 - 5 раз, и в зоне,характеризующейся, изменением скоростивращения якоря двигателя в пределах отнуля до 0,05 скорости холостого хода, срав 10 нивают среднее значение измеренного наинтервале Л с уровня искрения коллектораэлектродвигателя с заданными для указанных зон номинальными значениями уровней искрения и по результатам сравнения15 судят о неисправности электродвигателя,2. Способ по и. 1, от л и ч а ю щи йс ятем, что уровень искрения коллектора электродвигателя определяют путем выпрямления переменной составляющей якорного20 тока электродвигателя в диапазоне частотот 11=рп/60 гц до 12=50 кГц, последующейфильтрации указанной величины и ее интегрирования в течение одного оборота якоря,где р -число пар полюсов; п - число оборо 25 тов электродвигателя,3. Способ поп.2, отличающийсятем, что диапазон частот выбирают в пределах 30-50 кГц,4. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й 30 с я тем, что интервал определения среднегозначения выпрямленной и отфильтрованнойпеременной составляющей якорного токаэлектродвигателя равен 1-3 с,1587151Составитель А.Мартыноведактор О,Головач Техред М.Моргентал Корректор И,Мус Заказ 2403 Тираж 538 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5ательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10изводственно