Параметры технического состояния арматуры и электропривода, устанавливаемые настоящей методикой

Параметры, нормированные НП-068-05, технической документацией заводов-изготовителей на арматуру и ее составные части (электропривод, электродвигатель, блок конечных выключателей), а также доверительными интервалами на параметры технического состояния ЭПА, включают в себя:

- время открытия/закрытия арматуры, с;

- пусковой ток, А;

- номинальное значение тока, А;

- мощность двигателя, Вт;

- отношение пускового тока к току при номинальной мощности;

- частота вращения выходного вала ЭП;

- частота вращения выходного вала ЭД.

По форме токового сигнала и сигнала активной мощности электродвигателя привода, полученного при диагностировании арматуры, можно определить два вида параметров:

- регистрируемые (диагностические) параметры токового сигнала непосредственно при его:

1) То - момент времени начала открытия и закрытия запорного органа;

2) Т₃ - момент времени окончания открытия и закрытия запорного органа;

3) I_п (Р_п) - пусковой ток (мощность);

4) I(t)_р - ток на рабочем ходе;

5) Р(t)_р - мощность на рабочем ходе;

6) I_с (Р_с) - ток (мощность) срыва;

7) I_у - ток уплотнения;

8) I_м (Р_м) - ток (мощность) срабатывания муфты;

9) I_ф (Р_ф) - уровень фонового сигнала;

10) Аfэд - амплитуда гармоники, соответствующей частоте вращения выходного вала электродвигателя;

11) Аfэп - амплитуда гармоники, соответствующей частоте вращения выходного вала электропривода;

12) Iкво, Iквз – ток концевых выключателей при завершении операций «Открытие», «Закрытие».

- расчетные параметры токового сигнала, используемые в настоящей методике для оценки технического состояния электроприводной арматуры:

1) Т_откр. (Т_закр.) - время выполнения операций «Открытие» («Закрытие»);

2) DТ - разность времени открытия и закрытия запорного органа (неравномерность времени хода: абсолютная в секундах и относительная в %);

3) I_ро (I_рз) - ток рабочего хода при открытии (закрытии), А;

4) Р_ро (Р_рз) - мощность рабочего хода при открытии (закрытии), кВт;

5) Т_ро (Т_рз) - время рабочего хода при открытии (закрытии);

6) Iпо/Iро (Рпо/Рро) - отношение величины пускового тока к рабочему (пусковой мощности к мощности ЭД) при рабочем ходе на открытие;

7) Iпз/Iрз (Рпз/Ррз) - отношение величины пускового тока к рабочему (пусковой мощности к мощности ЭД) при рабочем ходе на закрытие;

8) Iс/Iро (Рс/Рро) - отношение тока (мощности) срыва к рабочему току (мощности) при выполнении операции «Открытие»;

9) Iу/Iрз (Ру/Ррз) - отношение тока (мощности) уплотнения к рабочему току (мощности) при выполнении операции «Закрытие»;

10) g_оI (g_зI), g_оP (g_зP)_, % - плавность хода по токовому сигналу (сигналу активной мощности) при открытии и закрытии;

11) ξ_I (ξ_Р) - коэффициент расхождения значений тока I_р (активной мощности Р_р) в пределах границ времени выполнения операций «Открытие» и «Закрытие»;

12) τп = τ₁+ τ₂ - интервал времени пуска электродвигателя,

где τ₁ - интервал времени от момента пуска ЭД до момента достижения I_п ;

τ₂ - интервал времени от момента I_п до момента достижения I_min;

13) τ₃ - время уплотнения запорного органа при закрытии;

14) τ₄ - время отключения ЭД при окончании операций «Открытие и «Закрытие»;

15) τ₅ - время срыва при выполнении операции «Открытие»;

16) DIр_авс (DU_авс) - несимметричность рабочего тока (напряжения) в фазах а, b, с;

17) Тол = Тс₁-То - время выборки общего люфта.

При определении диагностических и расчетных параметров необходимо учесть следующее:

- значение тока (мощности) рабочего хода I_р (Р_р) вычисляется как среднее значение величин I(t)_р и Р(t)_р в интервале времени Т_р;

- точка Т₁ определяется как момент времени начала установившегося рабочего хода для токового сигнала и сигнала мощности - начало хода штока;

- для арматуры, работающей на закрытие, точка Т₂ определяется как момент времени начала увеличения активной мощности при «уплотнении» (посадке запорного органа в седло);

- точка Т₃ определяется как момент времени достижения сигналами тока или мощности уровня шумов;

- точка То определяется как момент времени начала превышения значений величин токового сигнала или сигнала активной мощности над уровнем шумов (условный нуль) Т_о ® (Iо/з > Iф, Ро/з > Рф);

Из перечисленных выше расчетных параметров токового сигнала, используемых для оценки технического состояния ЭПА (определяющими согласно настоящей методике считаются параметры "Время выполнения операции «Открытие» и «Закрытие»" и «Плавность хода».

Цель работы: приобретение навыков основ диагностики электроприводной арматуры.

Задан массив значений тока статора асинхронного двигателя, представляющий фазы работы электроприводной арматуры (рис. 1):

- фаза - "открытие" (слева): пуск, страгивание, подъём клина;

- фаза - "закрытие" (справа): пуск, перемещение клина вниз, дожатие.

Проведите исследование, устанавливающее возможность её использования в предстоящий эксплуатационный период.

Порядок выполнения работы:

· Установите диагностические признаки.

· Для каждого признака укажите нормативный интервал.

·Проведите статистический анализ распределения диагностического признака на нормативном интервале.

· Осуществите прогноз работоспособности данного оборудования.

Рисунок 12 - Устройство электроприводной арматуры

Пример выполнения лабораторной работы 3

1. Установим диагностические признаки и для каждого из них укажем нормативный интервал.

Диагностические величины, характеризующие состояние арматуры:

- пусковой ток открытия;

- пусковой ток закрытия;

- ток страгивания;

- ток рабочего хода открытия и закрытия;

- отношение пускового тока к рабочему;

- время открытия/закрытия;

- плавность хода;

- затяг.

По заданным графикам (рис. 2) для каждого из токовых сигналов определим эти показатели и занесем в таблицу 9 для дальнейшей обработки.

Рисунок 13 - Фаза открытия и подъема клина

Таблица 9.

	I0	Iз	Ic	Ipo	Ipз	I0/Ipo	Iз/Ipз	Iзт
	40,48	39,23	7,068	1,764	0,858	22,948	45,723	6,329
	39,67	38,445	6,928	1,728	0,841	22,957	45,713	6,1711
	40,28	39,03	6,868	1,744	0,838	23,096	46,575	6,129
значение i				1000-27000	30000-56000
МО	40,143	38,902	6,955	1,745	0,846	23,000	46,004	6,210
СКО	0,3156	0,3044	0,0756	0,0124	0,0082	0,0639	0,3810	0,0795
Верх. Пред.	40,4589	39,2061	7,0302	1,7578	0,8539	23,0644	46,3847	6,2892
Нижн. Пред.	39,8278	38,5972	6,8791	1,7329	0,8374	22,9365	45,6228	6,1302

Плавность хода можно рассчитать из следующих графиков:

Рисунок 14 – Токовый сигнал рабочего хода закрытия и открытия

Из графиков плавности хода видно, что на фазе «открытие» у всех единиц оборудования наблюдаются всплески токового сигнала, которые могут характеризовать односторонний износ червячной передачи.

2. Произведем статистический анализ распределения диагностического признака на нормативном интервале.

Ни у одной из рассматриваемых арматур, все диагностические показатели не попадают в нормативные интервалы. Например, у №3 ток страгивания и затяга немного меньше нижней границы интервала, что может говорить о недостаточном дожатии.

3. Осуществим прогноз работоспособности данного оборудования.

Для прогнозирования работоспособности оборудования в среде MathCad есть функция predict(v,m,n), которая выдаёт вектор n предсказанных значений помимо последнего элемента v, основанный на коэффициентах автокорреляции m последовательных значений в подвижном окне. Воспользовавшись ей, получим:

Рисунок 14 - Исходный (Q) и спрогнозированный (f) токовые сигналы.

Вывод: в ходе лабораторной работы ознакомились с диагностикой электроприводной арматуры по токовому сигналу асинхронного двигателя. Научились определять по нему диагностические параметры, обрабатывать их и на основе этого делать вывод о техническом состоянии объекта. А также убедились в возможности прогнозирования состояния ЭПА.

Если наблюдать эти объекты в течение некоторого времени, то при подведении диагностики и обработки результатов анализа, необходимо отследить дрейф параметров, и определить дальнейшую тенденцию износа оборудования.

Имея данные об изменении характеристик, можно прогнозировать изменение работоспособности ЭПА. Результатом этих действий является предупреждение возможных отказов, и как следствие ремонт или замена объектов.