System do ciągłej diagnostyki silników indukcyjnych klatkowych pracujących w układach napędowych wagonów tramwajowych

• Autorzy: Czechowski Mirosław , Sułowicz Maciej , Zielonka Jakub , Tulicki Jarosław , Stradowski Michał

Warianty tytułu

EN

System for continuous diagnostics of squirrel cage induction motors operating in the drive systems of tram cars

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono koncepcję budowy i sposób realizacji systemu diagnostycznego do oceny stanu silników indukcyjnych pracujących w układach napędowych wózków wagonów tramwajowych. Przedstawiono najważniejsze założenie, które należy przyjąć przy projektowaniu i zestawieniu układu pomiarowego oraz doborze skutecznych metod diagnostycznych do wykrywania uszkodzeń elektrycznych i mechanicznych w układzie napędowym tramwaju. Przedstawiono opis układu pomiarowego oraz sygnały, które są wykorzystywane w module diagnostycznym. Na bazie doczasowych doświadczeń autorów wybrano metody diagnostyczne, które poprzez analizę sygnałów prądów, napięć i prędkości w dziedzinie czasowo-częstotliwościowej pozwolą na skuteczne wykrywanie uszkodzeń w stanach dynamicznej pracy napędu. Reprezentatywną grupą metod diagnostycznych przedstawioną w artykule jest metoda analizy spektrogramu kurtozy. Podjęte prace są związane z poszukiwaniem nowych skutecznych metod diagnostycznych do wykrywania uszkodzeń natury elektrycznej i mechanicznej występujących w układach napędowych wagonów tramwajowych.

EN

The article presents the concept of construction and the implementation method of a diagnostic system for the assessment of the condition of induction motors operating in the drive systems of trolley carriages. The most important assumption that should be made when designing and setting up the measurement system and selection of effective diagnostic methods for detecting electrical and mechanical damage in the tram drive system was presented. A description of the measuring system and signals used in the diagnostic module are presented. Based on the authors' past experiences, diagnostic methods have been selected which, by analyzing the signals of currents, voltages and speeds in the time-frequency domain, will allow for effective detection of failures in the states of dynamic operation of the drive. A representative group of diagnostic methods presented in the article is the method of kurtosis spectrogram analysis. The work undertaken is related to the search for new, effective diagnostic methods to detect electrical and mechanical damage occurring in the drive systems of tram cars.

Słowa kluczowe

PL

diagnostyka uszkodzeń; układ napędowy tramwaju; uszkodzenia elektryczne; uszkodzenia mechaniczne; monitoring; metody diagnostyki; silnik indukcyjny; wagon tramwajowy; kurtoza; kurtogram

EN

damage diagnostics; tram drive system; electrical faults; mechanical faults; monitoring; diagnostic methods; induction motor; tram wagon; kurtosis; kurtogram

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 1 (127)
• Strony: 207--213
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Czechowski Mirosław

• Miejskie Przedsiębiorstwo Komunikacyjne S.A. Kraków
• Politechnika Krakowska, Kraków

autor

Sułowicz Maciej

• Politechnika Krakowska Kraków

autor

Zielonka Jakub

• Politechnika Krakowska Kraków

autor

Tulicki Jarosław

• Politechnika Krakowska Kraków

autor

Stradowski Michał

• Politechnika Krakowska Kraków

Bibliografia

• [1]. M. Benbouzid "A review of induction motors signature analysis as a medium for faults detection", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 47, no. 5, str. 984-993, 2000.
• [2]. W. Rams, J. Rusek "Praktyczna diagnostyka maszyn indukcyjnych klatkowych", Zeszyty Problemowe − Maszyny Elektryczne, nr 68, str. 1-5, 2004.
• [3]. J. Antoni "The Spectral Kurtosis: A Useful Tool for Characterising Non-Stationary Signals", Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 20, Issue 2, pp. 282-307, 2006.
• [4] J. Antoni, R. B. Randall "Fast Computation of the Kurtogram for the Detection of Transient Faults", Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 20, Issue 1, pp. 108-124, 2007.
• [5]. T.J. Zieliński "Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań". Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, 2007.
• [6]. C.T. Kowalski, W. Kanior "Ocena skuteczności analiz FFT, STFT i falkowej w wykrywaniu uszkodzeń wirnika silnika indukcyjnego", Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Nr 60, str. 202-211, 2007.
• [7]. A. Bellini, F. Filipetti, C. Tassoni, G.A. Capolino "Advances in Diagnostic Techniques for Induction Machines", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.55, No.12, str. 4109-4126, Dec. 2008.
• [8]. L. Swędrowski "Pomiary w diagnostyce silników indukcyjnych klatkowych", Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2013.
• [9]. M. Sułowicz, J. Petryna, K. Weinreb, K. Guziec "Porównawcze pomiary defektów klatek rozruchowych silników indukcyjnych pod kątem wykorzystania w diagnostyce", Zeszyty Problemowe − Maszyny Elektryczne, nr 99, s. 77-83, 2013.
• [10]. C.T. Kowalski "Diagnostyka układów napędowych z silnikiem indukcyjnym z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji", Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2013.
• [11]. M. Czechowski "Monitoring i diagnostyka układów napędowych wagonów tramwajowych", Praca dyplomowa magisterska, Politechnika Krakowska, Kraków 2016.
• [12]. M. Czechowski, M. Sułowicz Diagnostyka układów napędowych wagonów tramwajowych, Zeszyty Problemowe − Maszyny Elektryczne, nr 114, str. 197-204, 2017.
• [13]. V. Choqueuse, E. Elbouchikhi, Z. Oubrahim and M. Benbouzid "On the use of phase diversity for spectral estimation in current signature analysis," IECON 2017 - 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Beijing, str. 8093-8098, 2017.
• [14]. M. Czechowski, M. Sułowicz "Propozycja metod diagnostyki układów napędowych wagonów tramwajowych", Napędy i Sterowanie, nr 7/8, s. 92- 101, 2018.
• [15]. M. Sułowicz, M. Czechowski "Diagnostyka silników indukcyjnych klatkowych w układach napędowych wagonów tramwajowych", Zeszyty Problemowe − Maszyny Elektryczne, nr 119, str. 189-195, 2018.
• [16]. F. Garramiola, J. Poza, P. Madina, J. Del Olmo, G. A. Almandoz "A review in fault diagnosis and health assessment for railway traction drives", Appl. Sci., Vol. 8, No. 2475, pp. 4, 2018.
• [17]. T. Glinka, S. Szymaniec "Diagnostyka maszyn i urządzeń – uwagi ogólne", Napędy i Sterowanie, nr 5, str. 36-49, 2020.
• [18]. J. Zielonka "Opracowanie metody i systemu do ciągłej rejestracji sygnałów diagnostycznych na potrzebę oceny stanu silników pracujących w napędach wagonów tramwajowych", Praca dyplomowa magisterska, Politechnika Krakowska, 2021.
• [19]. M. Stradowski "Opracowanie bezinwazyjnej metody diagnozowania uszkodzeń elektrycznych i mechanicznych dla napędów wagonów tramwajowych", Praca dyplomowa magisterska, Politechnika Krakowska, 2021.
• [20]. J. Zielonka, M. Sułowicz, M. Czechowski, "System zbierania danych z czujników zabudowanych w smartfonach na potrzebę monitorowania wybranych parametrów pojazdów z napędem elektrycznym", Zeszyty Problemowe − Maszyny Elektryczne, nr 126, str. 131-135, 2021.
• [21]. Z. Zielonka, M. Sułowicz, M. Czechowski "Analiza możliwości wykorzystania sensorów zabudowanych w smartfonach w systemach diagnostycznych", Napędy i Sterowanie, nr 11, s. 70-75, 2021.

Uwagi

Przedstawione w artykule wyniki, uzyskano w ramach realizacji trzech prac dyplomowych magisterskich oraz aktualnie kontynuowanych badań w ramach projektu doktoratu wdrożeniowego V edycji pt. Predykcyjne utrzymanie sprawności wagonów tramwajowych w oparciu o bezinwazyjne metody on-line diagnostyki układów napędowych tych pojazdów, umowa nr DWD/5/0229/2021, finansowanego ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki.

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).