Propozycja metod diagnostyki układów napędowych wagonów tramwajowych

• Autorzy: Czechowski M. , Sułowicz M.

Warianty tytułu

EN

Proposed methods of diagnostics of the drive systems of a tram wagon

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę uszkodzeń zespołów napędowych wagonów tramwajowych oraz zaproponowano układ do bezinwazyjnej diagnostyki większości tych defektów. Przeprowadzono badania diagnostyczne na wybranych zespołach napędowych wagonów tramwajowych w jednym z przedsiębiorstw komunikacyjnych. Badano różne układy napędowe wagonów w pełni sprawne oraz układy napędowe z uszkodzeniami pozwalającymi na wykonanie pomiarów diagnostycznych podczas normalnej jazdy wagonu. Wyniki przeprowadzonych badań pozwoliły na opracowanie metodyki i zakresu badań stanu napędów wagonów tramwajowych w zależności od typu wagonu. Rejestracja i analiza kilku sygnałów prądu, napięcia, prędkości obrotowej, drgań, oprócz typowych funkcji diagnostycznych służących do określenia stanu badanych napędów, pozwala również na uzyskanie dodatkowych informacji np. o efektywności przetwarzania energii przez napęd wagonu tramwajowego podczas jazdy. Wybrano najskuteczniejsze metody analizy i opracowano algorytmy oceny diagnostycznej. W oparciu o przeprowadzone analizy sformułowano procedurę która pozwoli na wiarygodną ocenę stanu silników podczas jazd kontrolnych. Wypracowana metoda będzie przydatna w przedsiębiorstwie do typowania maszyn do remontu, jak i kontroli stanu maszyn po wykonanych zabiegach remontowych. Opracowane procedury badań mogą zostać również zaadaptowane do oceny stanu szczególnie silników indukcyjnych klatkowych w napędach innych pojazdów niż wagony tramwajowe.

EN

This paper presents an analysis of faults in drive systems of tram wagons and proposes a system for the non-invasive diagnosing of the majority of these faults. Diagnostic tests were carried out on the selected drive systems of tram wagons of a public transport company. Various drive systems were tested which included both faulty drive systems and fault-free systems – this allowed for the performing of diagnostic measurements during periods of standard operation. The results of the performed tests enabled the design of appropriate methodology and the defining of the required research breadth which was to be conducted on the drive systems of tram wagons of specific types. The research required the recording and interpretation of signals relating to current, voltage, rotational speed, and vibrations – this was in addition to the standard diagnostic procedures used to assess the condition of the tested drive systems. These signal records assisted in the obtaining of additional information such as that which is concerned with the effectiveness of energy conversion by the drive system of a tram wagon during its operation. The authors selected optimum analysis tools and developed algorithms for diagnostic evaluation. Based on the analysis data the authors formulated a procedure for condition monitoring of the motors in tram wagons during test drives. The developed method will be useful for evaluating the conditions of tram wagons and scheduling their maintenance. The procedure can be adapted for evaluating especially the condition of cage induction motors in other types of vehicles.

Słowa kluczowe

PL

wagon tramwajowy; diagnostyka uszkodzeń; układ napędowy tramwaju; uszkodzenia elektryczne; uszkodzenia mechaniczne

EN

tram wagon; faults diagnostics; tram drive system; electrical faults; mechanical faults

• Wydawca: Wydawnictwo "Druk-Art" SC
• Czasopismo: Napędy i Sterowanie
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 20, nr 7/8
• Strony: 92--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Czechowski M.

• Miejskie Przedsiębiorstwo Komunikacyjne SA, Kraków

autor

Sułowicz M.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii

Bibliografia

• [1] Cempel Cz.: Diagnostyka wibroakustyczna maszyn. PWN, Warszawa 1989.
• [2] Benbouzid M.: A review of induction motors signature analysis as a medium for faults detection, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 47, no. 5, 2000, pp. 984–993.
• [3] Glinka T., Kulesz B.: Wyładowania niezupełne w izolacji zwojowej silników indukcyjnych zasilanych z falowników PWM. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, vol. 49, nr 21, 2000, s. 96–103.
• [4] Rams W., Rusek J.: Praktyczna diagnostyka maszyn indukcyjnych klatkowych. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 68/2004.
• [5] Piec P.: Badanie eksploatacyjne elementów i zespołów pojazdów szynowych. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2004.
• [6] Romaniszyn Z.: Podwozia wózkowe pojazdów szynowych. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2005.
• [7] Szymaniec S.: Diagnostyka maszyn indukcyjnych klatkowych z wykorzystaniem cewek Rogowskiego. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 72/2005.
• [8] Zieliński T.J.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności 2007.
• [9] Kowalski C.T., Kanior W.: 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, Wrocław 2007.
• [10] Bellini A., Filipetti F., Tassoni C., Capolino G.A.: Advances in Diagnostic Techniques for Induction Machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 12, Dec. 2008, pp. 4109–4126.
• [11] Głowacz A., Głowacz Z.: Diagnostics of induction motor based on analysis of acoustic signals with application of FFT and classifier based on words. Archives of Metallurgy and Materials, vol. 55, issue 3, 2010, pp. 707–712.
• [12] Pawlak M.: Zastosowanie analiz sygnałów akustycznych do wykrywania uszkodzeń wirników i łożysk w silnikach indukcyjnych. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 92/2011.
• [13] Petryna J., Sułowicz M., Guziec K.: Nowe doświadczenia w diagnostyce izolacji silników i generatorów metodą wyładowań niezupełnych. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 2(99)/2013.
• [14] Sułowicz M., Petryna J., Weinreb K., Guziec K.: Porównawcze pomiary defektów klatek rozruchowych silników indukcyjnych pod kątem wykorzystania w diagnostyce. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 99/2013.
• [15] Kowalski C.T.: Diagnostyka układów napędowych z silnikiem indukcyjnym z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2013.
• [16] Swędrowski L.: Pomiary w diagnostyce silników indukcyjnych klatkowych, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2013.
• [17] Starczyński J., Sułowicz M.: Wykrywanie uszkodzeń w silnikach indukcyjnych w oparciu o sygnały akustyczne. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 4(108)/2015.
• [18] Czechowski M.: Monitoring i diagnostyka układów napędowych wagonów tramwajowych, Praca dyplomowa magisterska. Politechnika Krakowska, Kraków 2016.
• [19] Pawlik P., Lepiarczyk D., Dudek R., Ottewill J.R., Rzeszuciński P., Wójcik M., Tkaczyk A.: Vibroacoustic study of powertrains operated in changing conditions by means of order tracking analysis. „Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability” 18(4)/2016.
• [20] Czechowski M., Sułowicz M.: Diagnostyka układów napędowych wagonów tramwajowych. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 2(114)/2017.
• [21] Glowacz A., Glowacz Z.: Diagnosis of the three-phase induction motor using thermal imaging, Infrared Physics & Technology, Vol. 81, s. 7–16, 2017.
• [22] Choqueuse V., Elbouchikhi E., Oubrahim Z., Benbouzid M.: 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, 2017, pp. 8093–8098.
• [23] Sułowicz M., Czechowski M.: Diagnostyka silników indukcyjnych klatkowych w układach napędowych wagonów tramwajowych „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 3(119)/2018.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)