Nowoczesne uniwersalne zabezpieczenia cyfrowe wyposażone w algorytmy do diagnostyki stanu klatki silników indukcyjnych

• Autorzy: Duda Arkadiusz , Sułowicz Maciej , Tulicki Jarosław , Węgiel Tomasz , Iwiński Marcin

Warianty tytułu

EN

Modern universal digital protection s equipped with algorithms for diagnostics of the cage condition of induction motors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zabezpieczenia cyfrowe dedykowane dla silników indukcyjnych mogą realizować różne i nawet bardzo złożone algorytmy ochrony silnika przed skutkami nieprzewidzianych zakłóceń jego bezawaryjnej pracy. Moc obliczeniowa aktualnie stosowanych cyfrowych urządzeń zabezpieczeniowych jest bardzo duża, a pamięci do składowania rejestrowanych informacji przez te urządzenia mogą być dowolnie rozszerzane. Pozwala to producentom zabezpieczeń poszerzyć w łatwy sposób ich funkcjonalności o nowe wybrane funkcje np. do diagnostyki stanu silnika. W artykule skupiono się nad opisem algorytmów do diagnostyki stanu klatki wirnika silników indukcyjnych podczas ustalonego stanu pracy i rozruchu zaimplementowanego w zabezpieczeniu cyfrowym silnika BEL_plus. Przedstawiono wyniki testów zabezpieczenia z zastosowanym algorytmem oraz propozycje wskaźnika diagnostycznego świadczącego o uszkodzeniu dla przykładowego silnika małej mocy z różnymi uszkodzeniami wirnika oraz wyniki testów dla silnika dużej mocy. Udowodniono, że zaproponowane algorytmy działają poprawnie i pozwalają na skuteczną ocenę stanu klatki nadzorowanych silników indukcyjnych.

EN

Digital protections dedicated to induction motors can implement various, even very complex, algorithms to protect the motor against the effects of unforeseen disturbances in its failure-free operation. The computational power of the currently used digital protection devices is very high. Also, the recorded information storage space used by these devices can be freely extended. This allows security manufacturers to easily extend their functionality with new diagnostic functions. The article describes the algorithms for diagnostics of the rotor cage condition of induction motors during steady-state and start-up. The tests’ results of the implemented algorithms and diagnostic indicators of digital protection BEL_plus for a low-power motor with various rotor damage and test results for a high-power motor are presented. The algorithms work correctly and allows for an effective assessment of the condition of the monitored motors given that the required operating conditions are met.

Słowa kluczowe

PL

silnik indukcyjny; uszkodzenie klatki; awaria; diagnostyka; monitoring; zabezpieczenie; analiza widmowa

EN

induction motor; cage damage; failure; diagnostics; monitoring; protection; spectral analysis

• Wydawca: Wydawnictwo "Druk-Art" SC
• Czasopismo: Napędy i Sterowanie
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 23, nr 12
• Strony: 48--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Duda Arkadiusz

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Katedra Inżynierii Elektrycznej

autor

Sułowicz Maciej

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Katedra Inżynierii Elektrycznej

autor

Tulicki Jarosław

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Katedra Inżynierii Elektrycznej

autor

Węgiel Tomasz

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Katedra Inżynierii Elektrycznej

autor

Iwiński Marcin

• Apator Elkomtech SA

Bibliografia

• [1] Klimanet G.B. et al.: Methods of motor current signature analysis. Elect. Mach. Power Syst., Vol. 20, No. 5, 1992.
• [2] Dorrell D.G., Thomson W.T., Roach S.: Analysis of air-gap flux, current, and vibration signals as a function of the combination of static and dynamic air-gap eccentricity in 3-phase induction motors. IEEE Transactions on Industry Applications, 33(1), pp. 24-34, 1997.
• [3] Benbouzid M.E.H.: A review of induction motors signature analysis as a medium for faults detection. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 47, No. 5, pp. 987-991, 2000.
• [4] Rams W., Rusek J.: Praktyczna diagnostyka maszyn indukcyjnych klatkowych. „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” 68/2004.
• [5] Kowalski C.T., Kanior W.: Ocena skuteczności analiz FFT, STFT i falkowej w wykrywaniu uszkodzeń wirnika silnika indukcyjnego. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędow i Pomiarow Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Nr 60, str. 202–211, 2007.
• [6] 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, str. 4109–4126, Dec. 2008.
• [7] Drak B.: Typowe uszkodzenia silników indukcyjnych dużej mocy. „Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe” 89/2011.
• [8] Szymaniec S.: „Diagnostyka eksploatacyjna uszkodzeń napędów elektrycznych w przemyśle. „Napędy i Sterowanie” 6/2011.
• [9] Sułowicz M., Petryna J., Weinreb K., Guziec K.: Porównawcze pomiary defektów klatek rozruchowych silników indukcyjnych pod kątem wykorzystania w diagnostyce. „Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe” 99/2013.
• [10] Swędrowski L.: Pomiary w diagnostyce silników indukcyjnych klatkowych”, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2013.
• [11] Ostojic P., Banerjee A., Patel D.C., Basu W., Ali S.: Advanced Motor Monitoring and Diagnostics. IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 50, no. 5, pp. 3120-3127, Sept.-Oct. 2014.
• [12] Rad M.: Diagnostyka klatki we współczesnych zabezpieczeniach silników indukcyjnych. „Napędy i Sterowanie” 5/2016.
• [13] 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, pp. 8093–8098, 2017.
• [14] Petryna J., Ławrowski Z., Sułowicz M., Guziec K.: Diagnozowanie i weryfikacja termowizyjna silników indukcyjnych z asymetrią elektromagnetyczną. „Napędy i Sterowanie” 7–8/2017.
• [15] Juszczyk A.: Diagnostyka silników wykorzystująca wielkości pomiarowe aparatury zabezpieczeniowej. „Napędy i Sterowanie” 9/2018.
• [16] Glinka T., Szymaniec S.: Diagnostyka maszyn i urządzeń – uwagi ogólne. „Napędy i Sterowanie” 5/2020.
• [17] Duda A., Sułowicz M., Tulicki J., Węgiel T., Iwiński M.: Skuteczne algorytmy diagnostyki stanu klatki silników indukcyjnych zaimplementowane w nowoczesnym uniwersalnym zabezpieczeniu cyfrowym. „Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe” 2/2021.
• [18] http://www.equipmenthealth.com/mcsa.htm.