PL223315B1 - Sposób i układ do wykrywania zwarć blach w stojanach maszyn elektrycznych prądu zmiennego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do wykrywania zwarć blach w stojanach maszyn elektrycznych prądu zmiennego, zwłaszcza maszyn dużej mocy. Wynalazek znajduje zastosowania podczas produkcji i remontu tych maszyn.

Znany jest z patentu EP 1 318 411 sposób i urządzenie do testowania blachowanych rdzeni maszyn elektrycznych. W opisanym sposobie urządzenie dostarcza do uzwojenia wzbudzający s ygnał, który ma częstotliwość wyższą niż częstotliwość nominalna maszyny. Fazoczuły detektor otrzymuje z blachowanego rdzenia sygnał będący odpowiedzią na sygnał wzbudzający. Detektor fazoczuły rozdziela otrzymany sygnał na pewną liczbę składowych. Wielkość tych składowych określa stopień uszkodzeń wewnątrz blachowanego rdzenia.

Urządzenie zawiera element generujący sygnał wzbudzający, którego pierwsza harmoniczna jest wyższa od nominalnej częstotliwości maszyny elektrycznej, do zasilania uzwojenia wzbudzającego sprzężonego z rdzeniem blachowanym maszyny oraz fazoczuły detektor zbudowany tak, aby otrzymywać po pierwsze sygnał referencyjny, a po drugie sygnał z rdzenia blachowanej maszyny, będący odpowiedzią na sygnał wzbudzający. Detektor jest zbudowany tak, aby rozdzielać sygnał t estowy Ina wiele składników względem sygnału referencyjnego i aby generować sygnał wyjściowy, którego amplituda jest miarą wielkości zwarcia pomiędzy blachami. Ten sposób jest obecnie dość często stosowany, a typowym urządzeniem jest system ELCID firmy ADWEL.

Znany jest też z polskiego opisu wynalazku 386432 sposób i układ do wykrywania uszkodzeń obwodów magnetycznych maszyn elektrycznych.

Rozwiązanie to polega na wytwarzaniu przemiennego pola magnetycznego w jarzmie maszyny elektrycznej za pomocą wzbudnika zasilanego ze źródła prądu przemiennego, pomiarze pola magnetycznego pomiędzy zębami jarzma za pomocą czujnika pomiarowego oraz porównaniu wielkości mierzonej z wielkością odniesienia. Charakteryzuje się tym, że za pomocą wzbudnika wytwarza się lokalnie przemienne pole magnetyczne w jarzmie stojana albo wirnika maszyny elektrycznej. Następnie mierzy się za pomocą układu pomiarowego prądu wartość chwilową prądu wzbudzającego to pole magnetyczne i wartość chwilową napięcia indukowanego w cewce pomiarowej czujnika pomiarowego umieszczonego w pobliżu zębów badanego jarzma. Uzyskane sygnały przetwarza się za pomocą elektronicznego bloku pomiarowo-przetwarzającego tak, że kształtuje się sygnał będący stosunkiem wypracowanego uprzednio sygnału wartości średniej iloczynu sygnału chwilowych wartości prądu wzbudzającego pole magnetyczne i sygnału indukowanego w cewce pomiarowej czujnika pomiarowego do sygnału iloczynu wartości skutecznych tych wielkości. Sygnał otrzymany w wyniku kształt owania porównuje się z wielkością odniesienia, a wyniki pomiaru wizualizuje się.

Istota sposobu wykrywania zwarć blach w stojanach maszyn elektrycznych prądu zmiennego, polega na wzbudzeniu kołowego pola magnetycznego prądem płynącym w przewodzie umieszczonym w otworze stojana kontrolowanej maszyny, pomiarze tego prądu i pomiarze pola magnetycznego przy powierzchni wewnętrznej zębów stojana oraz przetwarzaniu, otrzymanych sygnałów. W rozwiązaniu, według wynalazku, pole magnetyczne blach zębów stojana skanuje się za pomocą wieloelementowej głowicy czujnikowej, która mierzy w wielu miejscach składową pola magnetycznego równoległą do kontrolowanej powierzchni zęba, a prostopadłą do osi zęba. Równocześnie odczytuje się drogę głowicy, za pomocą przetwornika drogi głowicy. Skanowanie realizuje się przesuwając głowicę czujnikową wzdłuż zębów. Ilość zębów objęta jednorazowym przejściem głowicy czujnikowej zależy od szerokości zębów i wielkości głowicy.

Sygnały z poszczególnych czujników głowicy przesyła się w postaci równoległej do układu pomiarowo-przetwarzającego. W układzie tym sygnały z czujników głowicy pomiarowej, sygnał prądu wzbudzającego z przewodu prądowego wzbudzającego pole magnetyczne oraz sygnał odczytu drogi głowicy przetwarza się w układzie pomiarowo- przetwarzającym, w znany sposób. Wyniki przetwarzania obrazuje się w bloku obrazowania.

Korzystnie jest, że wyniki przetwarzania pomiarów ze wszystkich czujników wieloelementowej głowicy czujnikowej obrazuje się równocześnie i równolegle.

Istotą układu do wykrywania zwarć blach w stojanach maszyn elektrycznych prądu zmiennego, zawierającego przewód wzbudzający kołowe pole magnetycznego w jarzmie stojana kontrolowanej maszyny, ruchomą głowicę czujnikową i elektroniczny układ pomiarowo-przetwarzający, jest to, że głowica czujnikowa ma co najmniej trzy indukcyjne czujniki pola magnetycznego umieszczone obok siebie i złączone mechanicznie. Może to być też głowica czujnikowa, która ma co najmniej trzy elektroniczne

PL 223 315 B1 czujniki pola magnetycznego umieszczone obok siebie i złączone mechanicznie. Czujniki głowicy mierzą składową pola magnetycznego równoległą do kontrolowanej powierzchni zęba, a prostopadłą do osi zęba. Wyjścia poszczególnych indukcyjnych lub odpowiednio, elektronicznych czujników pola magnetycznego, dołączone są równolegle do wejść układu pomiarowo- przetwarzającego. Na inne wejście podłączony jest przekładnik prądowy mierzący prąd w przewodzie umieszczonym w otworze stojana kontrolowanej maszyny i wzbudzającym pole magnetyczne w jarzmie stojana. Na kolejne wejście układu pomiarowo-przetwarzającego podłączony jest przetwornik drogi głowicy czujnikowej. Wyjście układu pomiarowo-przetwarzającego połączone jest z komputerem wspomagającym kontrolę. Na wyjściu komputera wspomagającego znajduje się blok obrazowania.

Korzystne jest, gdy czujniki indukcyjne mają cewki z rdzeniem ferromagnetycznym w kształcie litery U.

Korzystne jest umieszczenie czujników elektronicznych i ich podłączenia na elastycznej płytce drukowanej umożliwiające dopasowanie kształtu głowicy czujnikowej do krzywizny otworu kontrolowanego stojana.

Cała głowica ma szerokość przewyższającą spotykane szerokości zębów i przesuwana jest w czasie pomiarów stopniowo wzdłuż osi zęba. Równoległe umieszczenie wielu czujników sprawia, że głowica nie musi być dostosowywana indywidualnie do rozmiarów konkretnej maszyny. Pomiar sygnałów z wszystkich czujników i prądu wzbudzającego, następuje równocześnie dla kolejnych miejsc wzdłuż zęba. Położenie głowicy czujnikowej wzdłuż zębów stojana określane jest z użyciem przetwo rnika drogi głowicy. Obliczane przez system komputerowy wartości wskaźnika charakterystycznego dla zwarć, są więc przyporządkowane poszczególnym miejscom na długości i szerokości zęba. Jest to zasada stosowana w różnych rodzajach skanerów. Tablica wartości wskaźników zwarcia, odpowiadająca wszystkim czujnikom głowicy, może być przedstawiona w postaci barwnej mapy, co ułatwia szybkie i precyzyjne znalezienie miejsca ewentualnego zwarcia na długości i szerokości górnej powierzc hni zęba lub wskazuje na istnienie zwarcia na jego bocznych powierzchniach.

Opisane rozwiązanie łączy ze sobą dwa oczekiwania praktyków: ograniczenie mocy źródła zasilania prądu wzbudzającego z dostatecznie wysoką rozdzielczością przestrzenną lokalizacji miejsc zwarcia i uniwersalnością zastosowania.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest blokowym schematem układu, fig. 2 pokazuje schematycznie głowicę czujnikową z indukcyjnymi czujnikami pola magnetycznego a fig. 3 pokazuje schematycznie głowicę czujnikową z elektronicznymi czujnikami pola magnetycznego.

Układ do wykrywania zwarć blach w stojanach maszyn elektrycznych prądu zmiennego, zawiera przewód prądowy 2 wzbudzający kołowe pole magnetycznego w blachach 1 stojana kontrolowanej maszyny, ruchomą głowicę czujnikową 3 i elektryczny układ pomiarowo-przetwarzający 8 oraz komputer wspomagający 9 przetwarzanie i obrazowanie położenia miejsc zwarć blach wraz z blokiem obrazowania 10.

W pierwszym przykładzie, pokazanym na fig. 1 i 2, w głowica czujnikowa ma indukcyjne czujniki pola magnetycznego 3'. Jest to dziewięć cewek 4, z rdzeniami ferromagnetycznymi w kształcie litery U, umieszczonych obok siebie i złączonych mechanicznie. Wyjścia poszczególnych czujników dołączone są równolegle do dziewięciu wejść elektronicznego układu pomiarowo-przetwarzającego 8. Na inne wejście układu pomiarowo- przetwarzającego 8 podłączony jest przekładnik prądowy 6, mierzący prąd przewodu prądowego wzbudzającego pole magnetyczne w blachach stojana 1. Na kolejne wejście układu pomiarowo-przetwarzającego podłączony jest przetwornik drogi 7 głowicy czujnikowej Wyjście układu pomiarowo-przetwarzającego 8 połączone jest z komputerem wspomagającym 9, a na wyjściu komputera wspomagającego podłączony jest blok obrazowania 10.

W drugim przykładzie, pokazanym na fig. 1 i 3, głowica czujnikowa ma dziewięć elektronicznych czujników pola magnetycznego 3”, umieszczonych obok siebie na elastycznej płytce drukowanej. Te elektroniczne czujniki pola magnetycznego 3” przyłączone są do dziewięciu, niezależnych wejść układu pomiarowo-przetwarzającego 8. Pozostałe połączenia są zrealizowane podobnie jak w przykładzie pierwszym.

Podczas kontroli maszyny elektrycznej prądu zmiennego w stojanie tej maszyny wzbudzane jest, prądem płynącym w przewodzie 2 umieszczonym w otworze stojana, kołowe pole magnetyczne. Głowica czujnikowa 3 przemieszczana jest kolejno, pasami wzdłuż osi stojana, skanując pole magnetyczne niewiele ponad powierzchnią blachy zębów stojana 1. Dzięki dużej szerokości, w przykładzie wykonania mającej dziewięć czujników, głowica czujnikowa obejmuje jednym przejściem kilka zębów

PL 223 315 B1 stojana. Czujniki głowicy czujnikowej mierzą składową pola magnetycznego równoległą do kontrol owanej powierzchni zęba, a prostopadłą do osi zęba. Równocześnie z głowicą czujnikową 3 przemieszczany jest przetwornik drogi głowicy 7, który odczytuje jej położenie. Do elektronicznego układu pomiarowo-przetwarzającego 8 przekazywane są równocześnie sygnały ze wszystkich czujników pola magnetycznego, z przetwornika drogi głowicy 7, a ponadto z przekładnika prądowego 8 wartości prądu przewodu wzbudzającego pole magnetyczne. Sygnały z poszczególnych czujników głowicy czujnikowej 3'; 3” przesyła się w postaci równoległej do układu pomiarowo-przetwarzającego 8. Uzyskane sygnały przetwarza się za pomocą elektronicznego bloku pomiarowo-przetwarzającego w taki sposób, że kształtuje się sygnał będący stosunkiem wypracowanego uprzednio sygnału wartości średniej iloczynu sygnału chwilowych wartości prądu wzbudzającego pole magnetyczne i sygnału chwilowych wartości napięcia z czujnika pomiarowego do sygnału iloczynu wartości skutecznych tych wielkości, po czym sygnał otrzymany w wyniku takiego kształtowania porównuje się z wielkością odniesienia, a wyniki pomiaru wizualizuje się w znany sposób.

Uzyskiwana rozdzielczość przestrzenna jest zbliżona do 10 mm, w obu kierunkach. Jest to wartość zadawalająca realizatorów praktycznych pomiarów.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wykrywania zwarć blach w stojanach maszyn elektrycznych prądu zmiennego polegający na wzbudzeniu kołowego pola magnetycznego prądem płynącym w przewodzie umieszczonym w otworze stojana kontrolowanej maszyny, pomiarze tego prądu i pomiarze pola magnetycznego przy powierzchni wewnętrznej zębów stojana oraz przetwarzaniu, otrzymanych sygnałów, znamienny tym, że pole magnetyczne zębów stojana skanuje się za pomocą wieloelementowej głowicy czujnikowej, która mierzy składową pola magnetycznego równoległą do kontrolowanej powierzchni zęba, a prostopadłą do osi zęba, równocześnie odczytuje się drogę głowicy, za pomocą przetwornika drogi głowicy, przy czym sygnały z poszczególnych czujników głowicy czujnikowej (3) przesyła się w postaci równoległej do układu pomiarowo-przetwarzającego (8), w którym sygnały z czujników głowicy czujnikowej, sygnał prądu wzbudzającego z przewodu prądowego wzbudzającego pole magnetyczne oraz sygnał odczytu drogi głowicy przetwarza się w układzie pomiarowo-przetwarzającym, w znany sposób, i następnie obrazuje się wyniki przetwarzania.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyniki przetwarzania pomiarów ze wszystkich czujników wieloelementowej głowicy czujnikowej obrazuje się równocześnie i równolegle.
3. 3. Układ do wykrywania zwarć blach w stojanach maszyn elektrycznych prądu zmiennego, zawierający przewód wzbudzający kołowe pole magnetycznego w jarzmie stojana kontrolowanej maszyny, ruchomą głowicę czujnikową i elektroniczny układ pomiarowo-przetwarzający, znamienny tym, że głowica czujnikowa ma co najmniej trzy, indukcyjne (3') lub elektroniczne (3”), czujniki pola magnetycznego umieszczone obok siebie i złączone mechanicznie, przy czym wyjścia poszczególnych indukcyjnych czujników pola magnetycznego (3') lub odpowiednio, elektronicznych czujników pola m agnetycznego (3”), dołączone są równolegle do wejść elektronicznego układu pomiarowo-przetwarzającego (8), na którego inne wejście podłączony jest wyjście przekładnika prądowego (6) mierzącego prąd wzbudzający pole magnetyczne w jarzmie stojana, a na kolejne wejście podłączony jest przetwornik drogi głowicy (7), natomiast wyjście układu pomiarowo-przetwarzającego (8) połączone jest z komputerem wspomagającym (9), a na wyjściu komputera wspomagającego znajduje się blok obr azowania (10).
4. 4. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że czujniki indukcyjne mają cewki z rdzeniem ferromagnetycznym w kształcie litery U.
5. 5. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że czujniki elektroniczne i ich podłączenia są umieszczone na elastycznej płytce drukowanej.