Контроль состояния частотно-регулируемых приводов

Прежде всего, пользователям следует определить стандартные условия эксплуатации.

Частотно-регулируемые приводы часто рассматриваются как новая технология, позволяющая экономить энергию при использовании электродвигателя путем изменения частоты и напряжения. Электродвигатели, работающие с регулируемой частотой вращения, а не постоянно только на полной мощности, быстро окупаются во многих областях применения. Тем не менее, учитывая постоянно растущую тенденцию к энергоэффективности в промышленности, эти простые частотно-регулируемые приводы по мере развития технологий превращаются в интеллектуальные контроллеры с большими техническими возможностями, расширенной функциональностью и способностью к обработке, что позволяет подключаться к различным системам и устраняет необходимость во вторичных компонентах.

 

Новое направление в технологии частотно-регулируемых приводов - это внедрение не только функций диагностического технического обслуживания привода, но и мониторинга состояния двигателя. Традиционно для датчиков вибрации, обмотки двигателя и контроля нагрузки требовалось, чтобы внешние компоненты были интегрированы в систему как отдельные элементы. Такие дополнительные компоненты требуют установки и интеграции в другие управляющие сети, не говоря уже о дополнительном пространстве, что может привести к повышению капитальных затрат. Зачастую из соображений экономии пространства и денежных средств такие компоненты исключают из спецификаций, в результате чего процессы оказываются подвержены непредвиденным отказам, простоям и аварийным повреждениям.

 

Однако благодаря тому, что высокотехнологичные компоненты становятся более доступными, производители частотно-регулируемых приводов смогли включить новые функции в стандартный приводной блок. Одной из последних инноваций стала возможность некоторых производителей включить функцию мониторинга состояния двигателя в стандартный продукт.

 

Эти простые частотно-регулируемые приводы превращаются в интеллектуальные контроллеры.

 

Данная технология позволяет интегрировать датчики вибрации, функции мониторинга нагрузки и целостности обмотки непосредственно в частотно-регулируемый привод без каких-либо внешних компонентов. Это означает, что пользователи теперь могут использовать меньше компонентов и экономить пространство путем интеграции в другие системы управления. Это позволит предприятиям внедрять функции диагностического технического обслуживания в свои повседневные операции.

 

Контроль состояния позволяет пользователям извлекать данные, которые помогают находить ответы на все важные вопросы о состоянии оборудования. Такая технология способствует переходу предприятий с оперативного технического обслуживания на упреждающее, тем самым обеспечивая планирование ремонтных работ. Функция мониторинга состояния в частотно-регулируемых приводах позволяет получить информацию о потенциальных проблемах и отклонениях в системе, чтобы пользователи могли принять превентивные меры. К примеру, зная, что повысилась вибрация двигателя, пользователи могут разобраться с выходящим из строя подшипником до того, как ситуация примет катастрофический оборот и будет поврежден и сам двигатель и подключенные к нему компоненты.

 

Основные компоненты

 

Мониторинг состояния выполняет три основные функции. Первая - контроль нагрузки. Она позволяет запрограммировать в частотно-регулируемый привод информацию о процессе и установить предполагаемую нагрузку на двигатель при работе в нормальных условиях.

 

Вторая функция - контроль вибрации; позволяет подключить датчик вибрации и устанавливать предупреждающие сигналы и сигналы тревоги в зависимости от допустимого уровня работы двигателя.

 

И наконец, контроль целостности обмотки постоянно отслеживает сигнал обратной связи от широтно-импульсного модулятора (ШИМ) и определяет небольшие замыкания или появление деформаций концевых витков обмотки.

 

Перед работой с каждой из этих функций, пользователь должен установить стандартные нормальные условия эксплуатации. Для многих устройств можно установить основные характеристики. Как правило, после первой установки привод должен работать на протяжении некоторого времени, чтобы установить допустимые и недопустимые значения.

 

Частотно-регулируемый привод достаточно гибкий в работе и позволяет пользователю определять рабочий диапазон до того, как будет сгенерировано предупреждение, или когда приводу потребуется отключение для защиты процесса. Вместо того, чтобы использовать жесткие рамки и пытаться вписать в них процесс, эффективная программа мониторинга состояния часто адаптируется к тому, что считается нормальным для каждого конкретного процесса.

 

И наконец, в тех случаях, когда невозможно установить основные характеристики, некоторые частотно-регулируемые приводы позволяют пользователю эксплуатировать привод в течение нескольких дней, чтобы собрать информацию в режиме реального времени.

 

Более подробно об этих трех функциях мониторинга состояния:

 

1. Контроль нагрузки

 

Для контроля нагрузки устанавливается предположительная нагрузка для заданной частоты вращения. При определении основных характеристик привод регистрирует нагрузку во всем диапазоне частот вращения. Далее пользователь устанавливает значения, определяющие, когда ток двигателя слишком высокий или слишком низкий.

 

Примером может служить центробежный насос. Если потребление тока в двигателе становится слишком высоким, это может указывать на проблему с подшипником, которую следует решить. Если ток двигателя слишком низкий, возможна проблема с расходом, когда в насос не подается достаточно жидкости. Это также может привести к остановке привода для защиты от сухого хода.

 

2. Контроль вибрации

 

Теперь для контроля вибрации пользователь может подключить датчики непосредственно к приводу, а не к другому контрольному устройству. Это упрощает установку и обеспечивает полный контроль двигателя одним частотно-регулируемым приводом.

 

Контроль вибрации - это еще один инструмент, используемый для прогнозирования проблем. Если уровень вибрации превышает предельные значения, это может указывать на то, что подшипник, муфта, редуктор или шкив двигателя начинают выходить из строя и их нужно заменить. Если двигатель напрямую соединен с оборудованием (например, вентилятором), также можно своевременно обнаружить возрастающий дисбаланс и провести техническое обслуживание до повреждения двигателя.

 

3. Контроль целостности обмотки

 

Последний компонент системы мониторинга состояния - это контроль целостности обмотки. При установке основных характеристик привод может определить надлежащий сигнал обратной связи от двигателя. Учитывая, что многие неисправности обмоток начинаются с небольших коротких замыканий, сигнал обратной связи, который получает привод, изменится. В результате привод сможет интерпретировать такие изменения и распознать возникновение небольших замыканий. Определив это на раннем этапе, пользователь может запланировать отключение и заменить двигатель, отправив старый на ремонт. Это более экономически эффективно, чем решать подобные проблемы второпях или в ситуации аварийного отключения. Кроме того, предотвращение возможного повреждения позволяет сократить затраты на ремонт.

 

В целом системы мониторинга состояния помогают пользователям защищать привод и двигатель и прогнозировать их жизненные циклы. По мере развития технологии частотно-регулируемых приводов такие контроллеры откроют пользователям новые возможности для повышения эффективности, снижения затрат и позволят им быть готовыми к непредвиденным ситуациям.

 

Благодаря контролю нагрузки, вибрации и целостности обмотки, частотно-регулируемые приводы могут вывести управление двигателями на новый уровень. Помимо повышения эффективности, частотно-регулируемые приводы также сокращают количество необходимых элементов в системе, позволяют прогнозировать жизненные циклы привода и двигателя, а также находить новые пути сбережения вложенных средств.

 

Джо Хэммак - старший инженер, Джон Мостерд - руководитель инженерной группы в североамериканском Центре передовых технологий компании Danfoss Drives.

 

Дополнительная информация представлена на сайте www.danfoss.com