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故障识别和感应电动机使用PLC和SCADA的保护

Sujith约翰·马修1,B.Hemalatha2
  1. PG学生,仪表和控制工程部门,SRM大学Tamilnadu、印度钦奈
  2. 助理教授,仪表和控制工程部门,SRM大学Tamilnadu、印度钦奈
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文摘

问题出现的工作交流感应电动机是常见的这些日子如果监测。这里使用我们监控保护系统实现的工作交流感应电动机在正常条件和旅游条件。如果任何问题变得明显由于错误通常发生在电机定子故障,转子故障、轴承故障,偏心故障等,我们可以改变输入电压和电流,使电机恢复正常条件或者我们可以关闭电动机损坏电动机的定子和转子组件之前指出,复苏是不可能的,从而避免意外的失败的汽车和防止整个工业过程突然关闭,可以危险工作的人在附近,帮助拯救不可预见的开支可能导致上述问题。

关键字
交流感应电动机,旅行条件,定子故障,转子的缺点

介绍
感应电动机在大多数工业应用是复杂机电设备用于电力从电气机械形式的变换。感应电动机是利用全球的主力作为机械的规定。这种汽车是健壮的机器用于一般用途,以及在高风险地区和严重的情况。广泛有用的感应电动机的规定将泵、传输、机器工具,扩散机,印刷机,电梯,捆绑供应。再一次,请求将石化和不安全的地区常见的天然气发电厂,而严重的环境规定感应电动机将谷物升降机,碎纸机,煤电厂的设备。此外,驱动引擎非常可靠,要求低的支持,和适度的高水平。此外,感应电动机的广泛权力,从许多瓦瓦,能满足大多数机械方法的创造需求。
尽管如此,感应电动机容易受到众多工业需求的各种问题。电动机故障不区分在入门阶段可能会灾难性和感应电动机可能忍受严重的伤害。因此,未被发现的电动机故障可能课程到汽车失败,这可能会导致生产停产。这种关闭过度失去了处理时间,支持,和浪费了粗糙的材料。
发动机故障是由于机械和电气的麻烦。机械压力带来的过载和负载突然变化,从而产生轴承故障和转子酒吧破损。电气故障,通常与电源连接。感应电动机可以从一致的激励频率正弦电源或调速交流驱动器。尽管如此,感应电动机更容易故障时由AC驱动器。这是因为额外的电压应力在定子绕组高频定子电流分量,导致轴承电流,由AC驱动器。此外,电动机在电压会发生光的长度之间的电缆连接电机和交流传动。最后的效果是由反射波瞬态电压。这样的电麻烦可能产生定子绕组短路和带来一个完整的电机故障。
如上所带领的概述,感应电动机故障将轴承故障、转子在定子绕组短路inter-turn,破碎的酒吧和端环的缺点。轴承故障负责大约2/5的缺点。在定子绕组短路Inter-turn说给或者三分之一的错误报道。破碎的转子酒吧和端环缺陷与感应电动机故障的百分之十左右。

文献调查
所有的错误发生在一个交流感应电动机进行了分析。可能发生的故障转子故障、定子的缺点,偏心故障、轴承故障,负载的缺点。先进的信号处理技术已经被用来检测错误[12]。定子电流频谱特征分析主要是用来识别的缺点,该方法利用定子电流的功率谱[2]。物理参数与振动、噪声、扭矩和温度测量用传感器,所有这些参数检查适当的工作是至关重要的汽车[3]。PLC是用来感应电动机的保护,因为它可以监视多个参数同时[6]。

提出的方法
这一个系统设计的另一种方法来防止失败发生在感应电动机使用可编程序逻辑控制器(PLC)和传感器测量等不同的参数与感应电动机电流、电压、温度、速度、和振动。所有这些参数的帮助下不断监控SCADA在电动机的运行,如果出现任何错误,将会有一个或多个参数的变化,我们可以采取必要的预防措施防止损坏感应电动机。

常见的电动机故障及其诊断
许多错误可以发生在一个感应电动机在其过程中操作。这些错误如果忽略可能导致灾难性的失败。常见的内部故障可以分为两组即电气故障和机械故障。

答:电气故障:
以下是常见的电气故障,可以发现在感应电动机。
1)转子缺点:转子故障的几个原因
生产)在钎焊过程中,非均匀冶金压力可能与笼组装和整合这些操作期间可以同样提示失败。
b)转子酒吧可能无法在槽纵向移动,当热压力迫使它在起动的电动机。
c)重端环可以带来广阔的离心力,这会导致危险应力的酒吧。
鉴于上述原因,转子酒吧可能受到伤害,同时不平衡转子的情况可能发生。鼠笼转子电流的不对称带来的不对称分布。因此,伤害一个转子酒吧可能导致的危害包括酒吧,以这种方式损害可以传播,促使各种条裂缝。如果休息应该产生一个事件,发生在一个酒吧,打破了酒吧会过热,这可能导致打破。因此,包括酒吧将更高的电流,因此他们受到热和机械应力变化相当大,可能同样开始破裂。当前的大部分可能已经飞在破碎的酒吧现在将流两个酒吧附近。因此,巨大的热应力可能另外伤害转子叠片结构。
2)定子缺点:如上所述,许多评论,35 - 40 %的感应电动机定子绕组雷竞技苹果下载绝缘故障相关。电机定子转错导致大量流动的电流在短路流,因此产生不合理的热。自然材料用于绝缘电机遭受解体从热过载和自行车、瞬态电压应力绝缘材料,机械压力和污染。事实上最好的绝缘可能迅速失败如果电机工作温度高于其极限。作为一个可靠的指导方针,绝缘的寿命减少50%每增加10摄氏度的定子绕组温度高于上限。
一些机械问题,加快绝缘故障是由于不平衡转子的振动,分离或磨损的轴承,转子气隙偏心,破碎的酒吧。

b .机械故障:
以下是最常见的机械故障,可以发现在感应电动机。
1)气隙偏心:气隙偏心转子是一个基本的过错感应的机器。这个缺陷产生振动和混乱的问题。在一个健康的机器,转子和定子孔居中对齐,和转子的中心点,革命是一样的定子孔的几何中心。当转子不是中心对齐,径向不平衡力(不平衡磁拉力或运动联盟)会导致stator-to-rotor摩擦,从而带来伤害的定子和转子。
2)轴承缺点:轴承是电机的固定组件。他们利用允许轴的旋转运动。事实上,轴承是机器故障的最大原因。轴承由两个环称为内部和外部环。一组球或移动组件放入调心旋转在这些戒指。持续的压力轴承疲劳故障的原因,通常在轴承的内部或外部的种族。小块从轴承挣脱,称为剥落或剥落。这些失败带来的运行的轴承产生明显的振动和噪音水平增加。轴电压和电流也额外的来源轴承故障。这些轴电压和电流等通量干扰转子怪癖。 High bearing temperature is another explanation behind bearing failure. The bearing temperature ascent might be brought on by degradation of the grease or the bearing. The variables that can result in the bearing temperature ascent include winding temperature ascent, motor operating speed, and temperature distribution within motor and so on. Continued stress causes parts of the material to break loose, producing confined weariness phenomena known as flaking or spalling. Once began, the influenced area extends quickly contaminating the grease and bringing about localized overloading over the whole circumference of the raceway. Contamination and corrosion are the key factors of bearing failure in light of the harsh environments present in most industrial settings. Bearing corrosion is produced by the vicinity of water, acids, and deteriorated lubrication. Under and over-lubrication are additionally some different reason for bearing failure. The unnecessary heating causes the grease to break down, which lessens its capability to lubricate the bearing components and quickens the failure process.
3)负载缺点:几个请求,例如,飞机,齿轮的坚定的质量可能会保护人类生命的关键。因此,负载故障的检测(特别是与齿轮)机械工程的一个关键研究地区已有相当长一段时间。汽车经常与机械载荷和齿轮。一些错误可以发生在这个机械的安排。这样的缺点是耦合的例子失调和有缺陷的齿轮系统,电动机的负载。

可编程序逻辑控制器
可编程逻辑控制器(plc),也称为可编程控制器、计算机系列。它们用于商业和工业应用。它被称为“顺序控制器”之前被任命为“可编程序逻辑控制器(PLC)”NEMA(国家电气制造商协会)在1978年和定义为电子设备。PLC在以下的操作:
步骤1。读取外部输入信号,如键盘的状态,传感器、开关和脉搏。
步骤2。使用微处理器、执行计算的逻辑序列,定时器,计数器,公式根据状态和输入信号读取的值在步骤1和pre-write项目保存到相应的输出信号,如打开或关闭继电器操作的控制机器或生产过程自动控制机器或过程。公式根据状态和输入信号读取的值在步骤1和pre-write项目保存到相应的输出信号,如打开或关闭继电器操作的控制机器或生产过程自动控制机器或过程。
图像
PLC)也可以用来维护和调整生产计划通过编辑或修改外围设备的(个人电脑/手持编程面板)。通用程序设计语言的PLC梯形图。PLC有更强的功能与电子技术的发展和应用需求,如位置控制、网络等输出/输入信号DI(数字输入),人工智能(模拟输入),π(脉冲输入),(数字输出),AO(模拟输出)和PO(脉冲输出)。因此PLC功能行业起着重要的作用。在这项研究中,PLC测量电流、电压、温度、振动和感应电动机的速度通过模拟输入。此外,它持续屏幕输入和提升者所发起的输出梯子逻辑程序旨在提醒用户如果感应电动机的运行中发生的任何问题。
这里使用的PLC是δDVP-EX系列由三角洲制造电子产品。EX系列模拟微处理器最低的成本。它总共有20个微处理器(8 di / 6, 4 ai / 2 ao)。除了支持数字输入和输出,EX系列内置多个模拟I / O通道和集成的各种通信协议构建一个完整的控制网络。EX系列适用于各种小型PLC应用。PLC使用因为它的许多优点相比,微控制器。的响应时间比单片机PLC)要快得多。PLC可以同时处理多个输入。PLC的梯形逻辑程序更简单,耗时少于单片机程序开发。

感应电动机的保护系统
在图2中,该保护系统的框图。它包括电压和电流的测量、绕组温度,转子的振动和速度。该保护系统可以作为硬件sub-categorized分成3组,测量和软件。每个组的任务在下面提到。
图像

答:硬件
0.5 HP 1500 RPM单相感应电动机保护系统连接。单刀双掷继电器用于这个系统停止电动机如果面临任何损害警告和警报如果温度和振动超过某一设定值。它还包含一个5伏直流电源电路由降压器,桥式整流器和电压调节器获得5伏直流供电的输入电压的温度传感器,振动传感器和红外传感器。

b .测量
电压和电流的测量是分别使用电压互感器和电流互感器。连接桥整流器的电压和电流互感器AC值转换为直流。现在这些模拟值发送到PLC的模拟输入。LM35温度测量的传感器是用于转换为每个1比10 mV◦C增加温度和温度的模拟值发送到PLC的模拟输入,使用振动测量压电传感器,产生的电压成正比的压力或振动电机,这给PLC的模拟输入电压,转子转速测量使用一个红外传感器的数字值的速度发送到数字输入PLC。

c软件
1)三角洲WPL软PLC
三角洲WPL软V2.30或V.2.33软件用于设计PLC的梯形逻辑。一旦梯子逻辑程序准备在电脑上,这是加载到PLC使用rs - 232电缆。一般来说,需要单独的软件的各种制度。但梯子逻辑的原理是一样的。
图像
PLC的软件。PLC软件的主要区别是寻址等因素常开,常闭等。WPL软是三角洲DVP系列PLC的程序编辑器为WINDOWS电脑。除了通用PLC编程和WINDOWS编辑功能(如剪切、粘贴、复制多窗口显示,等等),WPL软还提供了各种各样的评论编辑以及其他特殊功能(如注册编辑和设置,文件访问和储蓄,接触监控和设置,等等)。雷竞技网页版
2)Kepserver交货
Kepserver前编程是Kepware技术的结果。这是一个最好的编程接口与SCADA梯子逻辑。这个产品的协助下我们可以各种类型的PLC接口。Kepserver前是一个32位windows应用程序,给出了一个方法,将信息和数据从一个广泛的各种各样的工业设备和系统为客户应用程序在你的windows电脑。Kepserver前属于“服务器”应用程序的分类。听到是极其正常的表达“客户机/服务器应用程序使用横向在众多软件学科和业务部分。精简业务,它通常意味着共享之间制造或生产数据好坏参半的考古学家从人机界面编程运行的应用程序和信息,巨大的MES和ERP应用程序。
3)SCADA
SCADA监控和数据收购缩略词。Wonderware Intouch英维思集团公司提供了简单的编程项目操作的图形表示的过程。人机界面(HMI)编程征用表明制造业环境的图形表示。设备,材料和方法用于制造产品显示为可视化组件在一个人机界面提供的windows。工厂管理员协作应用程序的图形界面屏幕和监督装配方法。
图像
人机界面或人机界面是显示的设备操作员处理信息,并通过人类操作员的控制方法。HMI通常加入了SCADA框架的数据库和编程项目,给予倾斜,症状信息,和管理数据,例如,计划保养策略,物流数据,和分项图表为一个特定的传感器或机器,和主系统故障诊断助手。人机界面系统通常是以图形化的方式显示了数据操作人员,作为一个复制图。这意味着,运营商可以看到的示意图表示植物被监管。SCADA系统的人机界面方案通常包含一个绘图程序的运营商或系统支持人员利用来改变这些点代表的接口。这些表示可能是屏幕上的一个红绿灯,代表真正的交通灯的状态,或multi-projector一样不可思议的位置显示的所有电梯在高层建筑物或火车路线。大多数SCADA应用的一个重要部分是报警处理。系统屏幕一定的警报条件是否满足,当一个谨慎的时刻了。当确定了谨慎的场合,一个或多个操作,(例如,启动一个或多个报警指标,也许发射电子邮件或快速消息所以管理或远程SCADA管理员通知)。

结论
在这个项目中,为维护感应电动机保护系统设计对所有可能的错误。传感器用于监视温度、振动和速度。电流和电压互感器用于系统检查电流和电压分别。假设任何错误是在网上操作的电机,一个警告消息出现在电脑然后电机停止。一个不清楚的缺陷发生时,电动机停止没有透露任何警告。因此,缺陷可能是描述和发现人类操作员。测试已经成功地定位的缺点和收回。基于PLC的保护系统是更好的其他保护系统使用计时器,接触器、电流和电压继电器。雷竞技网页版基于单片机的保护系统采用模拟到数字的转换卡。因此使用PLC所有上面提到的组件可以被消除,操作员可以想象电动机和电气参数的操作。

引用


















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