Панов А.Н., Бодров Е.Э., Лысенко А.А., Кривошеев Д.А., Киртянов Н.И. Применение направленного микрофона для диагностики технического состояния электропривода по его акустической вибрации

скачать PDF

Аннотация

Целью исследования является анализ возможности разработки системы бесконтактной диагностики технического состояния электропривода, исключающей монтаж датчиков на корпус диагностируемого оборудования, за счет применения в качестве чувствительного элемента направленного микрофона промышленного исполнения. Для проверки предложенного способа был использован направленный микрофон, предназначенный для измерения уровня акустического шума, уровня звукового давления и получения амплитудно-частотной характеристики на всем слышимом звуковом диапазоне. В работе выполнены: анализ существующих систем диагностики роторного оборудования; экспериментальное определение спектра акустической вибрации электропривода и сравнение его со спектром, полученным с акселерометра; определение характерных частот дефектов подшипника качения, редуктора и электродвигателя экспериментальной установки; сформулирован принцип построения автоматизированной системы диагностики электропривода с помощью направленного микрофона. При исследовании применялись эмпирические методы. В результате исследования предложен принцип функционирования системы диагностики технического состояния электропривода с использованием направленного микрофона. Результаты исследования могут быть использованы при разработке стационарных и переносных систем диагностики роторного оборудования, отвечающих требованиям Индустрии 4.0.

Ключевые слова

Диагностика, акустическая вибрация, подшипник, электрический двигатель, мониторинг, направленный микрофон, спектральный анализ.

Панов Александр Николаевич – канд. техн. наук, доцент, начальник отдела инновационных разработок, ЗАО «КонсОМ СКС», заведующий кафедрой системной интеграции, Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

Бодров Евгений Эдуардович – канд. техн. наук, доцент, кафедра электроники и микроэлектроники, Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7316-8213.

Лысенко Анастасия Александровна – инженер, отдел инновационных разработок, ЗАО «КонсОМ СКС», магистрант, Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия.

Кривошеев Денис Артёмович – инженер, отдел промышленных и киберфизических систем, ЗАО «КонсОМ СКС», магистрант, кафедра автоматизированных систем управления, Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия.

Киртянов Николай Иванович – ведущий инженер, отдел информационных технологий, АО «Магнитогорский ГИПРОМЕЗ», магистрант, кафедра прикладной математики и информатики, Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия.

1. Разработка и внедрение интеллектуальных систем диагностирования технического состояния электрического оборудования / С.И. Лукьянов, А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, А.С. Сарваров, М.Ю. Петушков, В.Р. Храмшин // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2018. Т.16. №4. С. 129-136.

2. Степанов П.И., Лагуткин С.В., Никитин Ю.Р. Комплексная токовая и вибродиагностика электромеханических систем // Интеллектуальные системы в производстве. 2013. № 2(22). С. 160-165.

3. Adams M.L. Rotating Machinery Vibration: From Analysis to Troubleshooting. 2nd edition. CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010. 476 p.

4. Salman Abdi, Danilo Llano, Ehsan Abdi, Paul Malliband, Richard McMahon. Experimental analysis of noise and vibration for large brushless doubly fed machines // The Journal of Engineering, 2017, no. 13, pp. 724-728.

5. Čereška A. Vibrodiagnostics and Monitoring of the Mechanical-Dynamic Elements of Mechatronic Systems // Solid State Phenomena, 2015, no. 220-221, pp. 153-160.

6. Xiaowang Chen, Zhipeng Feng. Time-Frequency Analysis of Torsional Vibration Signals in Resonance Region for Planetary Gearbox Fault Diagnosis Under Variable Speed Conditions // IEEE Access, 2017, no. 5, pp. 21918-21926.

7. Dybała J. Vibrodiagnostics of gearboxes using NBV-based classifiers: A pattern recognition approach // Mechanical Systems and Signal Processing, 2013, no. 38(1), pp. 5-22.

8. Dong Wang, Kwok-Leung Tsui, Qiang Miao. Prognostics and Health Management: A Review of Vibration Based Bearing and Gear Health Indicators // IEEE Access. 2018, no. 6, pp. 665-676.

9. Барков А.В., Баркова Н.А. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации: учеб. пособие. СПб.: СПбГМТУ, 2004. 156 с.

10. Неразрушающий контроль: справочник. В 7-ми т. Т. 7. Кн. 2 / под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2005. 829 с.

11. Ishmetyev E.N., Logunova O.S., Panov A.N., Cistyakov D.V., Bodrov E.E. Stationary automatic vibration control and analysis systems: application experience. Journal of Computational and Engineering Mathematics, 2017, vol. 4, no. 1, pp. 3-15.

12. Радиоволновой бесконтактный метод измерения параметров движения и вибрации / А.И. Волковец, Д.Ф. Руденко, А.В. Гусинский, А.М. Кострикин // Доклады БГУИР. 2007. №4(20). С. 58-64.

13. Glowacz A., Glowacz W., Glowacz Z., Kozik J. Early fault diagnosis of bearing and stator faults of the single-phase induction motor using acoustic signals // Measurement, 2018, no. 113, pp. 1-9.

14. USB Noise Meter (Pro Edition) - конденсаторный микрофон для замера АЧХ и уровня шума [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://spl-lab.ru/ru/products/microphones/usb-noise-meter-pro-edition.html (Дата обращения 10.01.2019).

15. Системы виброзащиты, виброконтроля и вибродиагностики промышленного оборудования / Е.Н. Ишметьев, Д.В. Чистяков, А.Н. Панов, Е.Э. Бодров, М. Врабел // Электротехнические системы и комплексы. 2019. №1(42). С. 67-73.

16. ГОСТ ИСО 20958-2015. Контроль состояния и диагностика машин. Сигнатурный анализ электрических сигналов трехфазного асинхронного двигателя. М.: Стандартинформ, 2016. 22 c.

Подробности
Просмотров: 894