Разработка метода акустической диагностики асинхронного электродвигателя

Суть метода акустической диагностики заключается в анализе шума работающего асинхронного электродвигателя для диагностирования его текущего состояния. Данный способ диагностики может позволить с минимальными издержками и в короткие сроки проводить диагностику состояния электрооборудования, т.к. диагностика проводиться бесконтактным способом, на работающем электродвигателе с помощью узконаправленного микрофона и ПО, и не требует присутствия высоко квалифицированного персонала [1].

Если рассмотреть конструкцию асинхронного электродвигателя, то его основные неисправности имеют механический и электрический характер [2]. Примеры неисправностей приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Примеры неисправностей электродвигателей

Целью работы является: Разработать метод акустического диагностирования электродвигателя, с помощью которого будет возможно распознать определенный признак (дефект) в сигнале и запоминании ситуации с дальнейшим использованием результата анализа.

Задачами работы являются:

• 1.    Определить посредством анализа спектра звукового сигнала эталонное состояние электродвигателя;

• 2.    Сравнить спектры звукового сигнала рабочего двигателя и двигателя, имеющего неисправность.

Для изучения метода акустической диагностики был разработан лабораторный стенд, состоящий непосредственно из двигателя и средств коммутации, а также узконаправленный микрофон и ПО на ПК. Схема стенда и его фотография изображены на рисунках 2 и 3.

380 В

Рисунок 2 – Схема лабораторного стенда

Рисунок 3 – Фотография лабораторного стенда

Суть опытов заключается в том, чтобы получить спектр акустического сигнала исправного работающего электродвигателя, затем имитировать его электрическую и механическую неисправность после чего сравнить спектры акустического сигнала исправного двигателя и имеющего неисправность.

Первая неисправность, которую мы имитировали имела электрический характер, мы анализировали спектр акустического сигнала двигателя, работающего на двух фазах. Результаты опыта изображены на рисунке 4

Рисунок 4 – Результаты эксперимента №1

На графиках представлены спектры сигналов исправного и неисправного электродвигателя

Если рассмотреть более детально, то видны различия спектров на низких, средних и высоких частотах. Соответственно с помощью данного метода можно выявлять неисправности электрического характера.

Далее была имитирована неисправность механического характера, создана усталостная раковина дорожки качения приводного подшипника. Спектры сигнала исправного и неисправного электродвигателя приведены на рисунке 5.

Рисунок 5 – Результаты эксперимента №2

На рисунке 5 представлены различия спектров сигналов на низких, средних и высоких частотах, соответственно с помощью данного метода можно выявлять неисправности механического характера.

И в заключении хочется сказать, что опытным путем с помощью способа акустической диагностики удалось установить неисправность электрического и механического характера, дальнейшее изучение данного метода может позволит выявлять саму неисправность, а также ее характер, даже на ранних стадиях.