DE112005000995T5 - Diagnostic method of devices and systems with electric motor - Google Patents
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Abstract
Diagnostikverfahren von Vorrichtungen und Systemen mit einem Elektromotor, wobei das Verfahren darin besteht, dass die Amplitudenmodulationsfrequenzen des vom Elektromotor verbrauchten Stroms gemessen werden, wobei für jede Modulationsfrequenz eine Amplitudenmodulationstiefe des Stroms gemessen wird, wobei gemäß der gemessenen Modulationsfrequenz ein defektes Aggregat der Vorrichtung oder des Systems bestimmt wird, das eine Wechselbelastung auf den Elektromotor hervorruft, und wobei gemäß der gemessenen Modulationstiefe die Größe dieses Defektes bestimmt wird.diagnostic procedures of devices and systems with an electric motor, wherein the A method is that the amplitude modulation frequencies measured by the electric motor consumed current, wherein for every Modulation frequency an amplitude modulation depth of the current measured is measured according to the measured Modulation frequency is a defective aggregate of the device or the System determines that an alternating load on the electric motor and wherein according to the measured Modulation depth the size of this Defective is determined.
Description
Technikbereichtechnical area
Die Erfindung gehört zur Diagnostik von Aggregaten, Vorrichtungen und Systemen, deren Antrieb ein Elektromotor ist.The Invention belongs for the diagnosis of aggregates, devices and systems whose Drive is an electric motor.
TechnikvorzustandTechnikvorzustand
Bekannt sind die Diagnostikverfahren von Vorrichtungen und Aggregaten, in denen Aggregatenzustand anhand der Messung des von einem Elektromotor zu verbrauchenden elektrischen Stroms bewertet wird.Known are the diagnostic procedures of devices and aggregates, in the state of aggregation on the basis of the measurement of that of an electric motor to be consumed electric power.
Messen
von Strom, der Elektromotor verbraucht, und der seinerseits Aggregate,
Vorrichtungen und Systeme antreibt, ermöglicht den Zustand dieser Systeme
zu bewerten. Stromsteigerung zeugt von Belastungssteigerung auf
den Motor, was indirekt vom Zustand des Aggregates oder der Vorrichtung
zeugt. Als Beispiel solcher Verfahren können das Patent
Bekannt sind Betriebsdiagnostikverfahren von Vorrichtungen und Aggregaten, deren Zustand durch Analyse des vom Elektromotor zu verbrauchenden Stroms bewertet wird.Known are operational diagnostic procedures of devices and aggregates, their condition by analysis of consumable by the electric motor Current is assessed.
Im
Patent
Im
Patent
Alle diese Diagnostikverfahren nach dem verbrauchten Strom des Elektromotors lassen den Zustand von einzelnen Aggregaten, sowie Vorrichtungs- oder Systemteilen, die unter der Wirkung des Elektromotors funktionieren, nicht beurteilen.All these diagnostic methods on the consumed current of the electric motor let the state of individual aggregates, as well as device or system parts that operate under the action of the electric motor, Do not judge.
Näher als
alle anderen zum angemeldeten Patent steht das Verfahren nach dem
Patent
Bei diesem Verfahren wird das Wechselkomponentesignal von Phasenstromsumme des Elektromotors durch Installation von Stromsensor (Strommesszange) zugleich für 3 Phasen des Speisekabels registriert. Die Analyse von Form und Amplitude des erzeugten Signals wird durch Vergleich mit früher gemachten Messungen durchgeführt. In der Beschreibung wird es behauptet, dass Wicklungsfehler des Elektromotors oder Vergrößerung des Bremsmomentes Änderungen verursachen können. Eine genauere Defektoskopie, d.h. Feststellen eines Defektknotens, kann anhand dieses Verfahrens nicht erledigt werden.at In this method, the AC component signal becomes the phase current sum of the electric motor by installation of current sensor (Clamp meter) at the same time for 3 phases of the feeder cable registered. The analysis of form and Amplitude of the generated signal is compared with earlier made Measurements performed. In the description, it is alleged that winding errors of the electric motor or enlargement of the Braking torque changes can cause. A more accurate defectoscopy, i. Detecting a defect node, can not be done by this procedure.
Erfindungsdarstellunginvention representation
Das anzumeldende Diagnostikverfahren von Vorrichtungen und Systemen mit Elektromotor löst technische Aufgabe einen Defektknoten (oder Defektaggregat) von Vorrichtung oder System zu entdecken, sowie auch die Fehlergröße zu bestimmen.The Diagnostic procedures of devices and systems to be notified with electric motor triggers technical Task a defect node (or defect aggregate) of device or system to discover, as well as to determine the size of the error.
Das Diagnostikverfahren von Vorrrichtungen und Systemen besteht dann, dass die Amplitudenmodulationsfrequenz des vom Elektromotor verbrauchten Stroms gemessen wird und für jede Modulationsfrequenz die Amplitudenmodulationstiefe zu messen ist. Nach der gemessenen Modulationsfrequenz wird das Defektaggregat von Vorrichtung oder System bestimmt, das eine Wechselbelastung auf den Elektromotor hervorruft, und nach der gemessenen Modulationstiefe wird die Größe dieses Defektes bestimmt.The Diagnostic method of devices and systems then exists that the amplitude modulation frequency of the consumed by the electric motor Electricity is measured and for each modulation frequency to measure the amplitude modulation depth is. After the measured modulation frequency becomes the defect aggregate determined by device or system that has an alternating load on the electric motor, and on the measured modulation depth will the size of this Defective determined.
Ein Unterschied dieses Verfahrens von schon bekannten besteht darin, dass Amplitudenmodulationsparameter der Hauptkomponente des Stromes, der der Elektromotor verbraucht, gemessen werden. Die Modulationsfrequenz lässt das Defektaggregat von Vorrichtung oder System erkennen, weil jedes Aggregat einer Vorrichtung oder eines System seine typischen Rotations- oder Bewegungsfrequenzen von Einzelbauteilen hat, und der erscheinende Defekt gibt Stromamplitudenmodulation durch gerade diese Frequenzen. Nach der Amplitudenmodulationstiefe kann man die Fehlergröße des Aggregates beurteilen. Also lässt das Verfahren ein Defektaggregat von Vorrichtung oder System feststellen, ungeachtet, was für ein Typ des Elektromotors mit Gleich- oder Wechselstrom in der Vorrichtung eingesetzt wird.One Difference of this method from already known ones is that amplitude modulation parameters of the main component of the stream, which consumes the electric motor to be measured. The modulation frequency lets that go Detecting defect aggregate of device or system because each Aggregate of a device or a system its typical rotational or movement frequencies of individual components, and the appearing Defect gives current amplitude modulation through just these frequencies. After the amplitude modulation depth you can see the error size of the aggregate judge. So lets the method detects a defect aggregate of device or system, regardless of what kind of a type of electric motor with direct or alternating current in the device is used.
Dieses Verfahren lässt auch Defekte nicht nur von Aggregaten und Vorrichtung, sondern auch deren Bestandteilen bestimmen.This Procedure leaves also defects not only of aggregates and device, but also their Determine ingredients.
Um die Diagnostik von Vorrichtung oder System anhand dieses Verfahren zu beschleunigen, kann man vorläufig eine Liste mit typischen Rotations- und Bewegungsfrequenzen von Vorrichtung oder System, sowie deren Einzelbestandteilen zusammenstellen.Around the diagnosis of device or system by this method To accelerate, one can provisionally a list of typical rotation and movement frequencies of Assemble device or system, and their individual components.
Kurze Beschreibung von AbbildungenShort description of pictures
Das Diagnostikverfahren wird durch Zeichnungen erklärt.The Diagnostic procedure is explained by drawings.
Auf
der
Auf
der
Auf
der
Auf
der
Die beste Variante für die ErfindungserwirklichungThe best variant for the invention realization
In
allen unten angeführten
Beispielen wird das Diagnostikverfahren auf diese Weise verwirklicht.
Es wurde die Amplitudenmodulationsfrequenz des vom Elektromotor
verbrauchten Stroms gemessen und für jede Modulationsfrequenz
wurde die Amplitudenmodulationstiefe gemessen. Das Entstehen von
Amplitudenmodulation des zu verbrauchenden Stromes kennzeichnet
Entstehen eines Defektaggregates von Vorrichtung oder System. Modulationsfrequenz
kennzeichnet das Defektaggregat von Vorrichtung oder System, weil
jedes Aggregat von Vorrichtung oder System seine typischen Rotations-
oder Bewegungsfrequenzen von Einzelbauteilen hat. Diese Aggregate
oder Systeme wurden bei der Diagnostik entdeckt. Man kann aber eine
Liste mit typischen Rotations- und Bewegungsfrequenzen von Einzelbestandteilen
von Vorrichtung oder System vorläufig noch
im fehlerlosen Zustand zusammenstellen. Und im weiteren beschleunigt
diese Liste die Fehlerfeststellung, zum Beispiel, beim ständigen Monitoring, Der
asynchrone Motor (
Wenn
Defekte in der Pumpe entstehen, wird das Stromspektrum viel komplizierter.
Auf der
Es ist wichtig, dass sich bei diesen Defekten werder der vom Motor zu verbrauchende Strom noch die Läuferschlupfgröße geändert haben mehr als um die einen statistischen Messfehler überschreitende Größe.It It is important that these defects werder those of the engine to be consumed current have still changed the rotor slip size more than the size exceeding a statistical measurement error.
Ähnliche
Ergebnisse waren auch für
Vorrichtungen mit einem synchronen Motor (
Verschleiß der Kette, die auf dem Fließband aufgestellte Bauteile in Bewegung setzt, führt zu Impulsbelastungen auf das Kettenrad mit einer typischen Frequenz der Verzahnung von Kettenrad und Kette, die = 222,5 Hz gleich ist, und ein ungleichmässiger Kettenradverschleiß führt zur Amplitudenmodulation der Impulsbelastung durch Rotationsfrequenz von Ausgangsachse des Getriebes = 3,7 Hz Also ist der Phasenstrom des synchronen Motors nicht nur amplitudenmoduliert, als auch wird er durch Frequenz fz4 und Frequenz moduliert. Der Verschleißgrad von Kette wird durch Verhältnis von Amplituden der Stromanteile mit Seitenfrequenzen f1 ± fz zur Amplitude des Hauptanteils mit Frequenz f1 bestimmt. Der Verschleißgrad von Kettenrad wird durch ein ähnliches Verhältnis von Stromanteilen bestimmt, aber mit Seitenfrequenzen f1 ± zum Hauptanteil mit Frequenz f1. Außer der genannten Defekte ist nach dem gezeigten Stromspektrum zu sehen, dass im Getriebe noch ein Verzahnungsdefekt auf der zweiten Achse vorhanden ist, der Amplitudenmodulation von Hauptstromanteil des Motors durch Rotationsfrequenz der zweiten Getriebesachse f1 ± erursacht hat.Wear of the chain, which sets components set up on the assembly line in motion, leads to impulse loads on the sprocket with a typical frequency of the teeth of the sprocket and chain, the = 222.5 Hz, and uneven sprocket wear results in amplitude modulation of the impulse load by rotational frequency from the output axis of the transmission = 3.7 Hz So the phase current of the synchronous motor not only amplitude modulated, but also by frequency f z4 and frequency modulated. The degree of wear of the chain is determined by the ratio of amplitudes of the current components with side frequencies f 1 ± f z for the amplitude of the main portion with frequency f 1. Sprocket wear is determined by a similar ratio of current components but with side frequencies f 1 ± to the main part with frequency f 1 . In addition to the defects mentioned, according to the current spectrum shown, it can be seen that there is still a toothing defect on the second axis in the transmission, the amplitude modulation of the main current component of the motor by the rotational frequency of the second transmission axis f 1 ± caused.
Etwas
anders zeigt sich die Amplitudenmodulation des zu verbrauchenden
Stromes in Gleichstrommotoren, in denen der modulierende Prozess ein
Stromwechselanteil des Ankers darstellt (
Der Gleichstrommotor wird von einem Elektromaschinenumformer gespeist, und im Ankerstrom sollen keine Wechselkomponenten vorhanden sein. Aber wegen der zweiteiligen Zwischenwelle, die mehrere Rotationsstützen hat, deren Gleichachsigkeit völlig nicht gesichert werden kann, wird Ankerstrom durch Rotationsfrequenz der ersten Getriebesachse und gering durch Zahnfrequenz der ersten Stufe fz1 moduliert.The DC motor is powered by an electric machine converter and there should be no AC components in the armature current. But because of the two-piece intermediate shaft, which has several rotation supports whose co-axiality can not be fully secured, armature current is by rotation frequency of the first transmission axis and low modulated by the first-tooth frequency f z1 .
Einer
der gefährlichen
Defekte von Gerüsten ist
eine Zahnradschiefstellung, die infolge eines schnelleren Lagerverschleißes von
einer Seite des Gerüstes
entsteht. Typische Frequenz, ein Zeichen für diesen Defekt, ist die zweite
Harmonische von Rotationsfrequenz der Welle, eines deren Zahnräder schiefgestellt
ist. (
Um die Größe des Defektes zu beurteilen, braucht man Modulationstiefe des Ankerstromes zu bestimmen, d.h. Verhältnis von Wechselanteil des Ankerstromes mit Frequenz oder fZ2 zu Gleichanteil des Ankerstromes.In order to assess the size of the defect, it is necessary to determine the modulation depth of the armature current, ie ratio of alternating component of the armature current to frequency or f Z2 DC component of the armature current.
Industrieanwendungindustrial application
Das anzumeldende Verfahren lässt defekte Knoten und Aggregate von Vorrichtung und System entdecken, sowie Fehlergröße dieses Knotens bestimmen. Zuverlässigkeit dieses Verfahrens ist durch Prüfungen bestätigt.The to be notified discover defective nodes and aggregates of the device and the system as well as error size of this Determine node. reliability This procedure is through exams approved.
ZusammenfassungSummary
Die Erfindung betrifft die Diagnose von Aggregaten, Vorrichtungen und Systemen, die von einem Elektromotor angetrieben werden. Das erfindungsgemäße Diagnostikverfahren für Vorrichtungen und Systeme mit Elektromotor besteht darin, dass die Amplitudenmodulationsfrequenz des vom Elektromotor verbrauchten Stroms gemessen wird, für jede Modulationsfrequenz die Amplitudenmodulationstiefe gemessen wird, nach der gemessenen Modulationsfrequenz das defekte Aggregat der Vorrichtung oder des Systems bestimmt wird, das eine Wechselbelastung auf den Elektromotor hervorruft, und dass nach der gemessenen Modulationstiefe die Größe dieses Defektes bestimmt wird.The The invention relates to the diagnosis of aggregates, devices and Systems powered by an electric motor. The diagnostic method according to the invention for devices and Systems with electric motor is that the amplitude modulation frequency the current consumed by the electric motor is measured for each modulation frequency the amplitude modulation depth is measured after the measured Modulation frequency the defective aggregate of the device or the System determines that an alternating load on the electric motor and that after the measured depth of modulation the size of this defect is determined.
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