Способ контроля работоспособности сварочного генератора

ОПИСАНИЕ РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ 09) у (Ш 9 4 4 2ИЗОБРЕТЕНИЯ (13)С 1 К ПАТЕНТУ винилами 12 Ш 51)7 со 1 м 1111 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СВАРОЧНОГ О Г ЕНЕРАТОРА(22) 2003.12.11 научное учреждение Институт по(71) Заявитель Государственное научное (56) Нестеров Б.З. Электросварочные генеучреждение Институт порошковой раторы повышенной частоты. - Ленинметаллургии (ВУ) град Энергия, 1978. - С. 81-89.(72) Авторы Цыганов Валерий Анатолье- ЗП 1350742 А 1, 1987. вич Гофман Владислав Борисович 1 Р 10339625 А, 1998.Рагунович Сергей Петрович (ВУ) Р 11178371 А, 1999.Способ контроля работоспособности сварочного генератора по критической скорости вращения ротора, отличающийся тем, что контролируют параметры механических частей сварочного генератора в процессе его работы - угловую частоту вращения ротора, величину колебаний статора, ротора И их ускорение, коэффициенты жесткости статора,ротора и корпуса статора, а также величину колебаний корпуса статора, от которых зависит критическая скорость и резонансная частота вращения ротора, оценивают значимость этих параметров по их вкладу в выходной процесс по Р-критерию ФишераЕ 5/5, ГДС- квадрат остаточной ДИСПСрСИИ ЧЛЕНОВ, 5 - квадрат полной дисперсии процесса, моделируемого линейной регрессионной моделью, в которой порядок членов определяют исходя из дифференциальных уравнений,описывающих поведение механических частей сварочного генератора в процессе его ра бОТЫ, И В случае выхода уПОМЯНуТЫХ параметров ИЗ области ДОПУСТИМЫХ ЗНЗЧСНИЙ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ останов сварочного генератора.Изобретение относится к способу контроля устройств роторного типа, в частности сварочных генераторов, и может найти применение в производстве, эксплуатации и диагностике различных роторных устройств.Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип, является способ контроля критической скорости вращения ротора для удовлетворительной работы машины согласно соотношениямгде щ - частота резонанса вращения ротора, возникающая в результате центробежных сил,которая получена аналитически в форме 3Т Ьс (рад/с), где ПК 6 О 91/27 с а (Кс Кр)/Мс Ь Кр/Мс с Кр/Мр ар Рцб/Мр Кс, Кр - Коэффициенты жесткости ротора и статора Мр, Мс - масса ротора и статора Рцб Мрше - неуравнове щенная центробежная сила СОР - круговая частота ротора, С - РЗССТОЯНИС ОТ центра ТЯЖССТИ ротора ДО СГО ОСИ вращения, ИСХОДЯ ИЗ УСЛОВИЯ НСОГРЗНИЧСННОГО возрастания колебаний ротора И статора (В ОТСУТСТВИИ СИЛ ТрСНИЯ) ПрИ СОВПЗДСНИИ НОМИНЗЛЬНОЙ частоты вращеНИЯ ротора Пы И расчетной РВЗОНЗНСНОЙ частоты вращения генератора Пк, ПрИ УСЛОВИИ ИЗВССТНОСТИ И постоянства В ТСЧСНИС срока эксплуатации КОЭффИЦИСНТЗ ЖССТКОСТИ УПрУГИХ ЭЛСМСНТОВ статора, массы статора, КОЭффИЦИСНТЗ ЖССТКОСТИ ротора, массы ротора, ВСЛИЧИНЫ ЭКСЦСНТРИСИТСТЗ ротора к - частота колебаний ЭЛСМСНТОВ КОНСТРУКЦИИ мащины ПОД ДСЙСТВИСМ магнитных СИЛ а) ОДНОИМСННО-ПОЛЮСНЫС мащины - колебания порядка Г О С частотамиколебания порядка г 22 с Ц Г 22 п/6 О,где п - количество об./мин ротора 2 - количество зубцовь 1 х делений статора 2 - число зубцов ротора г - количество волн в статоре, возникающих в результате магнитного взаимодействия ротор-статорб) разноименно-полюсная мащина, имеющая колебания порядка г 11-2 рЬ, возникающие в результате магнитных неоднородностей на зубцах делений статора, и г 22-12-2-рв,возникающие в результате магнитных неоднородностей на зубцах ротора.Дефекты статора дают колебания порядкагд гд гд 22-122 рв 1 гд, где гд 1 2 3,что для данного класса генераторов даетЧастота колебаний элементов в зависимости от электромагнитной схемы сварочного генератора (одноименно-полюсная или разноименно-полюсная) зависит от количества зубцов ротора и зубовых делений статора, количества оборотов ротора и числа полюсов возбуждения разноименно-полюсной мащины, а также от неравномерности зазора, вь 1 званного дефектами роторар 12(г) - резонансная частота, вызванная магнитными взаимодействиями между ротором и статором или статором и корпусом, где порядок взаимодействия определяется по 3 и 5рш (г) а 5 С Ьб - формула расчета для магнитных колебаний порядка К К К К К К гОиг 22,где а- 1 Ь 1 с 1 11 К 1,Кс,К 1 с-коэфшс шс ШК шкРезонансная частота колебаний генератора, где 5 - определение резонансной Частоты колебаний при магнитных взаимодействиях, исключающих нескомпенсированное колебание ротора, а 3 - определение резонансной Частоты при магнитных взаимодействиях, вь 1 зывающих нескомпенсированное колебание ротора, где 3 рассчитывается исходя из выше приведенных условий, а 5 исходя из условия неограниченного возрастания колебаний ротора и статора (в отсутствии сил трения) при совпадении номинальной частоты вращения магнитных сил Ц и расчетной резонансной частоты р 12(г) в условиях постоянства во время эксплуатации коэффициента жесткости статора и корпуса, в котором вь 1 ражения ( 1) и (2) играют роль критериев для контроля частоты вращения генератора в области безопасной работы.Недостатком данного способа является отсутствие учета в нем возможных изменений условий эксплуатации сварочного генератора. Например, появление внешних магнитных полей при возникновении внешнего паразитного магнитопровода. Это может привести не только к изменению или появлению новой частоты магнитных колебаний, но и к изменению характера взаимодействия внутри сварочного генератора, что приведет к изменению резонансной частоты контролируемого устройства. Другим недостатком является отсутствие учета в известном способе изменения количества магнитных дефектов в статоре. Это приводит к изменению в течение срока эксплуатации магнитных частот сварочного генератора и может привести к изменению характера взаимодействия магнитных сил между ротором, статором и корпусом, а также изменению резонансной частоты последнего.Техническая задача, решаемая изобретением, - контроль работы механических частей сварочного генератора и факторов, влияющих на стабильность его работы, с одновременным выявлением опасных и значимых фактов и дефектных частей генератора на режим работы последнего.Технический результат достигается тем, что в способе контроля работоспособности сварочного генератора по критической скорости вращения ротора контролируют параметрь 1 механических частей сварочного генератора в процессе его работы - угловую частоту вращения ротора, величину колебаний статора, ротора и их ускорение, коэффициенты жесткости статора, ротора и корпуса статора, а также величину колебаний корпуса статора,от которых зависит критическая скорость и резонансная частота вращения ротора, оценивают значимость этих параметров по их вкладу в выходной процесс по Р-критерию Фи шера Р 5/5, где 5 - квадрат остаточной дисперсии членов, 5 - квадрат полной дисперсии процесса, моделируемого линейной регрессионной моделью, в которой порядок членов определяют исходя из дифференциальных уравнений, описывающих поведение механических частей сварочного генератора в процессе его работы, и в случае выхода упомянутых параметров из области допустимых значений осуществляют останов сварочного генератора.Способ осуществляется следующим образом калибруют аппроксимируемую модель по реально существующим физическим параметрам устройства, для чего применяют ли нейную регрессионную модель вида у Ьохо Ь 1 х 1 К Ькхк 9, что можно выразитьы ЬО 2 Ь 1 Х 1 (3) 11 Где СВОбОДНЫЙ ЧЛСН ЬО ПОЯВЛЯЗТСЯ В реЗуЛЬТаТе ПОСТОЯНСТВа ВреМеНИ ОДНОГО ИЗ фИЗИЧеСКИХ Параметров ХО аМПЛИТуДЫ ПЛОТНОСТИ МаГНИТНОЙ ЭНерГИИ, раССМОТрЗННОГО НИЖС, В КОТОРОЙ ЗаВИСИМОСТЬ МеЖДу ПереМеННЫМИ 1, М И ПараМеТраМИ, ВЛИЯОЩИМИ На фи т 1в Ы зический процесс согласно Ьд 201 Ехдпу 10, где ед А (х х г , 30 и 1ГДС Х - матрица, транспортированная ПО ОТНОШСНИЮ К Х, наличие, ПОрЯДОК И фИЗИЧССКИС КЗЧССТВЗ ЧЛВНОВ ХЙ КОТОРОЙ ОПРСДВЛЯЮТСЯ ИСХОДЯ ИЗ СИСТСМЫ уравненийдля центробежных колебаний 6 (4) Мс Ксхс Кр(Хр Хс2 для магнитных колебаний, вызывающих колебания ротора 7шс Ксхс Ккс(хс хр Кт 5111 (пр Шкщ Ккхк Кии Хк э О для магнитных колебаний, вызывающих колебания статора и корпуса 8.Из анализа (4), (5), (6) следует, что в модель (3) ДОЛЖНЫ входить квадрат Частоты вращения ротора, ускорение статора и ротора, величины колебаний статора и ротора, коэффициенты жесткости статора, ротора и корпуса статора, величины колебаний корпуса. Для исключения нелинейных составляющих, получаемых в результате появления члена нелинейных составляющих, получаемых в результате появления члена с множителемзйпщг в (4) и с множителем зйпщг в (5) и (6), при получении данных берут отсчеты времени исходя из системыГДС СОР И СОК - КруГОВЫС МЗГНИТНЫС И МСХЗНИЧССКИВ частоты вращения сварочного генератора П И П 1 - натуральные числа п И р - ОТСЧСТЫ ВРСМСНИ, ЧТО ПОЗВОЛЯСТ ПОЛУЧИТЬ ЛИНВЙ НУЪО зависимость МСЖДУ ВЫХОДНЫМ параметром у, ГДС К - уСКОрСНИС статора, которое взято из соображений его присутствия во всех процессах (4), (5), (6) и его присутствия в множителе вида МСд что дает линейную зависимость аддитивной величины 5от остальных факторов, ввиду относительной стабильности массы статора в процессе эксплуатации. В параметры хд необходимо также внести данные температуры и влажности внутри генератора, что позволит учитывать влияние последних на стабильность датчиков и электромагнитные параметры генератора.(7) - Может практически достигнуто путем пространственного расположения датчиков(регулировка положения датчиков) или путем введения постоянной фазы смещенияНаличие линейной модели (3) позволяет оценивать адекватность поведения ее членовпри помощи критерия Фищера 11 5 /5 Гр 1 П 1 Т-(1 1), где 5 55 К ПЕ 5 55 К/Гк, где Ы - число опытов, 1 - количество коэффициентов регрессии согласно методу (этапы 1-П 1) 12, который заключается в аддитивном порядке рассмотрения влияющих на выходной параметр значимых факторов, входящих в (3), а по поведению свободного члена Ьо позволяет судить о характере магнитного взаимодействия между ротором, статором и корпусом электрического генератора (ввиду слабой зависимости изменения амплитуды плотности магнитной энергии Кш от времени и отличия сил воздейст ВИЯ МЗГНИТНОГО потока на генератор ПрИ Об 0 ИХ ВЗЗИМОДВЙСТВИЯХ на ПОСТОЯННЫЙ 70311МНОЖИТСЛЬ , ГДС 131 И 1 диаметр И длина статора сварочного генератора). ПОЯВЛСНИС