1. Wymień struktury generacji sygnałów diagnostycznych

Generacja sygnału diagnostycznego na podstawie oceny wartości zmiennej procesowej:

Generacja sygnału diagnostycznego na podstawie oceny parametru zmiennej procesowej:

Generacja sygnału diagnostycznego na podstawie kontroli związków jakościowych między zmiennymi procesowymi:

Generacja sygnału diagnostycznego na podstawie oceny wartości residuum:

2. Wymień metody detekcji uszkodzeń

Metody bazujące na kontroli zmiennych procesowych:

• Metody kontroli ograniczeń wartości procesowych:

• kontrola wiarygodności sygnałów

• kontrola przekroczeń granicznych

• kontrola trendów

• kontrola wartości zmiennych binarnych

• Metody analizy sygnałów:

• analiza statyczna sygnałów

• analiza spektralna sygnałów(kontrola wartości średnich, wariancji)

Metody bazujące na kontroli związków między zmiennymi procesowymi:

• Metody wykorzystujące proste związki między sygnałami:

• wykorzystanie redundancji sprzętowej czujników pomiarowych

• kontrola sygnałów sprzężeń zwrotnych

• kontrola relacji między wartościami zmiennych procesowych

• kontrola związków statycznych między zmiennymi procesowymi

• Metody wykorzystujące modele analityczne:

• detekcja z wykorzystaniem modeli fizycznych(bilansowych, równań ruchu itp.)

• detekcja z wykorzystaniem modeli liniowych typu wejście - wyjście(równania zgodności)

• detekcja z wykorzystaniem obserwatorów stanu

• detekcja na podstawie identyfikacji on-line

• Metody wykorzystujące modele jakościowe i neuronowe:

• detekcja z wykorzystaniem modeli rozmytych

• detekcja z wykorzystaniem modeli neuronowych

3. Wymień przyczyny i skutki stanów awaryjnych procesów przemysłowych

Przyczyny to: błędy obsługi oraz uszkodzenia. Skutkami awarii są przeważnie straty ekonomiczne oraz zagrożenie życia ludzkiego

4. Co to są systemy SCADA?

SCADA jest to oprogramowanie wykorzystywane do zbierania danych ze sterowanego procesu i przesyłające je do centralnego komputera, w którym są wykorzystywane do zarządzania i sterowania. Oprogramowanie SCADA cechuje się możliwością rozbudowy sprzętowej i programowej bez konieczności dokonywania istotnych zmian w istniejącej strukturze. Do podstawowych funkcji oprogramowania SCADA należą m.in: komunikacja z aparaturą sterującą i stacjami operatorskimi; przetwarzanie zmiennych procesowych; oddziaływanie na proces (sterowanie, regulacja); kontrola procesu;

5. Jak zmierzyć temperaturę uzwojeń maszyny elektrycznej?-Jedną z metod pomiaru temperatury jest pomiar przyrostu rezystancji uzwojeń (według odpowiedniego wzoru, - wbudowane czujniki temperatury,- metoda termometrow

6.Co mierzy hallotron? Hallotron mierzy wartość pola magnetycznego.

Co mierzy akcelerometr?

Akcelerometr to urządzenie które mierzy przyspieszenie. Po scałkowaniu przyspieszenia otrzymujemy prędkość, a po scałkowaniu prędkości - położenie (wszystko to w danej osi x, y lub z). Tak swoją drogą drgania mierzone są między innymi w m/s² czyli jest to zwyczajne przyspieszenie.

7.Wymień podstawowe metody pomiaru momentu obrotowego w napędach elektrycznych.

- wyznaczenie momentu na wale obrotowym na podstawie zmierzonej mocy napędu i prędkości obrotowej wirnika - różne czujniki momentu jak np. momentomierz tensometryczny-

8.Wymień podstawowe sygnały diagnostyczne i symptomy uszkodzeń uzwojeń stojana silnika indukcyjnego.

Asymetrie uzwojenia stojana wywołane są błędami w budowie maszyny bądź uszkodzeniami układu izolacyjnego w czasie eksploatacji. Uszkodzenia izolacji objawiają się nagle w postaci zwarć. Aby je wykryć wykorzystuje się specjalne czujniki, których zadaniem jest np.:

Pomiar strumienia poosiowego- strumień poosiowy pojawia się przy asymetrii uzwojeń stojana

Pomiar drgań mechanicznych- duży prąd płynący w zwartych zwojach wywołuje wzrost hałasu i drgań maszyny.

9. Wymień przyczyny drgań maszyn elektrycznych?

10.Co widać w sygnale prądu stojana?

W prądach fazowych silnika zawarte są symptomy różnego typu uszkodzeń i nieprawidłowości jego pracy Przede wszystkim są one związane z takimi uszkodzeniami jak: przerwane pręty w klatce wirnika, asymetria uzwojenia stojana spowodowana np. zwarciem uzwojeń, asymetria napięć zasilających, ekscentryczność wirnika, niewyosiowanie

Symptomami powyższych uszkodzeń są przede wszystkim charakterystyczne częstotliwości w widmie prądów stojana, z których można zdiagnozować uszkodzenie silnika.

12. Co mierzy akcelerometr?

Akcelerometr to urządzenie które mierzy przyspieszenie. Po scałkowaniu przyspieszenia otrzymujemy prędkość, a po scałkowaniu prędkości - położenie (wszystko to w danej osi x, y lub z).

13.Podstawowe cele diagnostyki procesów przemysłowych: Skrócenie czasu wykrycia i lokalizacji awarii, Poprawa szeregu parametrów niezawodnościowych systemu, Zwiększenie efektów ekonomicznych, Dokonywanie (automatycznie lub przez obsługę) odpowiednich zabezpieczeń, Unikniecie lub ograniczenie skutków uszkodzeń, zanim wystąpią ich groźne następstwa , Zmniejszenie kosztów remontów

14. Funkcje systemów diagnostycznych dla procesów przemysłowych:

Detekcja uszkodzeń wraz z sygnalizacją wykrytych symptomów, Automatyczna lokalizacja uszkodzeń, Identyfikacja uszkodzeń, Rejestrowanie danych o uszkodzeniach, Doradztwo w stanach awaryjnych

I. Wyjaśnij pojęcia:

Diagnozowanie - realizacja łańcucha działań, którego celem jest rozpoznanie aktualnego stanu technicznego obiektu diagnozowania

Monitorowanie - przeprowadzane w czasie rzeczywistym zadanie polegające na zbieraniu i przetwarzaniu zmiennych procesowych oraz rozpoznawaniu nieprawidłowych zachowań

Nadzór - monitorowanie obiektu i podejmowanie czynności dla utrzymania jego właściwego działania przy wystąpieniu uszkodzeń

Zabezpieczenie - działania i środki techniczne likwidujące potencjalnie niebezpieczny przebieg procesu lub zapobiegające skutkom takiego przebiegu.

Sygnał diagnostyczny - przebieg dowolnej wielkości będącej nośnikiem informacji o stanie obiektu diagnozowania.

Zmienna procesowa - bezpośrednio mierzona wartość cech sygnału, wartość wyliczana na podstawie innych wartości będących wynikiem pomiaru lub też wyznaczane przez system automatyki jako wartości sygnałów sterujących. Tak zdefiniowane zmienne procesowe obejmują również informacje o warunkach działania obiektu. Na podstawie z.p. mogą być wyznaczane sygnały diagnostyczne.

Symptomy uszkodzeń - takie wartości sygnału diagnostycznego, które odpowiadają stanowi nieprawidłowemu kontrolowanego fragmentu obiektu diagnozowania. Wystąpienie takiego symptomu jest zwykle sygnalizowane w postaci alarmu.

Redundancja sprzętowa - dwa lub więcej urządzenia realizujące takie samo zadanie umożliwiają porównanie ich funkcjonowania i wykrywanie uszkodzeń w przypadku stwierdzenia niezgodności

Redundancja analityczna - redundancja toru pomiarowego występuje wówczas gdy dodatkowa wartość zmiennej procesowej jest uzyskiwana( obliczana) na podstawie modelu matematycznego wiążącego wyliczaną zmienna z innymi mierzonymi sygnałami. ( jest alteratywa dla redundancjii sprzetowej. Zamiast stosowania nadmiarowych urzadzeń pomiarowych w strukturze4 systemu, wykorzystane są modele matem. Do wyliczania wartości zmiennych procesowych.

2. Charakterystyka drgań mechanicznych jako sygnału diagnostycznego.

1. Jakie uszkodzenia i w jaki sposób są widoczne w drganiach?

1. Niewłaściwe sprzęgnięcie - drgania o częstotliwości jak przy niewyważenia, ale z dominacją częstotliwości obrotowej i jej drugiej harmonicznej.

2. Niewłaściwe ustawienie na podłożu

3. Asymetria magnetyczna - (w maszynach synchronicznych) napięcie magnetyczne jednego z biegunów różni się od pozostałych. Wtedy siły przyciągania między poszczególnymi biegunami a twornikiem są inne i powstają drgania o częstotliwości: f=p n₁/60;

4. Naciąg magnetyczny - odkształcenie wewnętrznej powierzchni stojana wirujące wraz z polem. Częstotliwość drgań f=2pn₁/60 + wyższe wielokrotności harmoniczne.

5. Wady łożysk - różna częstotliwość, osiąga duże wartości (600-900Hz)

1. Uszkodzenia kulek

2. Uszkodzenia bieżni zewnętrznej

3. Uszkodzenia bieżni wewnętrznej

6. Niewyważenie wirnika - oś bezwładności nie pokrywa się z osią obrotu (przesunięcie równoległe - statyczne lub skośne - dynamiczne). Drgania mają przebieg sinusoidalny o częstotliwości f=n/60 i amplitudzie proporcjonalnej do kwadratu prędkości obrotowej. Zależność ta jest zakłócana w strefach rezonansu od niewyważenia statycznego n_rs i dynamicznego n_rd których stosunek zależy od maszyny, aczkolwiek prawie zawsze występują łącznie. Masa niewyważenia, a co za tym idzie jego moment (jednostkowy moment niewyważenia) powoduje powstanie niewyważenia właściwego ([m]=masa niewywagi*promień niewywagi/masa wirnika) oznaczającego odległość osi bezwładności od osi obrotu w danym przekroju.

7. Zwarcia stojanowe - kf_s±mf_r (f_r=n/60, k=1,3,5,…; m=1,2,3,…) istotnie wzrastają w początkowej fazie uszkodzenia

8. Uszkodzenia wirnika - sf_s, (3-2s)f_s, (5-4f_s)

2. Sposoby pomiaru i analizy drgań

Drgania w maszynie wirującej mierzy się we wszystkich trzech kierunkach.

Przyrządy do pomiaru drgań:

- elektrodynamiczne

- elektromagnetyczne

- hallotronowe

3. Wielkości charakteryzujące drgania

1. Częstotliwość drgań

2. Przemieszczenie drgań (x) zakres stosowania do 1kHz

3. 
   Prędkość drgań (v=x_*) do 100kHz

4. Przyspieszenie drgań (a=x_*²) powyżej 100kHz

III. Omów metodę diagnostyki eksploatacyjnej wirników klatkowych silników indukcyjnych wykorzystującą analizę widmową prądu stojana oraz mocy chwilowej.

Analiza widmowa prądów stojana jest czuła i łatwa w realizacji

- Składowe zależne od poślizgu świadczą o uszkodzeniu wirnika fi=fs(1±2ks)

-Uszkodzenie klatki powoduje zwiększenie fs(1-2s)

-Oscylacje prędkości powodują obniżenie fs(1-2s) i podwyższenie fs(1+2s)

-Ekscentryczność statyczna -Ekscentryczność dynamiczna czysta -Ekscentryczność dynamiczna -Nieosiowość sprzęgu z maszyną roboczą - prążki w pobliżu częstotliwości związanej z ekscentrycznością dynamiczną

IV. Charakterystyka prądu stojana silnika indukcyjnego jako sygnału diagnostycznego (jakie uszkodzenia i w jaki sposób są widoczne w prądzie, sposoby pomiaru prądu dla potrzeb diagnostycznych, metody analizy prądu.

W prądach fazowych silnika zawarte są symptomy różnego typu uszkodzeń i nieprawidłowości jego pracy Przede wszystkim są one związane z takimi uszkodzeniami jak:

• przerwane pręty w klatce wirnika

• asymetria uzwojenia stojana spowodowana np. zwarciem uzwojeń

• asymetria napięć zasilających

• ekscentryczność wirnika

• niewłaściwe sprzęgnięcie maszyny roboczej z silnikiem (niewyosiowanie)

Symptomami powyższych uszkodzeń są przede wszystkim charakterystyczne częstotliwości w widmie prądów stojana. Metody analizy prądu:

• analiza częstotliwościowa sygnałów prądów silnika indukcyjnego

• metoda analizy wektora przestrzennego prądów stojana

Metoda analizy widmowej prądu stojana posiada szereg ograniczeń i utrudnień. Wiąże się ona z trudnościami odseparowania odharmonicznej sieciowej. Zastosowanie metody opartej na obliczaniu i analizowaniu wektora przestrzennego prądu stojana pozwala zachować prostotę poprzedniej metody (nieinwazyjny pomiar prądów stojana) z jednoczesnym zwiększeniem analizy widmowej. Spektrum modułu wektora przestrzennego prądu stojana jest sumą składowej stałej generowanej przede wszystkim przez składową podstawową sieci, oraz składowych

Ocena wartości zmiennej procesowej

zmienna procesowa

sygnał diagnostyczny

Obliczenie parametru

zmienna procesowa

wartość

parametru

Ocena wartości parametru

sygnał diagnostyczny

Kontrola związków jakościowych między zmiennymi procesowymi

zmienne procesowe

sygnał diagnostyczny

Obliczenie

residuum

zmienna procesowa

residuum

Ocena wartości residuum

sygnał diagnostyczny

Zewnętrzne

Elektryczne

Mechaniczne

Otoczenie

zewnętrzne

Stany nieustalone

Asymetria napięć

Odkształcenia

napięć i prądów

Zmienne obciążenie

Przeciążenia

Zły montaż

Defekty materiałowe

Wilgotność

Temperatura

Zanieczyszczenia

otoczenie

Chemicznie agresywna

atmosfera

Wewnętrzne

Elektryczne

Mechaniczne

Uszkodzenia izolacji

Uszkodzenia obwodu

elektrycznego

Przerwanie prętów lub

pierścienia zwierającego wirnik

Bicie wirnika

Uszkodzenia łożysk

Ruch cewek

ekscentryczność

---