بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به پایش وضعیت و عیبیابی موتورهاي جریان مستقیم پرداخته میشود با نمونهبرداري از جریان موتور در حالتهاي خطا و سالم، ضمن تحلیل به کمک تبدیل موجک گسسته و تجزیه سیگنال به چند سطح، بهترین ویژگیها بهمنظور شناسایی خطا استخراج گردیده و با انتخاب مناسبترین ویژگیها و پیشپردازش به کمک PCA وروديهاي موردنیاز براي آموزش شبکه عصبی تأمین میگردد که به کمک شبکه عصبی رقمیساز بردار یادگیر LVQ برخی عیوب متداول ازجمله عیوب مربوط به بلبرینگها بهصورت هوشمند باقابلیت تفکیکپذیري تا 98/8شناسایی میشود.
کلیدواژه- آشکارسازي خطا، عدم هممحوري، تبدیل موجک گسسته، شبکه عصبی، موتور القایی.
مقدمه
موتورهاي الکتریکی یکی از اجزاء بسیار پرکاربرد در صنعت هستند و به دلیل کار پیوسته و مداوم، این اجزاء استعداد زیادي در جهت خرابی دارند و توقف آنها در صنعتمعمولاً خسارات سنگینی را برجاي میگذارند که گاهی منجر به بروز حوادث ناگواري میگردند که جبران آن ممکن نیست. به همین دلیل بررسی و شناسایی این خطاها قبل از بروز این حوادث یکی از مسائل مهم در صنایع بزرگ و متوسط میباشد.روشهایی چون آنالیز ارتعاشات، سیگنالهاي صوتی و سیگنالهاي الکتریکی و ... ازجمله روشهاي تحلیل تعمیرات و نگهداري میبا شند. با ا ستفاده از اینگونه روشها میتوان امکان برنامهریزي دقیق تعمیرات پیشگوانِی را براي بخش نگهداري و تعمیرات مهیا کرد.
بهصورت کلی عیوب سامانههاي دوار به دودسته مکانیکی و الکتریکی تقسیم میشود، ازجمله عیوب مکانیکی، عیوب بلبرینگها میباشد که در این مقاله به بررسی این عیوب خواهیم پرداخت و روش نوینی جهت شنا سایی خطا با ا ستفاده از جریان موتور ارائه میگردد. روشهاي ارتعاشات که براي شناسایی خطا استفاده میگردد علاوه بر هزینه راهاندازي زیاد، هزینه نگهداري بالایی نیز دارند 1]و[2 که در مقابل روش پیشنهادي که مبتنی بر تحلیل جریان میباشد داراي هزینه راهاندازي کمتر و سپس هزینه نگهداري بسیار مناسبتر میباشد.1]و[3
-1-1 ساختار خطا
عیوب تکراري در سامانه هامعمولاً از وجود منشأ عیوب دیگري در سیستم خبر میدهد که این مسئله در صنایع نادیده گرفته می شود براي مثال براي یک سامانه دوار تعویض بلبرینگ بعد از 6000 ساعت کارکرد جزو سرویس و نگهداري ثبت گردیده است درصورتیکه عمر مفید بلبرینگ بیشتر از این کارکرد میباشد ولی در واحد تعمیرات این تعویض طبیعی و عادي قلمداد میشود و برخورد جدي با علل و ری شههاي خرابی نمیکند. آنالیز منابع و علل خرابی عبارتاند از کاربرد مجموعهاي از ابزارهاي تحلیلی پیشرفته و مجهز به منطق مهندسی براي شناسایی و اصلاح ری شهها و علل خرابی د ستگاهها. اجراي کامل اینفنّاوري موجب صرفهجویی فراوان براي کارخانهها خواهد شد.[2]
صاحبان صنایع شیوههاي گوناگونی را براي نگهداري و تعمیرات موتورها اتخاذ نمودهاند. هر یک از این شیوهها، داراي مزا یا و معایبی است که سبب بهبود یا تضعیف عملکرد کل سیستم میشود و به همین خاطر، روشهاي ضعیف بهتدریج از صحنه رقابت تنگاتنگ صنعتی کنار گذاشتهشدهاند و روشهاي پیشرفته باقابلیتهاي بی شتر، جایگزین آنها می شوند. هرچند در بسیاري از بخشهاي صنعت ک شور ما، هنوز روشهاي قدیمی نگهداري و تعمیرات به کار گرفته میشوند. براي دستیابی به توسعه پایدار صنعتی، بهکارگیري روشهاي پیشرفته، امري ضروري است.
براي توضیح بیشتر و تشریح موضوع اینگونه عنوان میکنیم که هرکدام از عیوب علائم خاص خود رادارند، هماکنون این فن در بین تعمیرکاران مجرب مرسوم است بهگونهاي که عیوب مربوط به بلبرینگها یک نوع صدا و عیوب مربوط به زغال یکصداي دیگر را از خود تولید مینماید با تو جه به تجر به گذشته تعمیرکاران این نوع صداها از یکدیگر تفکیک و نوع خطاها قابلشناسایی میباشد، حال این فن به کمک مجموعهاي از ابزارهاي تحلیلی پیشرفته و منطق مهندسی آشکارسازي خطا بهبود می یابد و عیوب به کمک حسگرهاي بسیار دقیقتر و تحلیلهاي ب سیار پیچیدهتر درزمانی ب سیار نزدیکتر شنا سایی میگردد.
در این مقاله به دلیل کاربرد بیشتر بلبرینگهاي غلتشی در موتورهاي جریان مستقیم بر روي مشکلات این نوع بلبرینگها متمرکزشدهایم که در شکل شماره 1 نمایش دادهشده. بهصورت کلی عیوب مربوط به بلبرینگهاي غلتشی را با توجه به ساختار مکانیکی آن میتوان ناشی از مشکلات 3 قسمت اصلی تقسیمبندي کرد که عیوب مرتبط با هر قسمت آثار متفاوتی بر سیگنال جریان برجاي میگذارد که این 3دسته عبارتاند از:-ساچمه1-ریل خارجی2- ریل داخلی3همانگونه که عنوان گردید عیوب مرتبط با هر قسمت با یکفرکانس در ارتباط میباشند6]و[7، که براي مثال ایجاد سوراخ روي حلقه خارجی یا حلقه داخلی میتواند خطاي مربوط به حلقه خارجی و حلقه داخلی را تداعی کند و همچنین ایجاد سوراخ روي ساچمه نیز میتواند نمایندهاي از خطاهاي مربوط به ساچمه باشد.
فرکانس بروز خطا با عوامل متفاوتی در ارتباط هستند و براي محاسبه دقیق آن از روابط 1و2و3 و سپس 4 استفاده میگردد.که در این روابطcos1 −قطرساچمهها، دور موتور، ساچمهها،فاصله مرکز تا مرکز ساچمهها،زاویه تماسساچمهها میباشد که در شکل شماره 2 قابلمشاهده βمیباشد.قابلتوجه است که نتایج روابط فوق با توجه به فرکانس راهاندازي موتور در رابطه 4 جایگذاري میگردد و حاصل این رابطه همان فرکانس بروز خطا میباشد. - 4 - فرکانس بروز خطاراهاندازي موتورکه در آنفرکانس بروز خطا و فرکانس میباشد.6]و8و[9امروزه براي شناسایی نوع خطا بهوسیله سیگنال جریان، روشهاي مختلفی عنوان گردیده که به بررسی کلی این روشها پرداختیم که پاسخ مناسب از 3 ویژگی دریافت گردید که در ادامه به بررسی این ویژگیها خواهیم پرداخت، این نکته قابلتأمل است که براي سامانههاي پیچیدهتر ویژگیهاي دیگر سیگنال جریان نیز میتواند جهت بهبود نتایج استخراج گردد.
-2-1 تبدیل موجک گسسته - DWT -
امروزه تبدیل موجک گسسته4 یکی از تکنیکهاي محبوب در حوزه پردازش سیگنال میباشد که با تجزیه سیگنال به دو قسمت فرکانس بالا و فرکانس پایین و سپس تجزیه قسمت فرکانس پایین به چندین سطح امکان بررسی و تحلیل را بهمراتب راحتتر میکند که در شکل شماره 3 این روند قابلمشاهده است.
-4-1 پیادهسازي
براي بررسی و ای جاد خ طا هاي مختلف بر روي موتور جر یان مستقیم، میز آزمایشگاهی آمادهسازي گردید که در شکل 4 قابلمشاهده است.پس از نمونهبرداري و تحلیل سیگنال با تبدیل موجک گسسته به کمک موجک مادر دابیشز3 تا 7سطح تجزیه، نتیجه مطابق شکل 5 حاصل گردید.ایده اصلی تبدیل موجک گسسته از پالایههاي بالا و پایین گذر گرفتهشده است که درواقع سیگنال به 2 قسمت فرکانس بالا یعنی جزئیات5 و فرکانس پایین یعنی تقریب6 تقسیم می شود که این روند تا سطح دلخواه پیشروي میکند تا بهترین سطح را جهت آنالیز ارائه نماید. 4]و[5 درنتیجه میتوان رابطه شماره 5 را براي این نوع تبدیل نوشت:
-3-1 انتخاب موجک مادر مناسب
خانوادههاي متعددي از موجکها تاکنون ارائهشدهاند که هرکدام داراي ویژگیهایی هستند که از مهمترین آنها به موجک هار7، دابیشز8، کویفلت، سیملت، مورلت و گویسین هستند، در حقیقت شکل:5 تجزیه سیگنال در حالت سالم تا 7سطح جزئیات این موجکها داراي خواص مختلفی هستند [6] که در این مورد همانگونه که در شکل شماره 3 قابلملاحظه است سیگنال موجک نوع دابیشز3 پاسخ مناسبی دریافت گردید. اول، همان سیگنال استخراجی از جریان موتور است که به 1
