Dijagnostički sustav sa samonapajanjem

Rotacijski strojevi svakodnevno rade na gornje prihvatljivim granicama rada u kojima je vjerojatnost grešaka relativno visoka. Ove smetnje uzrokovane su električnim, toplinskim i mehaničkim i operativnim uvjetima, kao i uvjetima okoline u kojoj strojevi rade. Većina monitoring sustava i sustava zaštite koristi digitalne procesore koji omogućuju korištenje složenih kriterija za određivanje prisutnosti neispravnog stanja stroja. Osim otkrivanja kvara, dijagnostika kvara koja određuje uzrok i mjesto pogreške zahtijeva i stručno znanje.

Brojne su studije pokazale da mjerenje magnetskog polja unutar i/ili izvan stroja može otkriti kvarna stanja. Tipični primjeri su unutarnji kratki spojevi namota statora i rotora, slomljene šipke i prsten kaveza na rotoru, te ekscentričnost.

Novo rješenje pod nazivom Energy Harvester za dijagnozu kvara temelji se na mjerenju magnetskog polja pomoću mjernog svitka instaliranog u zračnom rasporu stroja. Mjerne zavojnice mogu se koristiti za otkrivanje i dijagnozu kvara, kao i za napajanje dijagnostičkog sustava.

Područje primjene

Jedno od područja primjene na kojima se ova inovacija može koristiti je rotor strojeva. Vjetro generatori ili bilo koji izmjenični strojevi s namotom od zavojnica mogu imati koristi od ovog rješenja.

Kako energy Harvester radi?

Zbog pulsiranja glavnog magnetskog polja, mjerni svitci sadrže inducirane napone. Svitci su ugrađeni na rotor stroja. Serijskim povezivanjem zavojnica moguće je osigurati dovoljnu razinu napona za napajanje mjernog uređaja. Takav uređaj opremljen energijom iz glavnog magnetskog polja sposoban je mjeriti elektromagnetske, toplinske i mehaničke veličine.

Problemi kojima se bavi Energy Harvester

Opremanjem rotora stroja Energy Harvesterom znači napajanje “pametnog rotora” s pomoću specifične dijagnostičke sonde. “Pametni rotor” se može opisati kao rotor s ugrađenim elektroničkim upravljanjem ili regulacijskim elementima, mjernim sondama, komunikacijskim panelom i napajanjem tih elemenata. Fluktuacija promatrana u magnetskom polju između statora i rotora, tj. unutar zračnog raspora, koristi se istodobno kao napajanje za elektronički sklop pametnog rotora i kao mjerna sonda za provjeravanje izmjeničnog stroja u radu.

Prvi problem koji rješava Energy Harvester je mogućnost sakupljanja dovoljno energije koja u drugom koraku napaja zahtjevne operacije “pametnog rotora”.

Drugi tehnički problem riješen Energy Harvesterom je način postavljanja i spajanja višestrukih ravnih induktivnih sondi (od kojih se sastoji uređaj za prikupljanje energije) unutar zračnog raspora izmjeničnog stroja. Položaj ugradnje uređaja za prikupljanje energije unutar zračnog raspora mora biti takav da se postigne maksimalni prinos snage uz istovremeno minimiziranje poremećaja protoka zraka. Prikupljanje energije predloženo ovim novim rješenjem gotovo je kontinuirano.

Naše istraživanje dobiveno FEM modelom pokazalo je da je s optimalnim pozicioniranjem mjernog svitka u zračnom rasporu moguće dobiti odgovarajući napon potreban za napajanje. Laboratorijski rezultati su dokazali da je moguće nabaviti dovoljnu količinu energije za napajanje mjerne opreme na rotirajućem dijelu stroja.

Prednosti Energy Harvestera su jednostavne za sve uključene u učinkovitu operaciju stroja:

• Jedan od kritičnih i skupih dijelova stroja može se upravljati sustavom koji sam po sebi proizvodi energiju, a zatim je koristi za napajanje opreme za monitoring
• Rješenje je neinvazivno, što znači da ne oštećuje stroj
• Sonda koja se koristi je pasivna po svojoj prirodi i ima vrlo malu težinu
• Rješenje je vrlo jednostavno ugraditi

A zaključak je…
Primarna upotreba uređaja za prikupljanje energije je kao izvor napajanja za elektronički sklop ugrađen na rotoru izmjeničnog stroja. Trenutni valni oblik generiran pomoću jedne ili više ravnih induktivnih sondi koristi se za dijagnostiku i kontrolu rada izmjeničnog stroja. To otvara mnogo mogućnosti u ovom području, poput napajanja bežičnih senzora rotora tijekom rada. Za korisnike strojeva to znači da mogu pratiti i dijagnosticirati kritične greške u strojevima s troškovno povoljnim, ali vrlo učinkovitim dijagnostičkim sustavom sa samonapajanjem.