矿井主通风用电动机绝缘在线监测系统的研究

发布时间：2018-10-19 19:16

【摘要】：本文研究的内容是国家科技支撑计划项目矿井通风及供电系统安全状态监测及故障诊断预警系统的研究（No.2007BAK29B05）的一个子课题，是针对我国矿井通风事故多发、主通风用电动机绝缘老化故障频发、绝缘状态在线监测功能不健全所提出的。矿井主通风机是矿井生产的必备设备之一，通过电动机带动通风机叶片产生负压，将新鲜空气压入矿井通道，冲淡并排出工作环境中具有毒性、窒息性、爆炸性的气体与粉尘颗粒，从而保障矿井安全生产。由于主通风用电动机的工作环境复杂，工作条件很恶劣，在长期连续运行过程中遭受多应力共同作用，绝缘结构易老化并诱发绝缘故障。定子绕组绝缘系统是电动机绝缘系统中较脆弱的组件之一，对矿井主通风用电动机定子绕组绝缘系统的绝缘特征参量进行在线监测，发现绝缘结构的缺陷、捕捉只有电动机在运行时才能检测的特征、评估定子绕组的绝缘老化状态，并判断绝缘故障的发生部位，对保障矿井安全生产、降低设备维修成本起着至关重要的作用。通过查阅大量文献，分析了矿井主通风机电动机定子绕组绝缘材料的特性、加工工艺和绝缘结构；结合矿井复杂的工作环境，描述了绝缘材料老化的形成原因与表现特征。结合电动机的国标要求与在线测量的可实施性，确定了绝缘在线监测系统的绝缘特征参量，制定了系统的总体设计方案；据电动机的实际运行情况，，选取预埋点温计法作为温度测量的方法；建立了定子绕组绝缘系统的在线模型，推导了绝缘良好、主绝缘老化和相间绝缘老化情况下等效绝缘电阻和介质损耗的计算式，提取了三种绝缘状态下的特征量；通过分析上述三种情况下的特征量向量示意图，得出反映定子绕组绝缘系统的在不同老化情况下特征量的变化规律，并据此判断定子绕组老化的部位及老化程度。设计了绝缘状态在线监测系统的硬件电路，包括温度部分、绝缘电阻与介质损耗部分、局部放电触发部分、核心控制部分和上位机部分；改进了温度检测电路，确定了绝缘电阻与介质损耗监测电路的传感器安装方法，调试了系统的全部硬件，通过了实验室条件下的测试实验。结合硬件电路，采用模块化方法编写了的基于C8051F020控制核心的下位机软件，包括主程序、温度模块子程序、绝缘电阻与介质损耗模块子程序、局部放电触发子程序等。在LabVIEW环境下，开发了上位机G语言程序，包括主程序、数据处理子程序、实时数据库程序和人机界面程序等，实现了数据采集和传输、信号处理和提取、数据显示存储和查询等功能。在仿真软件中搭建了不同绝缘状态下的电动机仿真模型，完成了不同绝缘情况下电动机的绝缘电阻和介质损耗仿真实验，并对仿真结果与理论计算值进行了对比；在实验室搭建了绝缘状态在线监测系统平台，进行了系统整体调试。实验结果表明：绝缘在线测量法可有效反映定子绕组绝缘系统的老化状态，并判断定子绝缘老化发生的部位，所设计的系统硬件电路可靠性高，软件程序稳定性好、可移植性强，整体结构协调合理，满足系统的设计要求。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD635;TP274

【参考文献】