Magistère de l'UNTD Khomenko Vyatcheslav

L'élaboration des modèles typiques des systèmes électromécaniques pour l'analyse des situations d'avarie possibles dans les noeuds des installations industrielles

Préface

L'état des questions à résoudre

Il est nécessaire de maintenir le fonctionnement au niveau préétabli des installations électromécaniques. Ce démande de réaliser la vérification de l’état d’un EMS par la méthode le plus simple. Ayant la possibilité d’estimer l’état des systèmes on peut prévoire le fonctionnement des mécanismes avec une grande fiabilité.

La vérification sans réalisation du démontage est basée sur les méthodes vibroacoustiques du diagnostic, sur le diagnostic par l’êtat thermique, le diagnostic par les valeurs électriques de la commande électrique.

Dans cette diréction les méthodes vibroacoustiques sont les plus développées.

La particularité de notre travail c’est l'étude de l’influence mutuelle entre la partie électrique et la partie mécanique. La connaissance de l’influence mutuelle donne la possibilité de réaliser l’éstimation de l’état du système sur la base des critères diagnostioques en utilisant les valeurs du courant, de la puissance etc. comme les indices diagnostiques.

Notre expérience et étrangère montre que l'introduction des moyens du diagnostic est avantageuse. On sait qu'il faut accomplir les travaux de réparation à temps. Ce permet diminuer le nombre d’accidents du travail et diminue en conséquence le période de non-opération des lignes technologiques.

Le but du travail

L'élaboration des modèles mathématiques pour diagnostiquer les situations d'avarie possibles dans les noeuds des installations industrielles.

Le contenu de la thèse

L'objet observé peut se trouver dans un des états suivants :

• intact, c’est-à-dire l'état quand l'objet observé corresponds aux toutes les exigences qui sont définient par la documentation normative et technique;
• la possibilité de fonctionnement, c’est-à-dire l'état quand l'objet est capable d'exercer les fonctions données dans les limites qui sont définient par la documentation normative et technique;
• la justesse du fonctionnement, c’est-à-dire l'état quand l'objet fonctionne correctement dans le régime concret et le moment du temps concret;
• la situation d'avarie de l’objet, quand son fonctionnement n'est pas possible. Les paramètres de l’objet dépassent les limites admissibles.

On distingue les situations d'avarie suivantes:

• les pannes électromagnétiques ;
• les disbalances du rotor ;
• déséquilibrages des arbres ;
• relachements des connexions ;
• les problèmes avec des paliers ;
• les problèmes avec des réducteurs et des multiplicateurs ;
• les problèmes avec des manchons ;
• et les autres.

Les symptomes diagnostiques nécessaires dans les méthodes diagnostiques de l'état de la commande électrique sont extrait des signaux observés. On utilise les caractéristiques suivants des signaux : le spectre des signaux, l’intercorrélation, l'autocorrélation, le bispectre, la décomposition en composantes simples et les autres. On utilise les méthodes différentes du filtrage des signaux, de la détection synchrone et synchronisée des signaux, du gain résonnant, les autres méthodes de l'extration de l'information utile. Dans ce cas l'utilisation de la théorie et des méthodes de la transformation de Fourier et wavelet-transformation est perspective.

L'exemple suivant présente en vue graphique la fonction de l’ intercorrélation des deux signaux sinusoïdaux:

Figure 1 – Figure animée : la fonction de l’intercorrélation des deux signaux sinusoïdaux

La transformation de Fourier transmet la représentation du signal de domaine du temps à celui-ci de la fréquence, elle présente le signal comme la somme des composantes harmoniques. Elle perd de l'information qui concerne le temps et ainsi peut être appliquée seulement pour les signaux stationnaires. Il existe cependant les méthodes qui permettent recevoir cette information. Par exemple, on utilise la transformation de Fourier et on divise le signal sur les parties à l’aide des fonctions des fenêtres, mais ces méthodes ont beaucoup des inconvenients.

La transformation de Fourier directe :

La transformation de Fourier inverse :

Wavelet-transformation est basée à son tour sur les ondes qui ont la durée limitée et la valeur moyenne égale à zéro.

où :
- les coefficients de la wavelet-fonction ;
- l'échelle de la wavelet-fonction ;
- la position de la wavelet-fonction ;
- la wavelet-fonction.

Pour formuler la corrélation entre l’ensemble d'états W sur l'entrée du système électromécanique et l’ensemble des symptomes diagnostiques Z sur la sortie, il faut avoir la description mathématique de cette corrélation et en conséquent les modèles des systèmes électromécaniques.

Il est possible de diviser l’ensemble d'états W sur deux sous-ensembles : W’ et W’’. La sous-ensemble W’ comport les états dans lesquels le mécanisme peut exercer ses fonctions. Le passage d'un des états а l'autre dans la sous-ensemble W’ peut être expliqué par l'apparition des pannes qui n'amènent pas à la perte de la possibilité de fonctionnement (les défauts naissants). La sous- ensemble W’’ comport les états qui correspondent à l'apparition des pannes qui amènent à la perte de la possibilité de fonctionnement.

On divise le processus du diagnostic en quelques-unes étapes.

Premièrement on détermine en quel des deux sous-ensembles (W’ ou bien W’’) appartient l’object.

Sur la deuxième étape on détermine le moment du temps de passage à sous-ensemble W’’.

Sur la troisième on détermine en quel des états de sous-ensemble W’’ appartient l’object.

Conclusion

L'utilisation des modèles typiques des situations d'avarie dans les systèmes électromécaniques permettra d'automatiser le processus du diagnostic, augmentera l'exactitude du diagnostique. La détermination de l’influence mutuelle entre les paramètres électriques et mécaniques du système donnera la possibilité de diagnostiquer les pannes avec le moindre effort.