gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2019-3-188-201gscience-155Research ArticleMINING MACHINERY, TRANSPORT, AND MECHANICAL ENGINEERINGГОРНЫЕ МАШИНЫ, ТРАНСПОРТ И МАШИНОСТРОЕНИЕDiagnostics of Thermal Condition of Electromechanical MachineryДиагностирование теплового состояния электромеханического оборудованияБорисенкоВ. Ф.BorisenkoV. F.

Донецк

Donetsk

andrewiz@yandex.uaЗемлянскийА. И.ZemlyanskyA. I.

Донецк

Donetsk

СидоровВ. А.SidorovV. A.

Донецк

Donetsk

СидороваЕ. В.SidorovaE. V.

Новочеркасск

Novocherkassk

Донецкий национальный технический университетDonetsk National Technical UniversityЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. ПлатоваРоссияPlatov South-Russian State Polytechnic University (NPI)Russian Federation20190601202043188201Copyright © Borisenko V.F., Zemlyansky A.I., Sidorov V.A., Sidorova E.V., 20202020Борисенко В.Ф., Землянский А.И., Сидоров В.А., Сидорова Е.В.Borisenko V.F., Zemlyansky A.I., Sidorov V.A., Sidorova E.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/155

The paper is devoted to studying issues of machinery thermal state monitoring using generalized approach to objectives of electromechanical system (EMS) diagnostics based on current temperature values. Generalized mathematical model of EMS (a homogeneous body or a multi-weight estimated heat balance diagram) for various operation conditions of a facility allows to identify diagnostic indicators (criteria) for taking specific measures to stabilize its operation. Increasing efficiency of the facility thermal state monitoring can be achieved using noncontact measuring instruments to determine temperature distribution over the facility surface. Temperature distribution over an EMS facility surface enables concluding on maintenance necessity. For effective application of noncontact thermal-imaging equipment for diagnostics of EMS on the basis of the provisions presented in the paper, training program for specialists in thermometering of industrial facilities has been developed.

В работе рассмотрены вопросы контроля теплового состояния объектов промышленной группы производственных механизмов на основе обобщенного подхода к пониманию причин и целей диагностирования электромеханических систем (ЭМС) по текущим значениям температуры. Обобщенная математическая модель ЭМС (однородного тела или многомассовой расчетной тепловой схемы замещения) для различных режимов работы объекта позволяет обозначить диагностические признаки (критерии) для принятия конкретных мер по стабилизации его работы. Повышение эффективности контроля теплового состояния объектов можно достичь при использовании приборов бесконтактного измерения распределения температур по всей поверхности объекта. По виду распределения температур по поверхности объектов ЭМС можно сделать вывод о необходимости проведения ремонтных работ. Для эффективного использования бесконтактной тепловизионной техники для диагностики ЭМС на основе изложенных в статье положений разработана программа подготовки специалистов по термометрированию промышленных объектов.

тепловой контрольэлектромеханическая систематепловая расчетная массараспределение температурдиагностический признакthermal monitoringelectromechanical systemthermal estimated weighttemperature distributiondiagnostic indicatorReferencesBaranski M., Polak A. Thermal ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 NR 10/2011.Baranski M., Polak A. Thermal diagnostic in electrical machines. PRZEGLДD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 NR 10/2011.Dukovska L, Petkov V., Mihailov Em., Vasileva S. Image Processing for Technological Diagnosis of Metallurgical Facilities. Cybernetics and Information Technologies, Vol. 12, No 4, 2012, pp. 66-76.Dukovska L, Petkov V., Mihailov Em., Vasileva S. Image Processing for Technological Diagnosis of Metallurgical Facilities. Cybernetics and Information Technologies, Vol. 12, No 4, 2012, pp. 66-76.Chou Y. and Yao L. Automatic Diagnostic System of Electrical Equipment Using Infrared Thermography, 2009 International Conference of Soft Computing and Pattern Recognition, Malacca, 2009, pp. 155-160.Chou Y. and Yao L. Automatic Diagnostic System of Electrical Equipment Using Infrared Thermography, 2009 International Conference of Soft Computing and Pattern Recognition, Malacca, 2009, pp. 155-160.Madding, Robert. Emissivity Measurement and Temperature Correction Accuracy Considerations, Infrared Training Center, 2002.Madding, Robert. Emissivity Measurement and Temperature Correction Accuracy Considerations, Infrared Training Center, 2002.Neto E. T. W., Costa E. Da, Maia M. Influence of emissivity and distance in high voltage equipments thermal imaging, Transmission & Distribution Conference and Exposition: Latin America, 2006. TDC’06. IEEE/PES, 2006, vol. 0, pp. 1-4.Neto E. T. W., Costa E. Da, Maia M. Influence of emissivity and distance in high voltage equipments thermal imaging, Transmission & Distribution Conference and Exposition: Latin America, 2006. TDC’06. IEEE/PES, 2006, vol. 0, pp. 1-4.PAJANI, Dominique. 10 mars 2013 Thermographie Principes et mesure. Dans: Mesure de temperature», [en ligne], Editions T.I. [Paris, France], 2017, r2740, [Consulte le 06/09/2017], TIB542DUO, [base de donnees en ligne], disponible a l'adresse: http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mesures-analyses-th1/mesure-de-temperature-42542210/thermographie-r2740/.PAJANI, Dominique. 10 mars 2013 Thermographie Principes et mesure. Dans: Mesure de temperature», [en ligne], Editions T.I. [Paris, France], 2017, r2740, [Consulte le 06/09/2017], TIB542DUO, [base de donnees en ligne], disponible a l'adresse: http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mesures-analyses-th1/mesure-de-temperature-42542210/thermographie-r2740/.PAJANI, Dominique et AUDAIRE, Luc., 10 mars 2013, «Thermographie Technologies et applications». Dans : «Mesure de temperature», [en ligne], Editions T.I. [Paris, France], 2017, r2741, [Consulte le 06/09/2017], TIB542DUO, [base de donnees en ligne], disponible a l'adresse : http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mesures-analyses-th1/mesure-de-temperature-42542210/thermographie-r2741/.PAJANI, Dominique et AUDAIRE, Luc., 10 mars 2013, «Thermographie Technologies et applications». Dans : «Mesure de temperature», [en ligne], Editions T.I. [Paris, France], 2017, r2741, [Consulte le 06/09/2017], TIB542DUO, [base de donnees en ligne], disponible a l'adresse : http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mesures-analyses-th1/mesure-de-temperature-42542210/thermographie-r2741/.Introduction aux plans d'experiences [Ressource electronique] / Jacques Goupy, Lee Creighton. - 3e edition. Paris: Dunod : L'Usine nouvelle, 2006.Introduction aux plans d'experiences [Ressource electronique] / Jacques Goupy, Lee Creighton. - 3e edition. Paris: Dunod : L'Usine nouvelle, 2006.Introduction aux transferts thermiques : cours et exercices corriges / Jean-Luc Battaglia, Andrzej Kusiak, Jean-Rodolphe Puiggali. Paris : Dunod, 2010.Introduction aux transferts thermiques : cours et exercices corriges / Jean-Luc Battaglia, Andrzej Kusiak, Jean-Rodolphe Puiggali. Paris : Dunod, 2010.Электромеханические системы автоматизации стационарных установок / Машиностроение и техносфера XXI века / Под общ. ред. В.Ф. Борисенко // Сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. в г. Севастополе 12-17 сентября 2005 г. Донецк: ДонНТУ, 2005. 281 с.Electromechanical automation systems for stationary installations / Engineering and technosphere of the XXI century / Under the general. ed. V.F. Borisenko // Coll. of Sci. papers Int. scientific and technical conf. in the city of Sevastopol September 12-17, 2005 Donetsk: DonNTU, 2005.281 p. (in Russ.).Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода: учебник для вузов. М., 1981. 576 с.Chilikin M. G., Sandler A. S. General course of electric drive: a textbook for high schools. Moscow, 1981. 576 p. (in Russ.).Ключев В. И. Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560 с.Klyuchev V. I. Electric Drive Theory: Textbook for High Schools. Moscow: Energoatomizdat, 1985 . 560 p. (in Russ.).Борисенко А. И., Костиков А. И., Яковлев А. И. Охлаждение промышленных электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 296 c.Borisenko A. I., Kostikov A. I., Yakovlev A. I. Cooling of industrial electric machines. Moscow: Energoatomizdat, 1983 . 296 p. (in Russ.).Беспалов В. Я., Мощинский Ю. А., Цуканов В. И. Упрощенная математическая модель нестационарного нагрева и охлаждения обмотки статора асинхронного двигателя // Электричество. 2003. № 4. С. 20-26.Bespalov V. Ya., Moshchinsky Yu. A., Tsukanov V.I. Simplified mathematical model of non-stationary heating and cooling of the stator winding of an induction motor // Electricity. 2003. No. 4. Pp. 20-26. (in Russ.).Беспалов В.Я., Дунайкина Е.А., Мощинский Ю.А. Нестационарные тепловые расчеты в электрических машинах / Под ред. Б.К. Клокова. - М.: МЭИ, 1987. - 72 с.Bespalov V.Ya., Dunaikina EA, Moshchinsky Yu.A. Unsteady thermal calculations in electric machines / Ed. B.K. Klokova. Moscow: MPEI, 1987. 72 p. (in Russ.).W.L. Chan, A.T.P. So, L.L. Lai, “Three-dimensional thermal imaging for power equipment monitoring,” IEE Proceedings, Generation, Transmission, and Distribution, Vol. 147, Issue 6 November 2000, pp. 355-360.W. L. Chan, A. T. P. So, L. L. Lai, Three-dimensional thermal imaging for power equipment monitoring, IEE Proceedings, Generation, Transmission, and Distribution, Vol. 147, Iss., 6 November 2000, pp. 355-360.Pragasen Pillay. Loss of life in induction machines operating with unbalanced supplies. IEEE transactions on energy conversion, Vol. 21, No. 4, December 2006.Pragasen Pillay. Loss of life in induction machines operating with unbalanced supplies. IEEE transactions on energy conversion, Vol. 21, No. December 4, 2006.Vija Mehta, Sanket Pandya, Nirav Meghpara. Thermal network model of electrical motor by lumped heat method [Тепловая сетевая модель электродвигателя методом сосредоточенного нагрева]. IJEDR, Vol. 4, Issue 2, 2016.Vija Mehta, Sanket Pandya, Nirav Meghpara. Thermal network model of electrical motor by lumped heat method. IJEDR, Vol. 4, Iss. 2, 2016.Bouheraoua M., Zaouia M., Khaldi R., Benamrouche N. Experimental Study of Heating in Induction Motors for Several Load Conditions. (2019).Bouheraoua M., Zaouia M., Khaldi R., Benamrouche N. Experimental Study of Heating in Induction Motors for Several Load Conditions, 2019.Ejiofor, Oti & Nnadi, Damian & Nwosu, Cajethan. Fundamentals of thermal modelling of induction machines. Int.conf. of electric power engeniring (ICEPENG 2015), October 14-16, 2015.Ejiofor, Oti & Nnadi, Damian & Nwosu, Cajethan. Fundamentals of thermal modeling of induction machines. Int.conf. of electric power engeniring (ICEPENG 2015), October 14-16, 2015.РД 153-34.0-20.364-00. Методика инфракрасной диагностики тепломеханического оборудования.RD 153-34.0-20.364-00. The technique of infrared diagnostics of thermomechanical equipment. (in Russ).ГОСТ 26629-85. Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций.GOST 26629-85. Buildings and constructions. Method of thermal imaging quality control of thermal insulation of building envelopes. (in Russ.).СНиП II-3-79. Строительные нормы и правила. Строительная теплотехника.SNiP II-3-79. Building regulations. Construction heat engineering. (in Russ.).Ялышев Ф. Х. Оптические методы контроля зданий и сооружений. Контроль качества теплозащиты. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд., 1988. 79 с.Yalyshev F. Kh. Optical methods of control of buildings and structures. Quality control of thermal protection. Leningrad: Stroyizdat. Leningra. Dep., 1988. 79 p. (in Russ.).МУ 34-70-184-87. Методические указания по испытанию тепловой изоляции оборудования и трубопроводов ТЭС. М.: Союзтехэнерго, 1988.MU 34-70-184-87. Guidelines for testing thermal insulation of equipment and pipelines of thermal power plants. Moscow: Soyuztekhenergo, 1988 (in Russ.).Эксплуатационный циркуляр Ц-01-94 (Т) от 06.05.1994 г. Организация контроля за состоянием и ремонт обмуровки и тепловой изоляции оборудования тепловых электростанций в целях снижений потерь тепла и температур поверхности до нормальных значений.Operational circular Ts-01-94 (T) dated 05/06/1994. Organization of control over the condition and repair of lining and thermal insulation of equipment of thermal power plants in order to reduce heat loss and surface temperatures to normal values. (in Russ.).ОСТ 34 26.446-88. Обмуровка паровых и водогрейных стационарных котлов. Общие технические требования. М.: Информэнерго, 1989. 14 с.OST 34 26.446-88. Lining of steam and hot-water stationary boilers. General technical requirements. Moscow: Informenergo, 1989. 14 p. (in Russ.).Методика обследования дымовых труб тепловых электростанций визуальным способом и при помощи тепловизора (Отчет по договору 96-137-901-025, 1-й кв. 1996 г.). М.: ОРГРЭС, ПЛИТ, 1996.Methods of inspection of chimneys of thermal power plants by visual method and using a thermal imager (Report under the agreement 96-137-901-025, 1st quarter of 1996). Moscow: ORGRES, PLIT, 1996 (in Russ.).Экспериментальные работы на действующей дымовой трубе по определению тепловых потерь при эксплуатационных режимах (Отчет по договору 96-162-900-025, 2-й кв. 1996 г.) М.: ОРГРЭС. ПЛИТ, 1996.Experimental work on the existing chimney to determine heat loss during operating conditions (Report under the agreement 96-162-900-025, 2nd quarter of 1996) Moscow: ORGRES. PLATES, 1996 (in Russ.).Методические указания по определению состояния тепловых сетей подземной прокладки по известной температуре поверхности грунта над теплотрассой. Разработано Фирмой ОРГРЭС (Александров А.Н.) и Донской акционерной компанией (Иванов В.В., Бабенков В.И., Дунин И.Л.). М.: ОРГРЭС, 1991.Guidelines for determining the state of heating networks of an underground installation using a known temperature of the soil surface above a heating main. Developed by ORGRES Firm (A. Alexandrov) and the Don Joint-Stock Company (V. Ivanov, V. Babenkov, I. Dunin). Moscow: ORGRES, 1991 (in Russ.).РД 34.20.501-95. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации. 15-е изд. - М.: ОРГРЭС, 1996.RD 34.20.501-95. Rules for the technical operation of power plants and networks of the Russian Federation. 15th ed. Moscow.: ORGRES, 1996 (in Russ.).Афонин А. В., Поляков В. С. и др. Инфракрасная термография в энергетике, Т. 1. Основы инфракрасной термографии. СПб.: Изд. ПЭИПК, 2000.Afonin A. V., Polyakov V. S. et al. Infrared thermography in power engineering, T. 1. Fundamentals of infrared thermography. SPb.: Publ. PEIPK, 2000 (in Russ.).Госсорг Ж. Инфракрасная термография. М.: Мир, 1988.Gossorg J. Infrared thermography. Moscow: Mir, 1988 (in Russ.).Бажанов С. А. Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств. Библиотечка электротехника, прил. к журналу «Энергетик». М., 2000.Bazhanov S. A. Infrared diagnostics of electrical equipment of switchgears. Library of Electrical Engineering, adj. to the journal "Energy". Moscow, 2000 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.