Обойдёмся без кукушки

Обойдёмся без кукушки

В прошлом году 19 представителей ЛЭТИ стали победителями программы «УМНИК» в СПб и Ленинградской области. Среди них – аспирант кафедры РАПС Георгий БАРАНОВ, разработавший прибор, заблаговременно предсказывающий, когда электродвигатель выйдет из строя.

06.02.2020 202

Есть проблема

Суть своего проекта – «Разработка прибора неразрушающего контроля состояния электрических машин по спектрам потребляемых токов» Георгий объясняет более чем доходчиво:

– Есть обычай спрашивать в лесу: «Кукушка, кукушка, сколько мне жить осталось?» И если к её «ответу» на этот вопрос мы относимся философски, то сколько осталось работать электродвигателю до ремонта или замены, хотелось бы знать точно. Ведь от этого на предприятии очень многое зависит. Сломается один – и конвейерная линия встала, а следом – весь завод. Прибор, который я предлагаю, – это тоже своего рода «кукушка», которая будет «сидеть» на каждом электродвигателе предприятия и вовремя говорить главному инженеру, сколько двигателям «жить осталось». А это позволит их заменять своевременно, не допуская аварии.

Существующие методы такой диагностики трудоёмки и малоэффективны. Предлагаемый Георгием метод базируется на анализе искажений синусоидальной формы напряжения и тока в цепи работающего асинхронного двигателя. Это явление присуще любому электродвигателю, а сами искажения обычно именуют гармониками. На их появление влияет множество факторов: эксцентриситет подшипников вала двигателя, неравномерность расположения пазов на статоре и роторе, неравномерность изоляционного покрытия проводов, особенности контактной группы и т.д.

Есть решение

При помощи специального алгоритма, разрабатываемого Георгием, гармоники можно не только отселектировать, но и измерить. В итоге, если гармоника, вызванная, скажем, износом подшипника, выходит за пределы допустимого коридора значений – это «первый звоночек» о скорой поломке двигателя. Хотя сегодня он работает безупречно. 

«Этой темой я занимаюсь уже несколько лет, – рассказывает Георгий. – С ней была связана моя выпускная магистерская работа. Успеху способствовала большая помощь и поддержка со стороны доцента кафедры РАПС Михаила Александровича ВАГАНОВА. При поддержке гранта программы «УМНИК» я смогу разработать компактный прибор, который будет размещаться на кабеле, питающем двигатель. Он должен измерять потребляемые им токи и проводить первичную обработку гармоник. Через специальный модуль беспроводной связи полученные данные будут передаваться на удалённый сервер для анализа нейросетевым алгоритмом и определения их соответствия коридору допустимых значений. Его определение – самая важная на сегодня задача. Она не столько сложная, сколько объёмная: границы таких коридоров предстоит определить опытным путём, исследуя сотни реальных двигателей различной мощности. Именно этими исследованиями я и займусь в нынешнем году. В следующем будет завершена разработка измерительного устройства и алгоритма, их окончательная отладка. Грант программы «УМНИК» будет способствовать реализации этих планов». 

Интересов – много!

Георгий, как человек разносторонний, не ограничивается работой только над одним проектом. При этом его исследовательские интересы, как мы уже заметили, имеют не чисто теоретический, а прикладной характер. Взять хотя бы идею разработки мотор-колеса для электромобилей, в основе которого лежит электродвигатель, кардинально отличающийся от привычного. Он должен быть максимально плоским и не выходить за габариты колеса. А для этого ротор и статор двигателя должны быть как бы расплющены, напоминать две прислонённые друг к другу морские звезды. Фантастика? Вовсе нет, теоретически это вполне осуществимо, но вот практически… Последнее время эта проблема очень заинтересовала Георгия. 

Так уж повелось, что в ЛЭТИ увлечённые, творческие люди как магнитом притягивают к себе студентов, проявляющих интерес к исследованиям. Вот и у Баранова уже формируется коллектив молодых единомышленников. У группы уже даже есть название – GLASS LAB. В подобных коллективах, как в научно-исследовательских инкубаторах, формировались многие учёные, прославившие наш вуз. Вполне возможно, что со временем участники GLASS LAB пополнят этот список.


Александр САЖИН