agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2024-2-71-77agroengineering-797Research ArticleЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАPOWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL PRODUCTIONДиагностика электротехнических компонентов гидротехнического оборудования: эффективность комплексного подходаDiagnostics of electrotechnical components of hydraulic equipment: efficiency of complex approachhttps://orcid.org/0000-0003-3435-7166РедниковС. Н.RednikovS. N.

Сергей Николаевич Редников, д-р техн. наук, доцент

Scopus Autor ID: 57170810400

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Sergei N. Rednikov, DSc (Eng), Associate Professor

Scopus Autor ID: 57170810400

127550, Moscow, Timiryazevskaya Str., 49

srednikov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6929-3919СторчевойВ. Ф.StorchevoyV. F.

Владимир Фёдорович Сторчевой, д-р техн. наук, профессор

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Vladimir F. Storchevoy, DSc (Eng), Professor

127550, Moscow, Timiryazevskaya Str., 49

v.storchevoy@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1483-6813АхмедьяноваЕ. Н.AkhmedyanovaE. N.

Елена Наильевна Ахмедьянова, старший преподаватель

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Elena N. Akhmedyanova, senior lecturer

127550, Moscow, Timiryazevskaya Str., 49

karinlen@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5598-8189МатвееваТ. И.MatveevaT. I.

Татьяна Ивановна Матвеева, канд. техн. наук, доцент

Scopus Autor ID: 57226403084

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Tatiana I. Matveeva, CSc (Eng), Associate Professor

Scopus Autor ID: 57226403084

127550, Moscow, Timiryazevskaya Str., 49

timatveeva@rgau-msha.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation2024180420242627177Copyright © Редников С.Н., Сторчевой В.Ф., Ахмедьянова Е.Н., Матвеева Т.И., 20242024Редников С.Н., Сторчевой В.Ф., Ахмедьянова Е.Н., Матвеева Т.И.Rednikov S.N., Storchevoy V.F., Akhmedyanova E.N., Matveeva T.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/797

Диагностика электротехнических компонентов гидротехнического оборудования АПК в планируемые интервалы обслуживания при непрерывном анализе остаточного ресурса позволяет снизить затраты на эксплуатацию оборудования. Применение недорогого универсального диагностического оборудования в комплексе с первичным анализом состояния агрегатов позволяет выявлять 60…80% предотказных состояний. С целью возможности и эффективности применения комплексного подхода к первичной диагностике электротехнических компонентов гидротехнического оборудования АПК рассмотрены наиболее распространенные электродвигатели насосных агрегатов, электрогидравлические распределители и коммутационное оборудование. При комплексной диагностике применялись методы с использованием тепловизора, систем обработки вибрационного сигнала и систем контроля токового сигнала. Проводился анализ виброграмм контрольных точек оборудования, методами акустической и вибрационной диагностики оценивалось состояние подшипниковых узлов, кавитационных характеристик насосов, производился поиск утечек гидравлического оборудования, выявлялись зоны пробоя силовых кабелей в соответствии с методическими указаниями по определению места повреждения силовых кабелей напряжением до 10 кВ РД 34.20.516-90. Показано применение методики диагностики состояния объектов с применением термограмм поверхности при типовых дефектах. Приведены параметры токовых сигналов с катушек электромагнитов при неисправности распределительной аппаратуры. Дана сравнительная оценка методов диагностики с расчетным определением эффективности. Установлено, что метод комбинированной диагностики с использованием анализа внешних тепловых полей позволяет в 2 раза сократить время предварительной диагностики неисправностей со стабильным прогнозом времени отказа за 2-3 месяца до критического состояния. Это снижает затраты на выявление отказов агрегатов и упрощает планирование процедур технического обслуживания.

Diagnostics of electrical components of hydrotechnical equipment used in agricultural production within the planned maintenance intervals with continuous analysis of residual resource is useful for reducing equipment operation costs. The use of inexpensive universal diagnostic equipment in conjunction with primary analysis of the state of units makes it possible to detect 60 to 80% of pre-failure states. To ensure efficient application of complex approach to primary diagnostics of electrical components of hydraulic equipment used in agricultural production, the authors considered the most common electric motors of pumping units, electrohydraulic distributors and switching equipment. Complex diagnostics included the use of a thermal imager, vibration signal processing systems and current signal control systems. The vibrograms of equipment control points were analyzed, the state of bearing units, cavitation characteristics of pumps were assessed by methods of acoustic and vibration diagnostics, hydraulic equipment leaks were searched, power cables breakdown zones were detected in accordance with methodical instructions for determining the breakdowns of power cables with voltage up to 10 kV RD34.20.516-90. The article shows the possibilities of applying the diagnostics methodology based on surface thermograms to determine typical defects. Particularly discussed are the parameters of current signals from the electromagnet coils observed in case of distribution equipment malfunction. The authors give comparative evaluation of diagnostics methods with calculated efficiency determination. It is established that the method of combined diagnostics using the analysis of external thermal fields can halve the time of preliminary diagnostics of faults with a stable forecast of the failure time 2-3 months before the critical state. This reduces the costs for detection of unit failures and simplifies the planning of maintenance procedures.

диагностикадиагностика электротехнических компонентов гидротехнического оборудованияотказанализ виброграммтепловизорконтроль токового сигналаоборудованиенасосэлектродвигателиdiagnosticsdiagnostics of electrical components of hydraulic equipmentfailurevibrogram analysisthermal imagercurrent signal controlequipmentpumpelectric motorsReferencesRednikov S., Akhmedyanova E., Akhmedyanova K., Toymurzin D. Effective diagnostics of metallurgical equipment. Proceedings-2020 Global Smart Industry Conference, GloSIC, 2020. Chelyabinsk, Russia, 2020. Рp. 151-156. https://doi.org/0.1109/GloSIC50886.2020.9267858Rednikov S., Akhmedyanova E., Akhmedyanova K., Toymurzin D. Effective diagnostics of metallurgical equipment. Proceedings – 2020 Global Smart Industry Conference, GloSIC2020, Chelyabinsk, Russia, 2020. Pp. 151-156. https://doi.org/0.1109/GloSIC50886.2020.9267858Матвеева Т.И., Редников С.Н. Анализ применения методики экспресс-диагностики насосных агрегатов // Сельский механизатор. 2023. № 6. С. 38-40. EDN: KLDTXQMatveeva T.I., Rednikov S.N. Analysis of the application of the method of express diagnostics of pumping units. Selskiy Mechanizator. 2023;6:38-40. (In Russ.)Макеенко И.П., Семков В.А., Степанов А.А. Совершенствование способов контроля и диагностики электрооборудования // Материалы Национальной научно-практической конференции «Инновационные направления развития в образовании, экономике, технике и технологиях»: Сборник статей. Ставрополь, 2020. С. 297-300. EDN: CBAKPHMakeenko I.P., Semkov V.A., Stepanov A.A. Improving methods of monitoring and diagnostics of electrical equipment. In: Innovative trends of development in education, economics, engineering and technology. National Scientific and Practical Conference: collection of papers. Stavropol, 2020:297-300. (In Russ.)Редников С.Н., Закиров Д.М., Ахмедьянова Е.Н., Ахмедьянова К.Т. Особенности моделирования и регулировки горелок металлургических агрегатов // Тяжелое машиностроение. 2018. № 10. С. 18-19. EDN: YWLQVNRednikov S.N., Zakirov D.M., Akhmedyanova E.N., Akhmedyanova K.T. Features of modelling and adjusting of metallurgical units’ burners. Russian Journal of Heavy Machinery. 2018;10:18-19. (In Russ.)Редников С.Н., Караашев Х.А. Методика оценки режимов работы насосов в системах охлаждения металлургических агрегатов // Тяжелое машиностроение. 2018. № 10. С. 20-23. EDN: VTQSARRednikov S.N., Karaashev H.A. Evaluation method of pump duty in the systems of cooling melting facilities. Russian Journal of Heavy Machinery. 2018;10:20-23. (In Russ.)Редников С.Н., Ахмедьянова Е.Н., Ахмедьянова К.Т. Использование токовых методов контроля состояния элементов приводов металлургических агрегатов // Наука и бизнес: пути развития. 2018. № 11 (89). С. 27-29. EDN: YURALZRednikov S.N., Akhmedyanova E.N., Ahmedyanova K.T. The use of the current control over the state of drive elements of metallurgical units. Science and Business: Ways of Development. 2018;11:27. (In Russ.)Гареев А.М., Прокофьев А.Б., Рыжкова Ю.П., Стадник Д.М. Прогнозирование остаточного срока службы гидравлического насоса с применением методов машинного обучения // Динамика и виброакустика. 2021. Т. 7, № 3. С. 13-21. https://doi.org/10.18287/2409-4579-2021-7-3-13-21Gareev A.M., Prokofiev A.B., Ryzhkova Yu.P., Stad - nik D.M. Forecasting the residual service life of a hydraulic pump using machine learning methods. Journal of Dynamics and Vibroacoustics. 2021;7(3):13-21. (In Russ.) https://doi.org/10.18287/2409-4579-2021-7-3-13-21Лобур И.А., Негадаев В.А., Гаргаев А.Н., Котляров Р.В. Автоматизированная система диагностики состояния агрегатов с электроприводом // Горное оборудование и электромеханика. 2022. № 3 (161). С. 59-66. https://doi.org/10.26730/1816-4528-2022-3-59-66Lobur I.A., Negadaev V.A., Gargaev A.N., Kotlyarov R.V. Automated system for diagnostics of the state of electric drive units. Mining Equipment and Electromechanics. 2022;3(161):59-66. (In Russ.)Соколова О.В., Соколов И.С. Устройство для диагностики межвитковых замыканий и дефектов подшипников асинхронных электродвигателей // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2019. Т. 11, № 3. С. 592-599. EDN: RTEUIUSokolova O.V., Sokolov I.S. A device for diagnostics of turn-to-turn faults and bearings defects of induction electric motors. Vestnik Gosudarstvennogo Universiteta Morskogo i Rechnogo Flota imeni Admirala S.O. Makarova. 2019;11(3):592-599. (In Russ.)Шакурова Р.З. Разработка надежного и энергоэффективного способа диагностики технического состояния энергетического оборудования // Научному прогрессу – творчество молодых. 2019. № 2. С. 195-197. EDN: CQDRFAShakurova R.Z. Development of a reliable and energy-efficient method for diagnosing the technical condition of power equipment. Nauchnomu Progressu – Tvorchestvo Molodykh. 2019;2:195-197. (In Russ.)Шичёв П.С. Решения по реализации автоматизированных систем технической диагностики электроприводного оборудования // Научно-технический вестник Поволжья. 2022. № 12. С. 279-281. EDN: KURBIQShichev P.S. Solutions for the implementation of automated systems for technical diagnostics of electric drive equipment. Scientific and Technical Volga Region Bulletin. 2022;12:279-281. (In Russ.)Старцев А.Э., Шичёв П.С., Канев В.А., Канев В.В. Анализ амплитудных спектров тока и напряжения цепи питания асинхронного электродвигателя при изменении нагрузки на его валу // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2020. Т. 63, № 5. С. 32-39. https://doi.org/10.17213/0136-3360-2020-5-32-39Startsev A.E., Shichev P.S., Kanev V.A., Kanev V.V. Amplitude spectrum analysis of the current and voltage of the asynchronous motor power circuit when changing the load on its shaf. Russian Electromechanics. 2020;63(5):32-39. (In Russ.)Евсюкова В.К., Сысолятина В.В., Герасимов Д.А. Thermal diagnostics of pump motor in conditions of Yakutia // AgroEcoInfo. 2019. № 1 (35). С. 33. EDN: ADZIWFEvsyukova V.K., Sysolyatina V.V., Gerasimov D.A. Thermal diagnostics of pump motor in conditions of yakutia. AgroEcoInfo. 2019;1(35):33.Bashirov M., Nemirovskiy A., Aluynov A., Vyatkina O., Salikhova R. Destruction of electrical insulating structures of electric motors during various drying techniques. E3S Web of Conferences. 2020;220:01066. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022001066Bashirov M., Nemirovskiy A., Aluynov A., Vyatkina O., Salikhova R. Destruction of electrical insulating structures of electric motors during various drying techniques. E3S Web of Conferences. 2020;220:01066. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022001066Bashirov M.G., Khismatullin A.S., Sirotina E.V. Cooling system oil-immersed transformers with the use of a circulating sulfur hexafluoride. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2020;641LNEE:613-621. https://doi.org/10.1007/978-3-030-39225-3_67Bashirov M.G., Khismatullin A.S., Sirotina E.V. Cooling system oil-immersed transformers with the use of a circulating sulfur hexafluoride. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2020;641LNEE:613-621. https://doi.org/10.1007/978-3-030-39225-3_67Bashirov M.G., Luneva N.N., Khusnutdinova I.G., Bashirova E.M., Zakharov N.M., Gaziev R.R. Perfecting evaluation methods of energy equipment technical condition and resource based on electromagnetic-acoustic effect. E3S Web of Conferences. 2019 International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems, SES2019. 2019;124:05034. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912405034Bashirov M.G., Luneva N.N., Khusnutdinova I.G., Bashirova E.M., Zakharov N.M., Gaziev R.R. Perfecting evaluation methods of energy equipment technical condition and resource based on electromagnetic-acoustic effect. E3S Web of Conferences. 2019 International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems, SES2019. 2019;124:05034. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912405034

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