Імітаційна модель зберігає двигуни

24 лютого 2017 р.

Імітаційна модель зберігає двигуни

Перегрів може пошкодити електродвигуни. Новий симулятор контролює роботу і повідомляє користувачам, якщо двигун наближається до граничної температури, тим самим підвищуючи термін експлуатації.

Перегрів може пошкодити електродвигуни. Це особливо справедливо для великих приводів, у яких гвинти піддаються високим термічним навантаженням під час роботи. Ось чому необхідно контролювати температуру обертових роторів. Але оскільки такі вимірювання дуже складні - або навіть неможливі, проблему допомагають вирішити цифрові інструменти.

Ефективність використання великих приводів тепер підвищується завдяки новому симулятору, який моделює їх внутрішню температуру. Йдеться про явнополюсні електродвигуни, які використовуються в газовій, нафтовій та хімічній промисловості, які часто перекачують великі обсяги рідин.

При вмиканні таких двигунів, вони короткочасно генерують велику кількість тепла. При послідовному багаторазовому включенні їх внутрішня температура досягає такого високого рівня. Саме тому великі приводи повинні довго охолоджуватися перед повторним вмиканням. Оскільки температуру в критичних зонах усередині двигуна не можна прямо виміряти, тривалість часу охолодження машини можна оцінити тільки опосередковано. Експерти зазвичай включають запас міцності для захисту приводу від поломки. Часто машини охолоджуються приблизно 12 годин - набагато більше, ніж необхідно насправді. Оператори несуть значні пов'язані фінансові втрати.

Але допомога вже близько, завдяки новому симулятору, розробленому Siemens Corporate Technology. Під час роботи двигуна нова система обчислює температуру двигуна з максимальною точністю, наближеною до прямого виміру. В результаті, оператори можуть точно розрахувати час охолодження.

Імітаційна модель зберігає двигуни
Динаміка температури в демонстраційній моделі. Тренажер розраховує динаміку температури в режимі реального часу (зелена крива). Синя крива прогнозує, як температура буде змінюватися в майбутньому, якщо двигун буде працювати при тому ж навантаженні після включення.

Настільний демонстратор показує, як працює тренажер. Система включає вал, що з'єднує два маленьких електромотора. Лівий мотор гальмує правий для створення безперервного навантаження. У той час як датчики вимірюють температуру на зовнішній поверхні двигуна, система також фіксує дані про час роботи і навантаженні. Тренажер використовує вхідні параметри і математичну модель двигуна для розрахунку температури всередині правого мотора і прогнозу подальших змін температури.

Поєднання інженерного ноу-хау і інтелектуального аналізу даних

Особливістю тренажера є його швидкість, що дозволяє показати динаміку температури в режимі реального часу. Це стало можливим завдяки багаторічним інженерним ноу-хау, виражених в математичних моделях двигуна, які використовуються в процесі розробки двигунів і враховують точні геометричні параметри і властивості матеріалів двигуна. Проте, ці моделі настільки великі і складні, що вони, як правило, не можуть використовуватися для розрахунків в режимі реального часу. Дослідникам Siemens вдалося використати математичні методи скорочення для створіння не таких складних, але досить значущих абстрактних моделей.