Prediktívna údržba rotujúcich strojov pomocou vibrácií a špičky: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Rotačné stroje, ako sú veterné turbíny, vodné turbíny, indukčné motory atď., Čelia rôznym druhom opotrebenia a roztrhnutia. Väčšina týchto chýb a opotrebovania sú spôsobené abnormálnymi vibráciami v zariadení. Tieto stroje sú často prevádzkované v ťažkých podmienkach a s minimálnymi prestojmi. Nasledujú hlavné chyby, ktoré sa v nich vyskytujú

• Nepravidelné radiálne a tangenciálne sily.
• Nepravidelné mechanické správanie.
• Poruchy ložísk, chyby rotora a koncového krúžku v prípade indukcie klietky vo veveričke
• Poruchy statora motora a excentricita vzduchovej medzery v rotoroch.

Tieto nepravidelné vibrácie môžu viesť k rýchlejšej degradácii stroja. Hluk a môže ovplyvniť mechanické správanie stroja. Analýza vibrácií strojov a prediktívna údržba poskytuje podrobné vyšetrenie detekcie, umiestnenia a diagnostiky porúch na rotujúcich a vratných strojoch pomocou vibračnej analýzy. V tomto návode použijeme na vyriešenie tohto problému bezdrôtový snímač vibrácií. Tieto snímače sú snímače priemyselnej kvality a boli úspešne nasadené v mnohých aplikáciách, ako je štrukturálna analýza občianskej infraštruktúry, vibračná analýza veternej turbíny, vibračná analýza vodnej turbíny. V programe Thing Speak budeme vizualizovať a analyzovať údaje o vibráciách. Tu budeme demonštrovať nasledujúce.

• Bezdrôtové snímače vibrácií a teploty.
• Analýza vibrácií pomocou týchto senzorov.
• Zhromažďovanie údajov pomocou zariadenia s bezdrôtovou bránou
• Odosielanie vibračných údajov na platformu Thing Speak IoT pomocou rozhrania Thing Speak MQTT API.

Krok 1: Špecifikácia hardvéru a softvéru

Špecifikácia softvéru

• Účet ThingSpeak
• Arduino IDE

Špecifikácia hardvéru

• ESP32
• Bezdrôtový snímač teploty a vibrácií
• Prijímač brány Zigmo

Krok 2: Pokyny na kontrolu vibrácií v rotujúcich strojoch

Ako je uvedené v poslednom pokyne „Mechanická vibračná analýza indukčných motorov“. Aby sa oddelila chyba a vibrácie identifikujúce poruchu, je potrebné dodržiavať určité pokyny. Stručne povedané, frekvencia otáčok je jednou z nich. Frekvencie otáčok sú charakteristické pre rôzne poruchy.

• 0,01 g alebo menej - Vynikajúci stav - Zariadenie funguje správne.
• 0,35 g alebo menej - dobrý stav. Stroj funguje dobre. Nevyžadujú sa žiadne opatrenia, pokiaľ stroj nie je hlučný. Môže dôjsť k poruche excentricity rotora.
• 0,75 g alebo viac - drsný stav - potreba skontrolovať motor, v prípade, že stroj vydáva príliš veľký hluk, môže dôjsť k poruche excentricity rotora.
• 1 g alebo viac - Veľmi drsný stav - V motore môže byť vážna chyba. Chyba môže byť spôsobená poruchou ložiska alebo ohnutím lišty. Skontrolujte hluk a teplotu
• 1,5 g alebo viac- Úroveň nebezpečenstva- Je potrebná oprava alebo výmena motora.
• 2,5 g alebo viac -závažná úroveň -strojové zariadenie ihneď vypnite.

Krok 3: Získanie hodnôt senzora vibrácií

Hodnoty vibrácií, ktoré získavame zo senzorov, sú v miliskách. Tieto pozostávajú z nasledujúcich hodnôt.

Hodnota RMS- stredné priemerné štvorcové hodnoty pozdĺž všetkých troch osí. Špičkovú až špičkovú hodnotu je možné vypočítať ako

hodnota peak to peak = hodnota RMS/0,707

• Minimálna hodnota- minimálna hodnota pozdĺž všetkých troch osí
• Maximálne hodnoty- špičková hodnota medzi všetkými tromi osami. RMS hodnotu je možné vypočítať pomocou tohto vzorca

RMS hodnota = hodnota špička -špička x 0,707

Predtým, keď bol motor v dobrom stave, sme dostali hodnoty okolo 0,002 g. Keď sme to však vyskúšali na chybnom motore, skúmali sme vibrácie asi 0,80 g až 1,29 g. Chybný motor bol vystavený vysokej excentricite rotora. Vďaka vibračným senzorom teda môžeme zlepšiť odolnosť motora voči poruchám.

Krok 4: Nastavenie Tho Speak

Na odosielanie našich hodnôt teploty a vlhkosti do cloudu používame ThingSpeak MQTT API. ThingSpeak je platforma IoT. ThingSpeak je bezplatná webová služba, ktorá vám umožňuje zbierať a ukladať údaje senzorov v cloude. MQTT je bežný protokol používaný v systémoch IoT na pripojenie zariadení a senzorov nízkej úrovne. MQTT sa používa na odosielanie krátkych správ brokerovi a od neho. ThingSpeak nedávno pridal brokera MQTT, aby zariadenia mohli odosielať správy do ThingSpeak. Z tohto príspevku môžete postupovať podľa pokynov na nastavenie kanála ThingSpeak

Krok 5: Publikovanie hodnôt na účte ThingSpeak

MQTT je architektúra publikovania/prihlásenia na odber, ktorá je vyvinutá predovšetkým na pripojenie zariadení s obmedzenou šírkou pásma a obmedzeným výkonom prostredníctvom bezdrôtových sietí. Je to jednoduchý a ľahký protokol, ktorý beží cez sokety TCP/IP alebo WebSockets. MQTT cez WebSocket môže byť zabezpečený pomocou SSL. Architektúra publikovania/predplatného umožňuje odosielanie správ na klientske zariadenia bez toho, aby zariadenie potrebovalo nepretržite dotazovať server.

Klient je akékoľvek zariadenie, ktoré sa pripája k maklérovi a môže publikovať témy alebo sa prihlásiť na odber tém na prístup k informáciám. Téma obsahuje informácie o smerovaní pre makléra. Každý klient, ktorý chce odosielať správy, ich publikuje na určitú tému a každý klient, ktorý chce dostávať správy, sa prihlási na určitú tému.

Publikujte a prihláste sa na odber pomocou ThingSpeak MQTT

• Publikovanie do kanálov kanála/„channelID“/publikovať/„WriteAPIKey“

• Publikovanie v konkrétnom poli

  kanály/

  "channelID" /publish /fields /"fieldNumber" /"fieldNumber"

• Prihláste sa na odber poľa kanála

  kanály/

  "channelID" /subscribe /"format" /"APIKey"

• Prihláste sa na odber kanála súkromného kanála

  kanály/

  channelID

  /subscribe/fields/"fieldNumber"/"format"

• Prihláste sa na odber všetkých polí kanála. kanály /

  "channelID"/

  prihlásiť sa na odber/polia/

  fieldNumber

  /"apikey"

Krok 6: Vizualizácia údajov senzora na ThingSpeak

Krok 7: E -mailové upozornenie na vibračné upozornenie

Používame aplety IFTTT na odosielanie e-mailových upozornení na správy o počasí v reálnom čase používateľovi. Viac informácií o nastavení IFTTT nájdete v tomto blogu. Implementovali sme to teda prostredníctvom ThingSpeak. E -mailové upozornenie zasielame používateľovi vždy, keď dôjde k zmene teploty v zariadení. Spustí sa e -mailové upozornenie „Aký krásny deň“. Každý deň okolo 10:00 (IST) dostaneme e -mailové upozornenie

Krok 8: Celkový kód

Firmvér tohto nastavenia nájdete v tomto úložisku GitHub