Predykcyjna konserwacja maszyn wirujących za pomocą wibracji i szczytu rzeczy: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Maszyny wirujące, takie jak turbiny wiatrowe, turbiny wodne, silniki indukcyjne itp., są narażone na różne rodzaje zużycia i rozdarcia. Większość z tych usterek i zużycia spowodowanych nienormalnymi wibracjami w urządzeniu. Maszyny te są często eksploatowane pod dużym obciążeniem i przy minimalnych przestojach. Główne usterki, które występują w nich, są następujące

• Nieregularne siły promieniowe i styczne.
• Nieregularne zachowanie mechaniczne.
• Wady łożysk, wady pręta wirnika i pierścienia końcowego w przypadku indukcji klatkowej
• Awarie stojana silnika i mimośrodowość szczeliny powietrznej w wirnikach.

Te nieregularne wibracje mogą powodować szybszą degradację maszyny. Hałas i może wpływać na mechaniczne zachowanie maszyny. Analiza drgań i konserwacja predykcyjna maszyn zapewnia szczegółowe badanie wykrywania, lokalizacji i diagnozowania usterek w maszynach wirujących i tłokowych za pomocą analizy drgań. W tej instrukcji będziemy używać bezprzewodowego czujnika wibracji, aby rozwiązać ten problem. Czujniki te są czujnikami klasy przemysłowej i zostały z powodzeniem wdrożone w wielu zastosowaniach, takich jak analiza strukturalna infrastruktury cywilnej, analiza drgań turbiny wiatrowej, analiza drgań turbiny wodnej. Będziemy wizualizować i analizować dane dotyczące wibracji w Thing Speak. Tutaj zademonstrujemy, co następuje.

• Bezprzewodowe czujniki wibracji i temperatury.
• Analiza drgań za pomocą tych czujników.
• Zbieranie danych za pomocą bramy bezprzewodowej
• Wysyłanie danych o wibracjach do platformy IoT Thing Speak za pomocą Thing Speak MQTT API.

Krok 1: Specyfikacje sprzętu i oprogramowania

Specyfikacja oprogramowania

• Konto ThingSpeak
• IDE Arduino

Specyfikacja sprzętu

• ESP32
• Bezprzewodowy czujnik temperatury i wibracji
• Odbiornik bramy Zigmo

Krok 2: Wskazówki dotyczące sprawdzania wibracji w maszynach wirujących

Jak wspomniano w ostatniej instrukcji „Analiza drgań mechanicznych silników indukcyjnych”. Istnieją pewne wytyczne, których należy przestrzegać, aby oddzielić usterkę od wibracji identyfikującej usterkę. Jedną z nich jest bowiem częstotliwość prędkości obrotowej. Częstotliwości prędkości obrotowej są charakterystyczne dla różnych usterek.

• 0,01g lub mniej - Stan doskonały - Maszyna działa prawidłowo.
• 0,35 g lub mniej - Stan dobry. Maszyna działa bez zarzutu. Nie jest wymagane żadne działanie, chyba że maszyna jest głośna. Może wystąpić błąd mimośrodowości wirnika.
• 0,75 g lub więcej - Trudny stan - Należy sprawdzić silnik, ponieważ może wystąpić błąd mimośrodowości wirnika, jeśli maszyna robi zbyt dużo hałasu.
• 1g lub więcej - Bardzo trudny stan - Może wystąpić poważna usterka silnika. Usterka może być spowodowana uszkodzeniem łożyska lub wygięciem pręta. Sprawdź hałas i temperaturę
• 1,5 g lub więcej- Poziom zagrożenia- Konieczność naprawy lub wymiany silnika.
• 2,5 g lub więcej - Poważny poziom - Natychmiast wyłączyć maszynę.

Krok 3: Uzyskanie wartości czujnika wibracji

Wartości drgań jakie otrzymujemy z czujników są w milisach. Składają się na nie następujące wartości.

Wartość RMS - pierwiastek średnich wartości kwadratowych na wszystkich trzech osiach. Wartość od szczytu do szczytu można obliczyć jako

wartość szczytowa do szczytu = wartość RMS/0,707

• Minimalna wartość- Minimalna wartość na wszystkich trzech osiach
• Wartości maksymalne – wartości od szczytu do szczytu na wszystkich trzech osiach. Wartość RMS można obliczyć za pomocą tego wzoru

Wartość RMS = wartość międzyszczytowa x 0,707

Wcześniej, gdy silnik był w dobrym stanie, osiągnęliśmy wartości około 0,002g. Ale kiedy wypróbowaliśmy go na wadliwym silniku, zbadane przez nas wibracje wyniosły około 0,80 g do 1,29 g. Wadliwy silnik był narażony na dużą mimośrodowość wirnika. Tak więc możemy poprawić odporność na uszkodzenia silnika za pomocą czujników drgań.

Krok 4: Konfiguracja Thing Speak

Do publikowania naszych wartości temperatury i wilgotności w chmurze używamy ThingSpeak MQTT API. ThingSpeak to platforma IoT. ThingSpeak to bezpłatna usługa internetowa, która umożliwia zbieranie i przechowywanie danych z czujników w chmurze. MQTT to powszechny protokół używany w systemach IoT do łączenia urządzeń i czujników niskiego poziomu. MQTT służy do przekazywania krótkich wiadomości do i od brokera. ThingSpeak niedawno dodał brokera MQTT, aby urządzenia mogły wysyłać wiadomości do ThingSpeak. Możesz postępować zgodnie z procedurą, aby skonfigurować kanał ThingSpeak z tego postu

Krok 5: Publikowanie wartości na koncie ThingSpeak

MQTT to architektura publikowania/subskrybowania, która została opracowana głównie w celu łączenia urządzeń o ograniczonej przepustowości i mocy w sieciach bezprzewodowych. Jest to prosty i lekki protokół, który działa przez gniazda TCP/IP lub WebSockets. MQTT przez WebSockets można zabezpieczyć za pomocą SSL. Architektura publikowania/subskrybowania umożliwia wypychanie komunikatów do urządzeń klienckich bez konieczności ciągłego odpytywania przez urządzenie serwera.

Klient to dowolne urządzenie, które łączy się z brokerem i może publikować lub subskrybować tematy w celu uzyskania dostępu do informacji. Temat zawiera informacje o routingu dla brokera. Każdy klient, który chce wysyłać wiadomości, publikuje je w określonym temacie, a każdy klient, który chce otrzymywać wiadomości, subskrybuje określony temat

Publikuj i subskrybuj za pomocą ThingSpeak MQTT

• Publikowanie w kanałach kanałów/"ID kanału" /publish/"WriteAPIKey"

• Publikowanie w określonym polu

  kanały/

  "IDKanału" /publish/fields/"fieldNumber" /"fieldNumber"

• Subskrybuj pole kanału

  kanały/

  "IDKanału" /subscribe/ "format" /"Klucz API"

• Subskrybuj kanał prywatny

  kanały/

  ID kanału

  /subscribe/fields/"numer_pola" /"format"

• Subskrybuj wszystkie pola kanału. kanały /

  "ID kanału"/

  subskrybuj/pola/

  numer pola

  /"Klucz API"

Krok 6: Wizualizacja danych z czujnika w ThingSpeak

Krok 7: Powiadomienie e-mail o alarmie wibracyjnym

Używamy apletów IFTTT, aby w czasie rzeczywistym wysyłać użytkownikowi powiadomienia e-mail z raportem o pogodzie. Więcej informacji na temat konfiguracji IFTTT można znaleźć na tym blogu. Tak więc wdrożyliśmy to za pośrednictwem ThingSpeak. Wysyłamy powiadomienie e-mail do użytkownika za każdym razem, gdy nastąpi zmiana temperatury w maszynie. Uruchomi to powiadomienie e-mail „Jaki piękny dzień”. Codziennie około godziny 10:00 (IST) będziemy otrzymywać powiadomienia e-mail

Krok 8: Ogólny kod

Oprogramowanie układowe tej konfiguracji można znaleźć w tym repozytorium GitHub