Voorspellend onderhoud van roterende machines met behulp van een trilling en Thingspeak - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Roterende machines zoals windturbines, hydroturbines, inductiemotoren enz. hebben te maken met verschillende soorten slijtage. De meeste van deze fouten en slijtage worden veroorzaakt door de abnormale trillingen in het apparaat. Deze machines worden vaak zwaar belast en met minimale uitvaltijd. De belangrijkste fouten die hierin voorkomen, zijn de volgende:

• Onregelmatige radiale en tangentiële krachten.
• Onregelmatig mechanisch gedrag.
• Lagerfouten, rotorstaaf- en eindringfouten bij eekhoornkooi-inductie
• Motorstatorfouten en excentriciteit van de luchtspleet in rotoren.

Deze onregelmatige trillingen kunnen resulteren in een snellere degradatie van de machine. Lawaai en kunnen het mechanische gedrag van de machine beïnvloeden. Trillingsanalyse en voorspellend onderhoud van machines biedt een gedetailleerd onderzoek van de detectie, locatie en diagnose van fouten in roterende en heen en weer bewegende machines met behulp van trillingsanalyse. In deze Instructable zullen we Wireless Vibration Sensor gebruiken om dit probleem op te lossen. Deze sensoren zijn sensoren van industriële kwaliteit en zijn met succes ingezet in veel toepassingen, zoals structurele analyse van civiele infrastructuren, trillingsanalyse van windturbines, trillingsanalyse van de hydroturbine. We visualiseren en analyseren de trillingsgegevens in Thing Speak. Hier zullen we het volgende demonstreren.

• Draadloze trillings- en temperatuursensoren.
• Trillingsanalyse met behulp van deze sensoren.
• De gegevens verzamelen met behulp van een draadloos gateway-apparaat
• Trillingsgegevens verzenden naar het Thing Speak IoT-platform met behulp van de Thing Speak MQTT API.

Stap 1: Hardware- en softwarespecificaties

Softwarespecificatie:

• Een ThingSpeak-account
• Arduino IDE

Hardwarespecificatie:

• ESP32
• Draadloze temperatuur- en trillingssensor
• Zigmo Gateway-ontvanger

Stap 2: Richtlijnen om trillingen in de roterende machines te controleren

Zoals vermeld in de laatste instructable "Mechanische trillingsanalyse van inductiemotoren". Er zijn bepaalde richtlijnen die gevolgd moeten worden om de fout- en foutidentificerende trillingen te scheiden. Voor het korte toerental is frequentie er een van. Rotatiesnelheidsfrequenties zijn kenmerkend voor verschillende fouten.

• 0,01 g of minder - Uitstekende staat - De machine werkt naar behoren.
• 0,35 g of minder - In goede staat. De automaat werkt prima. Geen actie vereist, tenzij de machine luidruchtig is. Er kan een rotor-excentriciteitsfout zijn.
• 0,75 g of meer - Ruwe staat - Moet de motor controleren, er kan een rotor-excentriciteitsfout zijn als de machine te veel geluid maakt.
• 1g of meer - Zeer slechte staat - Er kan een ernstige storing in een motor zijn. De fout kan te wijten zijn aan een lagerfout of het buigen van de staaf. Controleer op het geluid en de temperatuur
• 1,5 g of meer- Gevarenniveau- Noodzaak om de motor te repareren of te vervangen.
• 2,5 g of meer - Ernstig niveau - Schakel de machine onmiddellijk uit.

Stap 3: De trillingssensorwaarden verkrijgen

De trillingswaarden die we van de sensoren krijgen, zijn in mili's. Deze bestaan uit de volgende waarden.

RMS-waarde - gemiddelde kwadratische waarden langs alle drie de assen. De piek-tot-piekwaarde kan worden berekend als:

piek tot piekwaarde = RMS-waarde/0.707

• Min waarde- Minimum waarde langs alle drie de assen
• Max waarden - piek tot piekwaarde langs alle drie de assen. De RMS-waarde kan worden berekend met behulp van deze formule:

RMS-waarde = piek tot piekwaarde x 0,707

Eerder, toen de motor in goede staat was, kregen we de waarden rond de 0,002 g. Maar toen we het op een defecte motor probeerden, was de trilling die we onderzochten ongeveer 0,80 g tot 1,29 g. De defecte motor werd onderworpen aan een hoge excentriciteit van de rotor. We kunnen dus de fouttolerantie van de motor verbeteren met behulp van de trillingssensoren.

Stap 4: Thing Speak instellen

Voor het plaatsen van onze temperatuur- en vochtigheidswaarden in de cloud gebruiken we ThingSpeak MQTT API. ThingSpeak is een IoT-platform. ThingSpeak is een gratis webservice waarmee u sensorgegevens in de cloud kunt verzamelen en opslaan. MQTT is een veelgebruikt protocol dat in IoT-systemen wordt gebruikt om apparaten en sensoren op een laag niveau met elkaar te verbinden. MQTT wordt gebruikt om korte berichten van en naar een makelaar door te geven. ThingSpeak heeft onlangs een MQTT-broker toegevoegd, zodat apparaten berichten naar ThingSpeak kunnen sturen. Je kunt de procedure volgen om ThingSpeak Channel in te stellen vanuit dit bericht

Stap 5: Waarden publiceren naar ThingSpeak-account

MQTT is een publiceer/abonneer-architectuur die voornamelijk is ontwikkeld om bandbreedte en stroombeperkte apparaten via draadloze netwerken te verbinden. Het is een eenvoudig en lichtgewicht protocol dat over TCP/IP-sockets of WebSockets loopt. MQTT via WebSockets kan worden beveiligd met SSL. Dankzij de architectuur voor publiceren/abonneren kunnen berichten naar de clientapparaten worden gepusht zonder dat het apparaat continu de server hoeft te pollen.

Een client is elk apparaat dat verbinding maakt met de broker en onderwerpen kan publiceren of erop kunnen abonneren om toegang te krijgen tot de informatie. Een onderwerp bevat de routeringsinformatie voor de makelaar. Elke klant die berichten wil verzenden, publiceert ze naar een bepaald onderwerp, en elke klant die berichten wil ontvangen, abonneert zich op een bepaald onderwerp

Publiceren en abonneren met ThingSpeak MQTT

• Publiceren naar kanaalfeedkanalen/"channelID" /publish/"WriteAPIKey"

• Publiceren naar een bepaald veld

  kanalen/

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

• Abonneer je op het kanaalveld

  kanalen/

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

• Abonneer je op de privékanaalfeed

  kanalen/

  Kanaal Nr

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

• Abonneer je op alle velden van een kanaal. kanalen /

  "Kanaal Nr"/

  inschrijven/velden/

  veldnummer

  /"API sleutel"

Stap 6: De sensorgegevens visualiseren op ThingSpeak

Stap 7: E-mailmelding voor trillingswaarschuwing

We gebruiken IFTTT-applets om realtime weerberichten per e-mail aan de gebruiker te geven. Voor meer informatie over IFTTT-configuratie kunt u deze blog raadplegen. We hebben het dus geïmplementeerd via ThingSpeak. We sturen een e-mailmelding naar de gebruiker wanneer de temperatuurverandering zich voordoet in een machine. Het zal een e-mailmelding activeren "Wat een mooie dag". Elke dag rond 10:00 uur (IST) krijgen we een e-mailmelding

Stap 8: Algemene code

De firmware van deze setup is te vinden in deze GitHub-repository