Predicitivt underhåll av roterande maskiner med hjälp av en vibration och Thingspeak: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Roterande maskiner som vindkraftverk, hydroturbiner, induktionsmotorer etc står inför olika slitage och slitage. De flesta av dessa fel och slitage orsakas av onormala vibrationer i enheten. Dessa maskiner drivs ofta under kraftiga och med minimal stillestånd. De viktigaste felen som uppstår i dessa är följande

• Oregelbundna radiella och tangentiella krafter.
• Oregelbundet mekaniskt beteende.
• Lagerfel, rotorstång och ändringsfel vid induktion av ekorrbur
• Motorstatorfel och luftgap excentricitet i rotorer.

Dessa oregelbundna vibrationer kan resultera i snabbare nedbrytning av maskinen. Buller och kan påverka maskinens mekaniska beteende. Maskinvibrationsanalys och prediktivt underhåll ger en detaljerad undersökning av detektering, lokalisering och diagnos av fel i roterande och fram- och återgående maskiner med hjälp av vibrationsanalys. I denna instruktionsbok kommer vi att använda trådlös vibrationssensor för att övervinna detta problem. Dessa sensorer är sensorer av industriell kvalitet och har framgångsrikt använts i många applikationer som strukturanalys av civila infrastrukturer, vibrationsanalyser av vindkraftverk, vibrationsanalys av hydroturbinen. Vi kommer att visualisera och analysera vibrationsdata i Thing Speak. Här kommer vi att demonstrera följande.

• Trådlösa vibrations- och temperatursensorer.
• Vibrationsanalys med hjälp av dessa sensorer.
• Samla in data med en trådlös gateway -enhet
• Skicka vibrationsdata till Thing Speak IoT -plattformen med Thing Speak MQTT API.

Steg 1: Hårdvaru- och programvaruspecifikationer

Programvaruspecifikation

• Ett ThingSpeak -konto
• Arduino IDE

Hårdvaruspecifikation

• ESP32
• Trådlös temperatur- och vibrationssensor
• Zigmo Gateway -mottagare

Steg 2: Riktlinjer för att kontrollera vibrationer i roterande maskiner

Som nämnts i den sista instruerbara "Mekanisk vibrationsanalys av induktionsmotorer". Det finns vissa riktlinjer som måste följas för att separera felet och felidentifierande vibrationer. För den korta rotationshastighetsfrekvensen är en av dem. Rotationshastighetsfrekvenser är karakteristiska för olika fel.

• 0,01 g eller mindre - Utmärkt skick - Maskinen fungerar korrekt.
• 0,35 g eller mindre - Bra skick. Maskinen fungerar bra. Ingen åtgärd krävs om inte maskinen bullrar. Det kan finnas ett rotor excentricitetsfel.
• 0,75 g eller mer - Grovt tillstånd - Måste kontrollera motorn, det kan finnas rotor excentricitetsfel om maskinen stör för mycket.
• 1g eller mer - Mycket grovt tillstånd - Det kan vara ett allvarligt fel på en motor. Felet kan bero på lagerfel eller böjning av stången. Kontrollera bullret och temperaturen
• 1,5 g eller mer- Risknivå- Behöver reparera eller byta motor.
• 2,5 g eller mer -allvarlig nivå -stäng av maskinen omedelbart.

Steg 3: Få värden på vibrationssensorn

Vibrationsvärdena som vi får från sensorerna är i milis. Dessa består av följande värden.

RMS-värde- rotmedelvärde längs alla tre axlarna. Topp till topp-värdet kan beräknas som

topp till topp värde = RMS -värde/0,707

• Minvärde- Minsta värde längs alla tre axlarna
• Maxvärden- topp till topp värde längs alla tre axlarna. RMS -värdet kan beräknas med denna formel

RMS -värde = topp till topp -värde x 0,707

Tidigare när motorn var i gott skick fick vi värdena runt 0,002 g. Men när vi provade det på en defekt motor var vibrationerna vi undersökte cirka 0,80 g till 1,29 g. Den felaktiga motorn utsattes för hög rotor excentricitet. Så vi kan förbättra motorns feltolerans med hjälp av vibrationssensorer.

Steg 4: Konfigurera saker

För att lägga upp våra temperatur- och luftfuktighetsvärden i molnet använder vi ThingSpeak MQTT API. ThingSpeak är en IoT -plattform. ThingSpeak är en gratis webbtjänst som låter dig samla in och lagra sensordata i molnet. MQTT är ett vanligt protokoll som används i IoT-system för att ansluta enheter och sensorer på låg nivå. MQTT används för att skicka korta meddelanden till och från en mäklare. ThingSpeak har nyligen lagt till en MQTT -mäklare så att enheter kan skicka meddelanden till ThingSpeak. Du kan följa proceduren för att konfigurera ThingSpeak Channel från detta inlägg

Steg 5: Publicera värden till ThingSpeak -konto

MQTT är en publicerings-/prenumerationsarkitektur som utvecklats främst för att ansluta bandbredd och strömbegränsade enheter över trådlösa nätverk. Det är ett enkelt och lätt protokoll som körs över TCP/IP -uttag eller WebSockets. MQTT via WebSockets kan säkras med SSL. Utgivnings-/prenumerationsarkitekturen gör det möjligt att skicka meddelanden till klientenheterna utan att enheten kontinuerligt behöver polla servern.

En klient är en enhet som ansluter till mäklaren och kan publicera eller prenumerera på ämnen för att komma åt informationen. Ett ämne innehåller routningsinformation för mäklaren. Varje klient som vill skicka meddelanden publicerar dem till ett visst ämne, och varje klient som vill ta emot meddelanden prenumererar på ett visst ämne

Publicera och prenumerera med ThingSpeak MQTT

• Publicera till kanalflödeskanaler/"channelID"/publish/"WriteAPIKey"

• Publicera till ett visst område

  kanaler/

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

• Prenumerera på kanalfältet

  kanaler/

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

• Prenumerera på det privata kanalflödet

  kanaler/

  channelID

  /prenumerera/fält/"fieldNumber"/"format"

• Prenumerera på alla kanaler i en kanal. kanaler /

  "channelID"/

  prenumerera/fält/

  fieldNumber

  /"apikey"

Steg 6: Visualisera sensordata på ThingSpeak

Steg 7: E -postmeddelande för vibrationsvarning

Vi använder IFTTT-appletar för att ge väderrapport i realtid via e-post till användaren. För mer information om IFTTT -inställningar kan du gå igenom den här bloggen. Så, vi har implementerat det genom ThingSpeak. Vi skickar ett e -postmeddelande till användaren när temperaturen ändras i en maskin. Det kommer att utlösa ett e -postmeddelande "Vilken vacker dag". Varje dag runt 10:00 (IST) kommer vi att få ett e -postmeddelande

Steg 8: Övergripande kod

Den fasta programvaran för den här installationen finns i detta GitHub -arkiv