Προληπτική συντήρηση περιστρεφόμενων μηχανών με χρήση δόνησης και Thingspeak: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Περιστρεφόμενες μηχανές όπως ανεμογεννήτριες, υδροστρόβιλοι, επαγωγικοί κινητήρες κλπ αντιμετωπίζουν διαφορετικό είδος φθοράς. Τα περισσότερα από αυτά τα σφάλματα και η φθορά που προκαλούνται από τους ανώμαλους κραδασμούς στη συσκευή. Αυτά τα μηχανήματα λειτουργούν συχνά κάτω από βαριά καθήκοντα και με ελάχιστο χρόνο διακοπής λειτουργίας. Τα κυριότερα σφάλματα που εμφανίζονται σε αυτά είναι τα ακόλουθα

• Ακανόνιστες ακτινικές και εφαπτομενικές δυνάμεις.
• Ακανόνιστη μηχανική συμπεριφορά.
• Βλάβες ρουλεμάν, ράβδος ρότορα και βλάβες τελικού δακτυλίου σε περίπτωση επαγωγής κλουβιού σκίουρου
• Βλάβες στάτη κινητήρα και εκκεντρικότητα διακένου αέρα στους ρότορες.

Αυτοί οι ακανόνιστοι κραδασμοί μπορούν να οδηγήσουν σε ταχύτερη υποβάθμιση του μηχανήματος. Θόρυβος και μπορεί να επηρεάσουν τη μηχανική συμπεριφορά του μηχανήματος. Η Ανάλυση Δονήσεων Μηχανήματος και η Προγνωστική Συντήρηση παρέχουν μια λεπτομερή εξέταση της ανίχνευσης, της θέσης και της διάγνωσης βλαβών σε περιστρεφόμενα και παλινδρομικά μηχανήματα χρησιμοποιώντας ανάλυση κραδασμών. Σε αυτό το Instructable θα χρησιμοποιήσουμε τον Ασύρματο αισθητήρα δόνησης για να ξεπεράσουμε αυτό το πρόβλημα. Αυτοί οι αισθητήρες είναι αισθητήρες βιομηχανικής ποιότητας και έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία σε πολλές εφαρμογές όπως δομική ανάλυση πολιτικών υποδομών, ανάλυση κραδασμών ανεμογεννήτριας, ανάλυση κραδασμών υδροστρόβιλου. Θα οπτικοποιήσουμε και θα αναλύσουμε τα δεδομένα δόνησης στο Thing Speak. Εδώ θα δείξουμε τα εξής.

• Ασύρματοι αισθητήρες δόνησης και θερμοκρασίας.
• Ανάλυση δόνησης χρησιμοποιώντας αυτούς τους αισθητήρες.
• Συλλογή δεδομένων χρησιμοποιώντας ασύρματη συσκευή πύλης
• Αποστολή δεδομένων δόνησης στην πλατφόρμα Thing Speak IoT χρησιμοποιώντας Thing Speak MQTT API.

Βήμα 1: Προδιαγραφές υλικού και λογισμικού

Προδιαγραφές λογισμικού

• Ένας λογαριασμός ThingSpeak
• Arduino IDE

Προδιαγραφή υλικού

• ESP32
• Ασύρματος αισθητήρας θερμοκρασίας και δόνησης
• Δέκτης Zigmo Gateway

Βήμα 2: Οδηγίες για τον έλεγχο της δόνησης στα περιστρεφόμενα μηχανήματα

Όπως αναφέρθηκε στην τελευταία διδάσκουσα "Ανάλυση μηχανικής δόνησης επαγωγικών κινητήρων". Υπάρχουν ορισμένες κατευθυντήριες γραμμές που πρέπει να ακολουθούνται για τον διαχωρισμό των κραδασμών που προσδιορίζουν το σφάλμα και το σφάλμα. Για τη σύντομη ταχύτητα περιστροφής η συχνότητα είναι μία από αυτές. Οι συχνότητες ταχύτητας περιστροφής είναι χαρακτηριστικές για διαφορετικά σφάλματα.

• 0,01g ή λιγότερο - Άριστη κατάσταση - Το μηχάνημα λειτουργεί σωστά.
• 0,35g ή λιγότερο - σε καλή κατάσταση. Το μηχάνημα λειτουργεί κανονικά. Δεν απαιτείται καμία ενέργεια εκτός εάν το μηχάνημα είναι θορυβώδες. Μπορεί να υπάρχει σφάλμα εκκεντρικότητας ρότορα.
• 0,75 g ή περισσότερο - Τραχύς όρος - Πρέπει να ελέγξετε τον κινητήρα, μπορεί να υπάρχει σφάλμα εκκεντρικότητας του ρότορα εάν το μηχάνημα κάνει πολύ θόρυβο.
• 1g ή περισσότερο - Πολύ τραχιά κατάσταση - Μπορεί να υπάρχει σοβαρό σφάλμα σε έναν κινητήρα. Το σφάλμα μπορεί να οφείλεται σε σφάλμα ρουλεμάν ή κάμψη της ράβδου. Ελέγξτε για θόρυβο και θερμοκρασία
• 1,5g ή περισσότερο- Επίπεδο κινδύνου- Ανάγκη επισκευής ή αλλαγής του κινητήρα.
• 2,5 g ή περισσότερο -Σοβαρό επίπεδο -Κλείστε αμέσως το μηχάνημα.

Βήμα 3: Λήψη των τιμών του αισθητήρα δόνησης

Οι τιμές δόνησης που λαμβάνουμε από τους αισθητήρες είναι σε χιλιοστά. Αυτά αποτελούνται από τις ακόλουθες τιμές.

Τιμή RMS- μέση τετραγωνική τιμή και στους τρεις άξονες. Η τιμή κορυφής σε κορυφή μπορεί να υπολογιστεί ως

τιμή κορυφής σε κορυφή = τιμή RMS/0,707

• Ελάχιστη τιμή- Ελάχιστη τιμή και στους τρεις άξονες
• Μέγιστες τιμές- τιμή κορυφής σε κορυφή και στους τρεις άξονες. Η τιμή RMS μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο

Τιμή RMS = τιμή κορυφής σε κορυφή x 0,707

Νωρίτερα όταν ο κινητήρας ήταν σε καλή κατάσταση πήραμε τις τιμές γύρω στα 0,002g. Αλλά όταν το δοκιμάσαμε σε ελαττωματικό κινητήρα, η δόνηση που εξετάσαμε ήταν περίπου 0,80g έως 1,29g. Ο ελαττωματικός κινητήρας υποβλήθηκε σε υψηλή εκκεντρικότητα του ρότορα. Έτσι, μπορούμε να βελτιώσουμε την ανοχή σε σφάλματα του κινητήρα χρησιμοποιώντας τους αισθητήρες δόνησης.

Βήμα 4: Ρύθμιση του Thing Speak

Για την ανάρτηση των τιμών θερμοκρασίας και υγρασίας στο cloud χρησιμοποιούμε το ThingSpeak MQTT API. Το ThingSpeak είναι μια πλατφόρμα IoT. Το ThingSpeak είναι μια δωρεάν διαδικτυακή υπηρεσία που σας επιτρέπει να συλλέγετε και να αποθηκεύετε δεδομένα αισθητήρων στο cloud. Το MQTT είναι ένα κοινό πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται σε συστήματα IoT για τη σύνδεση συσκευών και αισθητήρων χαμηλού επιπέδου. Το MQTT χρησιμοποιείται για τη μετάδοση σύντομων μηνυμάτων από και προς έναν μεσίτη. Το ThingSpeak πρόσθεσε πρόσφατα έναν μεσίτη MQTT, ώστε οι συσκευές να μπορούν να στέλνουν μηνύματα στο ThingSpeak. Μπορείτε να ακολουθήσετε τη διαδικασία για τη ρύθμιση του ThingSpeak Channel από αυτήν την ανάρτηση

Βήμα 5: Δημοσίευση αξιών σε λογαριασμό ThingSpeak

Το MQTT είναι μια αρχιτεκτονική δημοσίευσης/εγγραφής που έχει αναπτυχθεί κυρίως για τη σύνδεση εύρους ζώνης και συσκευών περιορισμένης ισχύος μέσω ασύρματων δικτύων. Είναι ένα απλό και ελαφρύ πρωτόκολλο που τρέχει σε υποδοχές TCP/IP ή WebSockets. Το MQTT μέσω WebSockets μπορεί να ασφαλιστεί με SSL. Η αρχιτεκτονική δημοσίευσης/εγγραφής επιτρέπει την προώθηση των μηνυμάτων στις συσκευές -πελάτες χωρίς να χρειάζεται η συσκευή να κάνει συνεχόμενη δημοσκόπηση του διακομιστή.

Πελάτης είναι κάθε συσκευή που συνδέεται με τον μεσίτη και μπορεί να δημοσιεύσει ή να εγγραφεί σε θέματα για πρόσβαση στις πληροφορίες. Ένα θέμα περιέχει τις πληροφορίες δρομολόγησης για τον μεσίτη. Κάθε πελάτης που θέλει να στείλει μηνύματα τα δημοσιεύει σε ένα συγκεκριμένο θέμα και κάθε πελάτης που θέλει να λαμβάνει μηνύματα εγγράφεται σε ένα συγκεκριμένο θέμα

Δημοσιεύστε και εγγραφείτε χρησιμοποιώντας το ThingSpeak MQTT

• Δημοσίευση σε κανάλια ροής καναλιών/"channelID"/δημοσίευση/"WriteAPIKey"

• Δημοσίευση σε συγκεκριμένο τομέα

  κανάλια/

  "channelID" /δημοσίευση /πεδία /"fieldNumber" /"fieldNumber"

• Εγγραφείτε στο πεδίο του καναλιού

  κανάλια/

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

• Εγγραφείτε στη ροή του ιδιωτικού καναλιού

  κανάλια/

  channelID

  /εγγραφή/πεδία/"fieldNumber"/"format"

• Εγγραφείτε σε όλα τα πεδία ενός καναλιού. κανάλια /

  "channelID"/

  εγγραφείτε/πεδία/

  fieldNumber

  /"apikey"

Βήμα 6: Οπτικοποίηση των δεδομένων αισθητήρα στο ThingSpeak

Βήμα 7: Ειδοποίηση μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου για ειδοποίηση δόνησης

Χρησιμοποιούμε μικροεφαρμογές IFTTT για να δίνουμε ειδοποίηση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου σε πραγματικό χρόνο στον χρήστη. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη ρύθμιση του IFTTT, μπορείτε να επισκεφθείτε αυτό το ιστολόγιο. Έτσι, το εφαρμόσαμε μέσω του ThingSpeak. Στέλνουμε μια ειδοποίηση μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στον χρήστη κάθε φορά που συμβαίνει η αλλαγή θερμοκρασίας σε ένα μηχάνημα. Θα ενεργοποιήσει μια ειδοποίηση μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου "Τι όμορφη μέρα". Κάθε μέρα γύρω στις 10:00 π.μ. (IST) θα λαμβάνουμε μια ειδοποίηση μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου

Βήμα 8: Συνολικός κώδικας

Το υλικολογισμικό αυτής της ρύθμισης μπορεί να βρεθεί σε αυτό το αποθετήριο GitHub