Профилактическое обслуживание вращающихся машин с помощью вибрации и словосочетания: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Вращающиеся машины, такие как ветряные турбины, гидротурбины, асинхронные двигатели и т. Д., Подвержены различным видам износа и разрывов. Большинство этих неисправностей и износа вызваны аномальной вибрацией в устройстве. Эти машины часто работают в тяжелых условиях с минимальным временем простоя. Основные неисправности, которые возникают в них, следующие:

• Неравномерные радиальные и тангенциальные силы.
• Неправильное механическое поведение.
• Неисправности подшипников, стержня ротора и концевых колец при индукции короткозамкнутого ротора
• Неисправности статора двигателя и эксцентриситет воздушного зазора в роторах.

Эта неравномерная вибрация может привести к более быстрой деградации машины. Шум и могут повлиять на механические характеристики машины. Анализ вибрации машинного оборудования и профилактическое обслуживание обеспечивают подробное изучение обнаружения, локализации и диагностики неисправностей во вращающемся и совершающем возвратно-поступательное движение механизмов с использованием анализа вибрации. В этом руководстве мы будем использовать беспроводной датчик вибрации для решения этой проблемы. Эти датчики являются датчиками промышленного уровня и успешно используются во многих приложениях, таких как структурный анализ гражданской инфраструктуры, анализ вибрации ветряной турбины, анализ вибрации гидротурбины. Мы будем визуализировать и анализировать данные вибрации в Thing Speak. Здесь мы продемонстрируем следующее.

• Беспроводные датчики вибрации и температуры.
• Анализ вибрации с использованием этих датчиков.
• Сбор данных с помощью устройства беспроводного шлюза
• Отправка данных о вибрации на платформу Thing Speak IoT с помощью Thing Speak MQTT API.

Шаг 1. Технические характеристики оборудования и программного обеспечения

Спецификация программного обеспечения

• Аккаунт ThingSpeak
• IDE Arduino

Спецификация оборудования

• ESP32
• Беспроводной датчик температуры и вибрации
• Приемник Zigmo Gateway

Шаг 2: Рекомендации по проверке вибрации вращающихся машин

Как упоминалось в последнем руководстве «Анализ механической вибрации асинхронных двигателей». Существуют определенные правила, которым необходимо следовать, чтобы отделить неисправность от вибрации, идентифицирующей неисправность. Для краткости частота вращения - одна из них. Частоты скорости вращения характерны для разных неисправностей.

• 0,01 г или меньше - Отличное состояние - Машина исправна.
• 0,35 г или меньше - хорошее состояние. Машина работает нормально. Никаких действий не требуется, если машина не шумная. Это может быть ошибка эксцентриситета ротора.
• 0,75 г или более - Неровное состояние - Необходимо проверить двигатель, может ли быть неисправность эксцентриситета ротора, если машина издает слишком много шума.
• 1 г или более - очень плохое состояние - в двигателе может быть серьезная неисправность. Неисправность может быть связана с дефектом подшипника или изгибом шины. Проверьте шум и температуру
• 1,5 г или более - Уровень опасности - Требуется ремонт или замена двигателя.
• 2,5 г или более - Тяжелый уровень - Немедленно остановите оборудование.

Шаг 3: Получение значений датчика вибрации

Значения вибрации, которые мы получаем от датчиков, указаны в миллисах. Они состоят из следующих значений.

Среднеквадратичное значение - среднеквадратичные значения по всем трем осям. Пиковое значение может быть рассчитано как

от пика до пика = среднеквадратичное значение / 0,707

• Мин. Значение - минимальное значение по всем трем осям.
• Максимальные значения - от пика до пика по всем трем осям. Среднеквадратичное значение можно рассчитать по этой формуле

Среднеквадратичное значение = от пика до пика x 0,707

Раньше, когда двигатель был в хорошем состоянии, мы получали значения около 0,002 г. Но когда мы попробовали его на неисправном двигателе, мы исследовали вибрацию от 0,80 до 1,29 г. Неисправный двигатель подвергался высокому эксцентриситету ротора. Таким образом, мы можем повысить отказоустойчивость двигателя с помощью датчиков вибрации.

Шаг 4. Настройка Thing Speak

Для публикации наших значений температуры и влажности в облаке мы используем ThingSpeak MQTT API. ThingSpeak - это платформа Интернета вещей. ThingSpeak - это бесплатный веб-сервис, который позволяет собирать и хранить данные датчиков в облаке. MQTT - это распространенный протокол, используемый в системах Интернета вещей для подключения устройств и датчиков низкого уровня. MQTT используется для передачи коротких сообщений брокеру и от него. ThingSpeak недавно добавил брокера MQTT, чтобы устройства могли отправлять сообщения в ThingSpeak. Вы можете следовать процедуре настройки канала ThingSpeak из этого сообщения.

Шаг 5: Публикация ценностей в учетной записи ThingSpeak

MQTT - это архитектура публикации / подписки, которая разработана в первую очередь для подключения устройств с ограниченной пропускной способностью и мощностью по беспроводным сетям. Это простой и легкий протокол, который работает через сокеты TCP / IP или WebSockets. MQTT через WebSockets можно защитить с помощью SSL. Архитектура публикации / подписки позволяет отправлять сообщения на клиентские устройства без необходимости постоянного опроса устройства на сервере.

Клиент - это любое устройство, которое подключается к брокеру и может публиковать или подписываться на темы для доступа к информации. Тема содержит информацию о маршрутизации для брокера. Каждый клиент, который хочет отправлять сообщения, публикует их в определенной теме, и каждый клиент, который хочет получать сообщения, подписывается на определенную тему.

Публикация и подписка с помощью ThingSpeak MQTT

• Публикация в каналах каналов / "channelID" / publish / "WriteAPIKey"

• Публикация в определенной области

  каналы/

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

• Подпишитесь на поле канала

  каналы/

  "идентификатор канала" / подписка / "формат" / "ключ API"

• Подпишитесь на фид приватного канала

  каналы/

  channelID

  / subscribe / fields / "fieldNumber" / "формат"

• Подпишитесь на все поля канала. каналы /

  "channelID" /

  подписаться / поля /

  fieldNumber

  / "апики"

Шаг 6: Визуализация данных датчиков на ThingSpeak

Шаг 7. Уведомление по электронной почте для оповещения о вибрации

Мы используем апплеты IFTTT, чтобы отправлять пользователю уведомление о погоде по электронной почте в режиме реального времени. Подробнее о настройке IFTTT вы можете прочитать в этом блоге. Итак, мы реализовали это через ThingSpeak. Мы отправляем пользователю уведомление по электронной почте всякий раз, когда в машине происходит изменение температуры. По электронной почте будет отправлено уведомление «Какой прекрасный день». Каждый день около 10:00 (IST) мы будем получать уведомление по электронной почте.

Шаг 8: Общий код

Прошивку этой установки можно найти в этом репозитории GitHub.