การบำรุงรักษาเครื่องหมุนล่วงหน้าโดยใช้การสั่นสะเทือนและ Thingspeak: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

เครื่องหมุนเช่นกังหันลม กังหันน้ำ มอเตอร์เหนี่ยวนำ ฯลฯ ต้องเผชิญกับการสึกหรอและการฉีกขาดที่แตกต่างกัน ข้อบกพร่องและการสึกหรอส่วนใหญ่เหล่านี้เกิดจากการสั่นสะเทือนที่ผิดปกติในอุปกรณ์ เครื่องเหล่านี้มักจะทำงานภายใต้งานหนักและมีเวลาหยุดทำงานน้อยที่สุด ข้อบกพร่องหลักที่เกิดขึ้นในสิ่งเหล่านี้มีดังต่อไปนี้

• แรงในแนวรัศมีและแนวแกนที่ไม่สม่ำเสมอ
• พฤติกรรมทางกลที่ไม่สม่ำเสมอ
• ความผิดพลาดของแบริ่ง แถบโรเตอร์ และความผิดพลาดของวงแหวนปลายในกรณีที่มีการเหนี่ยวนำกรงกระรอก
• ความผิดพลาดของมอเตอร์สเตเตอร์และความเยื้องศูนย์ของช่องว่างอากาศในโรเตอร์

การสั่นสะเทือนที่ไม่สม่ำเสมอเหล่านี้อาจทำให้เครื่องเสื่อมสภาพเร็วขึ้น เสียงรบกวนและอาจส่งผลต่อพฤติกรรมทางกลของเครื่อง การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนของเครื่องจักรและการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ให้การตรวจสอบโดยละเอียดของการตรวจจับ ตำแหน่ง และการวินิจฉัยข้อผิดพลาดในเครื่องจักรที่หมุนและยื่นหมูยื่นแมวโดยใช้การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ในคำแนะนำนี้ เราจะใช้ Wireless Vibration Sensor เพื่อแก้ปัญหานี้ เซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นเซ็นเซอร์ระดับอุตสาหกรรมและได้รับการปรับใช้อย่างประสบความสำเร็จในการใช้งานหลายอย่าง เช่น การวิเคราะห์โครงสร้างของโครงสร้างพื้นฐานทางแพ่ง การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนของกังหันลม การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนของกังหันน้ำ เราจะสร้างภาพและวิเคราะห์ข้อมูลการสั่นใน Thing Speak ที่นี่เราจะสาธิตสิ่งต่อไปนี้

• เซนเซอร์ตรวจจับการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิแบบไร้สาย
• การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนโดยใช้เซนเซอร์เหล่านี้
• การรวบรวมข้อมูลโดยใช้อุปกรณ์เกตเวย์ไร้สาย
• กำลังส่งข้อมูลการสั่นสะเทือนไปยังแพลตฟอร์ม Thing Speak IoT โดยใช้ Thing Speak MQTT API

ขั้นตอนที่ 1: ข้อมูลจำเพาะของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์

ข้อกำหนดซอฟต์แวร์

• บัญชี ThingSpeak
• Arduino IDE

ข้อกำหนดฮาร์ดแวร์

• ESP32
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิและการสั่นสะเทือนแบบไร้สาย
• ตัวรับ Zigmo Gateway

ขั้นตอนที่ 2: แนวทางตรวจสอบการสั่นในเครื่องหมุน

ดังที่กล่าวไว้ในคำแนะนำล่าสุด " การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ " มีแนวทางบางอย่างที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อแยกความผิดปกติและความผิดปกติที่ระบุการสั่นสะเทือน สำหรับความถี่ความเร็วในการหมุนสั้น ๆ ก็เป็นหนึ่งในนั้น ความถี่ความเร็วในการหมุนเป็นลักษณะของความผิดปกติที่แตกต่างกัน

• 0.01g หรือน้อยกว่า - สภาพดีเยี่ยม - เครื่องทำงานปกติ
• 0.35g หรือน้อยกว่า - สภาพดี เครื่องทำงานได้ดี ไม่ต้องดำเนินการใดๆ เว้นแต่เครื่องจะมีเสียงดัง อาจมีความผิดเพี้ยนของโรเตอร์
• 0.75g ขึ้นไป - สภาพหยาบ- ต้องตรวจสอบมอเตอร์ว่าอาจมีความผิดเพี้ยนของโรเตอร์หากเครื่องส่งเสียงดังมากเกินไป
• 1g ขึ้นไป - สภาพที่หยาบมาก - มอเตอร์อาจมีความผิดปกติอย่างร้ายแรง ข้อผิดพลาดอาจเกิดจากความผิดพลาดของแบริ่งหรือการดัดของแถบ ตรวจสอบเสียงและอุณหภูมิ
• 1.5g หรือมากกว่า- ระดับอันตราย- ต้องซ่อมแซมหรือเปลี่ยนมอเตอร์
• 2.5g หรือมากกว่า -ระดับรุนแรง-ปิดเครื่องทันที

ขั้นตอนที่ 3: รับค่าเซ็นเซอร์สั่นสะเทือน

ค่าการสั่นสะเทือนที่เราได้รับจากเซ็นเซอร์อยู่ในหน่วยมิลลิวินาที เหล่านี้ประกอบด้วยค่าต่อไปนี้

ค่า RMS- ค่ารูทหมายถึงค่ากำลังสองตามทั้งสามแกน ค่าสูงสุดถึงค่าสูงสุดสามารถคำนวณได้ดังนี้

ค่าพีคถึงพีค = ค่า RMS/0.707

• ค่าต่ำสุด- ค่าต่ำสุดตามทั้งสามแกน
• ค่าสูงสุด- ค่าสูงสุดถึงค่าสูงสุดตามทั้งสามแกน ค่า RMS สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรนี้

ค่า RMS = ค่าพีคถึงค่าสูงสุด x 0.707

ก่อนหน้านี้เมื่อมอเตอร์อยู่ในสภาพดี เราก็ได้ค่าประมาณ 0.002 กรัม แต่เมื่อเราลองใช้กับมอเตอร์ที่ชำรุด มอเตอร์ที่ผิดพลาดต้องมีความเยื้องศูนย์ของโรเตอร์สูง ดังนั้นเราจึงสามารถปรับปรุงความทนทานต่อความผิดพลาดของมอเตอร์ได้โดยใช้เซ็นเซอร์การสั่นสะเทือน

ขั้นตอนที่ 4: การตั้งค่า Thing Speak

สำหรับการโพสต์ค่าอุณหภูมิและความชื้นของเราไปยังคลาวด์ เราใช้ ThingSpeak MQTT API ThingSpeak เป็นแพลตฟอร์ม IoT ThingSpeak เป็นบริการเว็บฟรีที่ให้คุณรวบรวมและจัดเก็บข้อมูลเซ็นเซอร์ในคลาวด์ MQTT เป็นโปรโตคอลทั่วไปที่ใช้ในระบบ IoT เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์และเซ็นเซอร์ระดับต่ำ MQTT ใช้เพื่อส่งข้อความสั้นไปและกลับจากนายหน้า ThingSpeak ได้เพิ่มโบรกเกอร์ MQTT เพื่อให้อุปกรณ์สามารถส่งข้อความไปยัง ThingSpeak ได้ คุณสามารถทำตามขั้นตอนการตั้งค่า ThingSpeak Channel ได้จากโพสต์นี้

ขั้นตอนที่ 5: เผยแพร่ค่าไปยังบัญชี ThingSpeak

MQTT เป็นสถาปัตยกรรมการเผยแพร่/สมัครรับข้อมูลที่พัฒนาขึ้นเพื่อเชื่อมต่อแบนด์วิดท์และอุปกรณ์ที่จำกัดพลังงานผ่านเครือข่ายไร้สายเป็นหลัก เป็นโปรโตคอลที่เรียบง่ายและมีน้ำหนักเบาซึ่งทำงานผ่านซ็อกเก็ต TCP/IP หรือ WebSockets MQTT ผ่าน WebSockets สามารถรักษาความปลอดภัยด้วย SSL สถาปัตยกรรมการเผยแพร่/สมัครรับข้อมูลช่วยให้ส่งข้อความไปยังอุปกรณ์ไคลเอ็นต์โดยที่อุปกรณ์ไม่จำเป็นต้องสำรวจเซิร์ฟเวอร์อย่างต่อเนื่อง

ลูกค้าเป็นอุปกรณ์ใด ๆ ที่เชื่อมต่อกับนายหน้าและสามารถเผยแพร่หรือสมัครรับข้อมูลหัวข้อเพื่อเข้าถึงข้อมูล หัวข้อประกอบด้วยข้อมูลการกำหนดเส้นทางสำหรับนายหน้า ลูกค้าแต่ละรายที่ต้องการส่งข้อความจะเผยแพร่ไปยังหัวข้อใดหัวข้อหนึ่ง และลูกค้าแต่ละรายที่ต้องการรับข้อความจะสมัครรับข้อมูลในหัวข้อใดหัวข้อหนึ่ง

เผยแพร่และสมัครสมาชิกโดยใช้ ThingSpeak MQTT

• กำลังเผยแพร่ไปยังช่องฟีดช่อง/"channelID" /publish/"WriteAPIKey"

• เผยแพร่ไปยังสาขาใดสาขาหนึ่ง

  ช่อง/

  "channelID" /เผยแพร่/ฟิลด์/"fieldNumber" /"fieldNumber"

• สมัครสมาชิกช่องช่อง

  ช่อง/

  "channelID" /subscribe/ "รูปแบบ" /"APIKey"

• สมัครรับฟีดช่องส่วนตัว

  ช่อง/

  รหัสช่อง

  /subscribe/fields/"fieldNumber" /"รูปแบบ"

• สมัครรับข้อมูลทุกช่องของช่อง ช่อง /

  "รหัสช่อง"/

  สมัครสมาชิก/ช่อง/

  ฟิลด์หมายเลข

  /"ปิ๊กกี้"

ขั้นตอนที่ 6: การแสดงข้อมูลเซ็นเซอร์บน ThingSpeak

ขั้นตอนที่ 7: การแจ้งเตือนทางอีเมลสำหรับการแจ้งเตือนการสั่น

เรากำลังใช้แอปเพล็ต IFTTT เพื่อให้การแจ้งเตือนทางอีเมลรายงานสภาพอากาศแบบเรียลไทม์แก่ผู้ใช้ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการตั้งค่า IFTTT คุณสามารถไปที่บล็อกนี้ ดังนั้นเราจึงดำเนินการผ่าน ThingSpeak เราจะส่งการแจ้งเตือนทางอีเมลไปยังผู้ใช้ทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในเครื่อง มันจะทริกเกอร์การแจ้งเตือนทางอีเมลว่า "ช่างเป็นวันที่สวยงาม" ทุกวันเวลาประมาณ 10.00 น. (IST) เราจะได้รับอีเมลแจ้งเตือน

ขั้นตอนที่ 8: รหัสโดยรวม

เฟิร์มแวร์ของการตั้งค่านี้สามารถพบได้ในที่เก็บ GitHub นี้