Maintenance prédictive de machines tournantes à l'aide d'une vibration et d'un langage de choses : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Les machines rotatives telles que les éoliennes, les turbines hydrauliques, les moteurs à induction, etc. sont confrontées à différents types d'usure. La plupart de ces défauts et usures causées par les vibrations anormales dans l'appareil. Ces machines sont souvent utilisées dans des conditions difficiles et avec un temps d'arrêt minimal. Les principaux défauts qui se produisent dans ceux-ci sont les suivants

• Forces radiales et tangentielles irrégulières.
• Comportement mécanique irrégulier.
• Défauts de roulement, défauts de barre de rotor et de bague d'extrémité en cas d'induction à cage d'écureuil
• Défauts du stator du moteur et excentricité de l'entrefer dans les rotors.

Ces vibrations irrégulières peuvent entraîner une dégradation plus rapide de la machine. Le bruit et peut affecter le comportement mécanique de la machine. L'analyse des vibrations des machines et la maintenance prédictive fournissent un examen détaillé de la détection, de la localisation et du diagnostic des défauts dans les machines tournantes et alternatives à l'aide de l'analyse des vibrations. Dans ce Instructable, nous utiliserons un capteur de vibrations sans fil pour surmonter ce problème. Ces capteurs sont des capteurs de qualité industrielle et ont été déployés avec succès dans de nombreuses applications telles que l'analyse structurelle des infrastructures civiles, l'analyse vibratoire de l'éolienne, l'analyse vibratoire de la turbine hydraulique. Nous allons visualiser et analyser les données de vibration dans Thing Speak. Ici, nous allons démontrer ce qui suit.

• Capteurs de vibrations et de température sans fil.
• Analyse des vibrations à l'aide de ces capteurs.
• Collecte des données à l'aide d'un périphérique de passerelle sans fil
• Envoi de données de vibration à la plate-forme Thing Speak IoT à l'aide de l'API Thing Speak MQTT.

Étape 1: Spécifications matérielles et logicielles

Spécification du logiciel

• Un compte ThingSpeak
• IDE Arduino

Spécification matérielle

• ESP32
• Capteur de température et de vibration sans fil
• Récepteur Zigmo Gateway

Étape 2: Directives pour vérifier les vibrations dans les machines tournantes

Comme mentionné dans le dernier instructable « Analyse des vibrations mécaniques des moteurs à induction ». Il y a certaines directives qui doivent être suivies afin de séparer le défaut et la vibration identifiant le défaut. Pour la brève fréquence de vitesse de rotation est l'un d'entre eux. Les fréquences de vitesse de rotation sont caractéristiques de différents défauts.

• 0,01 g ou moins - Excellent état - La machine fonctionne correctement.
• 0.35g ou moins - Bon état. La machine fonctionne bien. Aucune action requise sauf si la machine est bruyante. Il peut y avoir un défaut d'excentricité du rotor.
• 0,75 g ou plus - Conditions difficiles - Besoin de vérifier le moteur, il peut y avoir un défaut d'excentricité du rotor si la machine fait trop de bruit.
• 1g ou plus - Condition très difficile - Il peut y avoir un défaut grave dans un moteur. Le défaut peut être dû à un défaut de roulement ou à une flexion de la barre. Vérifiez le bruit et la température
• 1,5 g ou plus - Niveau de danger - Besoin de réparer ou de changer le moteur.
• 2,5 g ou plus - Niveau sévère - Arrêtez immédiatement la machine.

Étape 3: Obtention des valeurs du capteur de vibration

Les valeurs de vibration que nous obtenons des capteurs sont en milis. Celles-ci se composent des valeurs suivantes.

Valeur RMS-valeurs quadratiques moyennes le long des trois axes. La valeur crête à crête peut être calculée comme

valeur crête à crête = valeur RMS/0,707

• Valeur min - Valeur minimale le long des trois axes
• Valeurs maximales - valeur crête à crête le long des trois axes. La valeur RMS peut être calculée à l'aide de cette formule

Valeur RMS = valeur crête à crête x 0,707

Auparavant, lorsque le moteur était en bon état, nous obtenions des valeurs d'environ 0,002 g. Mais lorsque nous l'avons essayé sur un moteur défectueux, la vibration que nous avons examinée était d'environ 0,80 g à 1,29 g. Le moteur défectueux était soumis à une excentricité élevée du rotor. Ainsi, nous pouvons améliorer la tolérance aux pannes du moteur en utilisant les capteurs de vibrations.

Étape 4: Configuration de Thing Speak

Pour publier nos valeurs de température et d'humidité dans le cloud, nous utilisons l'API ThingSpeak MQTT. ThingSpeak est une plateforme IoT. ThingSpeak est un service Web gratuit qui vous permet de collecter et de stocker les données des capteurs dans le cloud. MQTT est un protocole courant utilisé dans les systèmes IoT pour connecter des appareils et des capteurs de bas niveau. MQTT est utilisé pour transmettre des messages courts vers et depuis un courtier. ThingSpeak a récemment ajouté un courtier MQTT afin que les appareils puissent envoyer des messages à ThingSpeak. Vous pouvez suivre la procédure pour configurer ThingSpeak Channel à partir de ce post

Étape 5: Publication des valeurs sur le compte ThingSpeak

MQTT est une architecture de publication/abonnement développée principalement pour connecter des périphériques à bande passante et à puissance limitée sur des réseaux sans fil. C'est un protocole simple et léger qui s'exécute sur des sockets TCP/IP ou des WebSockets. MQTT sur WebSockets peut être sécurisé avec SSL. L'architecture de publication/abonnement permet aux messages d'être poussés vers les appareils clients sans que l'appareil ait besoin d'interroger en permanence le serveur.

Un client est tout appareil qui se connecte au courtier et peut publier ou s'abonner à des rubriques pour accéder aux informations. Une rubrique contient les informations de routage pour le courtier. Chaque client qui souhaite envoyer des messages les publie dans un certain sujet, et chaque client qui souhaite recevoir des messages s'abonne à un certain sujet

Publiez et abonnez-vous à l'aide de ThingSpeak MQTT

• Publication sur les canaux de flux de chaîne/"channelID" /publish/"WriteAPIKey"

• Publication dans un domaine particulier

  chaînes/

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

• Abonnez-vous au champ de la chaîne

  chaînes/

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

• Abonnez-vous au flux de la chaîne privée

  chaînes/

  Identifiant de la chaine

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

• Abonnez-vous à tous les champs d'une chaîne. chaînes /

  "Identifiant de la chaine"/

  s'inscrire/champs/

  numéro de champ

  /"clé API"

Étape 6: Visualiser les données du capteur sur ThingSpeak

Étape 7: Notification par e-mail pour l'alerte de vibration

Nous utilisons des applets IFTTT pour envoyer une notification par e-mail en temps réel à l'utilisateur. Pour en savoir plus sur la configuration IFTTT, vous pouvez consulter ce blog. Nous l'avons donc implémenté via ThingSpeak. Nous envoyons une notification par e-mail à l'utilisateur chaque fois qu'un changement de température se produit dans une machine. Cela déclenchera une notification par e-mail « Quelle belle journée ». Chaque jour vers 10h00 (IST), nous recevrons une notification par e-mail

Étape 8: Code général

Le firmware de cette configuration peut être trouvé dans ce référentiel GitHub