• Výrobky
  • Odvětví
  • IIoT & Solutions
  • Servis
  • Společnost
  1. moneo: platforma IIoT
  2. Případy použití

Monitorování stavu ventilátoru na základě spotřeby proudu

Centrální odsávací systém výrobní haly má několik ventilátorů. Výkon ventilátoru je rozhodující pro kvalitu odsávání v celé výrobní hale.

Systém odsávání vzduchu je nutný pro různé výrobní procesy. Slouží k odsávání pájecích par a výparů z laserového značkovače a k zajištění provozuschopnosti stroje, a tím i hladkého průběhu celého výrobního procesu. Údržba založená na potřebách je proto nezbytná.

Za tímto účelem se na jednom z ventilátorů kromě již integrovaného monitorování vibrací zjišťují hodnoty proudu všech tří fází. Měření rozdílu fází poskytuje další informace o stavu motoru ventilátoru.

Počáteční situace

Porucha kompresoru v tomto zařízení má dalekosáhlé důsledky:

  • Prostoje stroje, protože odpadní teplo není dostatečně odváděno
  • Náklady způsobené ztrátou produkce
  • Možné vysoké náklady na opravy
  • Zdravotní rizika pro pracovníky ve výrobě, protože pájecí výpary nejsou odsávány
  • Problémy s kvalitou laserového značení, protože jemný prach není dostatečně odsáván

V nejhorším případě to vede k úplnému selhání celé výrobní oblasti.

Monitorování vibrací ventilátoru a jeho data odesílaná do systému moneo poskytují informace pro odhalení případného poškození.

Pro komplexní posouzení jsou však nezbytné další údaje o elektrickém stavu ventilátoru a předřazeného měniče frekvence.

Cíl projektu

Rozšířené sledování stavu ventilátoru měřením rozdílu fází

Cílem je monitorováním zajistit provozuschopnost ventilátoru:

  • vinutí motoru
  • volný pohyb rotujících součástí
  • elektronika ve frekvenčním měniči

Implementace

moneo RTM je instalován centrálně na serveru. IO-Link mastery jsou připojeny k serveru prostřednictvím interní sítě VLAN.

ifm nabízí širokou škálu automatizačních prvků. Pro tuto aplikaci byly vybrány tři měniče proudu ZJF055 a vstupně-výstupní modul AL2605 IO-Link.

Měniče proudu se používají pro všechna napájecí vedení tří střídavých fází U/V/W mezi měničem frekvence a připojovacími svorkami na ventilátoru. Naměřené hodnoty měničů jsou poskytovány jako analogové signály 4 až 20 mA na signálních výstupech. Tyto hodnoty se převádějí ze 4 až 20 mA na signály IO-Link prostřednictvím AL2605.

Data jsou zpřístupněna pro moneo|RTM prostřednictvím IO-Link masteru řady AL1352.

Hodnoty proudového odběru tří napájecích vedení U/V/W se měří pomocí tří měničů proudu.

Pro získání užitečných procesních hodnot je třeba naměřenou hodnotu měniče proudu převést na skutečnou hodnotu proudu (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) měniče. To se provádí v systému moneo RTM prostřednictvím funkce „Vypočtené hodnoty“.

Lze zjistit následující vzory elektrického a mechanického poškození:

  • Zkraty na vinutí motoru
  • Pomalost rotujících součástí
  • Porucha měniče frekvence

Zjištěné hodnoty proudu se používají pro

  • výpočet rozdílu tří fází
  • určení průměrného proudu všech tří fází
  • porovnání hodnot mezi sebou

Výsledek

Optimalizace procesů od údržby založené na čase k údržbě založené na stavu

Díky komplexnímu záznamu dat lze včas odhalit hrozící závady. Údržbu tak lze naplánovat a provádět podle potřeby. To přispívá k rozhodujícímu zvýšení procesní spolehlivosti celého zařízení.

Hodnoty proudu umožňují vyvodit závěry o možných zkratech na vinutí motoru, pomalosti rotujících součástí a poruchách měniče frekvence.

Struktura systému

  1. Měnič proudu
  2. Vstupní / výstupní modul IO-Link (např. AL2605)
  3. IO-Link master (např. AL1352)

Řídicí panel

Řídicí panel moneo poskytuje celkový přehled.

Vizualizace poskytuje uživateli přehled relevantních procesních hodnot pro monitorování tohoto zařízení.

  1. Hodnota proudu měřená v mA U | V | W
  2. Rozdíl fází U-V | V-W | W-U
  3. Asymetrie proudu U-V | V-W | W-U
  4. Průměrný proud všech tří fází

Analýza

Analýza umožňuje snadný přístup khistorickým datům aporovnává různé procesní hodnoty. V diagramu jsou uvedeny hodnoty proudu U, V a W v mA.

Zde je jasně vidět, že ve fázi rozběhu ① dochází k překmitům, zatímco v normálním provozu ② se hodnota proudu ustálí. V okamžiku vypnutí ③ je vlivem indukčností v motoru vytvořena malá špičková hodnota.

  1. Spouštěcí fáze
  2. Normální provoz
  3. Okamžik vypnutí

Nastavení a pravidla: Správa mezních hodnot

Statické mezní hodnoty

Tzv. proudová asymetrie by u třífázových strojů neměla překročit 10 %. Pro každou diferenciální hodnotu se vytvoří alarm, pokud je hodnota ≥ 10 %.

  • Alarm při překročení 10 % odchylky od U-V
  • Alarm při překročení 10 % odchylky od V-W
  • Alarm při překročení 10 % odchylky od W-V

Monitorování s ohledem na výstražnou mezní hodnotu nebylo zavedeno, protože při spuštění motoru ventilátoru nebo při náhlých změnách zatížení může být použito toleranční pásmo až 10 %.

  1. Horní mezní hodnota alarmu
  2. Doba zpoždění k mezní hodnotě alarmu

Pravidla pro zpracování tiketů

Pomocí této funkce lze snadno definovat, co se má stát po spuštění varování nebo alarmu, např.:

U aplikací, kde je nutná údržba, je vhodné naplánovat servisní zásah s dostatečným předstihem.

Vypočítané hodnoty

Funkce Vypočítané hodnoty slouží k dalšímu zpracování procesních dat. V tomto případě použití se provádějí různé další procesní operace:

  • Přepočet analogového proudu 4 až 20 mA na hodnotu proudového měniče pro výpočet proudu motoru
  • Výpočet rozdílu fází
  • Výpočet průměrného proudu tří fází
  • Výpočet asymetrie proudu

V tomto případě použití jsou sledovány všechny 3 fáze hnacího motoru, což znamená, že výpočet musí být někdy proveden několikrát.

Přepočet analogového proudu 4 až 20 mA na hodnotu proudového měniče pro výpočet proudu motoru

Použitý měnič proudu poskytuje analogový signál 4 až 20 mA, který musí být nejprve převeden na procesní hodnotu v mA. To je třeba provést ve všech 3 fázích.

Proud motoru = (AIN-4 000) * ((AEP-ASP)/(16 000)) + ASP

Modelování datových toků

  1. Analogová hodnota proudu měniče proudu (4 až 20 mA)
  2. Konstantní Analogový počáteční bod (0 mA = 4 mA)
  3. Konstantní Analogový koncový bod (10 000 mA = 20 mA)
  4. Rozpětí proudu: Analogová hodnota (20 000 – 4 000 = 16 000)
  5. Ofset analogové hodnoty (4...20 mA až 0...16 mA)
  6. Výpočet: Delta počátečního bodu ke koncovému bodu (AEP – ASP = ∆A)
  7. Výpočet: Činitel pro převod proudu na proud v mA (∆A / 16 mA = faktor)
  8. Vynásobení hodnoty proudu (0 až 16 mA) činitelem
  9. Výsledek hodnoty proudu v mA

Výpočet rozdílu fází

Pro výpočet proudové asymetrie je třeba nejprve vypočítat rozdílový proud mezi jednotlivými fázemi (U-V, V-W a W-U).

∆Proud motoru = proud motoru U – proud motoru V

  1. Hodnota proudu 1 proudového měniče v mA, např. U
  2. Hodnota proudu 2 proudového měniče v mA, např. V
  3. Výpočet absolutního rozdílu mezi fázemi U a V
  4. Rozdíl proudu v mA

Výpočet průměrného proudu tří fází

Aby bylo možné uvést asymetrii proudu v %, je nejprve nutné vytvořit 100 % základ stanovením průměrné hodnoty 3 fází.

Průměrný proud = (proud motoru U + proud motoru V + proud motoru W)/3

  1. Hodnota proudu U v mA
  2. Hodnota proudu V v mA
  3. Hodnota proudu W v mA
  4. Součet hodnot proudu U a V
  5. Součet hodnoty proudu W
  6. Konstantní počet fází = 3
  7. Dělení celkového proudu počtem fází
  8. Výsledek průměrného proudu v mA

Výpočet asymetrie proudu

Proudová asymetrie v procentech se vypočítá z rozdílů proudů (U-V, V-W a W-U) a průměrného proudu všech tří fází. Tato hodnota je v tomto případě použití vyžadována pro vytvoření mezních hodnot.

Proudová asymetrie = (∆proud motoru)/(průměrný proud) * 100%

  1. Rozdíl proudů U – V v mA
  2. Rozdíl proudů U – V – W
  3. Rozdíl proudu dělený průměrným proudem
  4. Konstantní 100%
  5. Poměr rozdílu proudu k průměru proudu vynásobený 100 %
  6. Zaokrouhlení výsledku na 1 desetinné místo
  7. Výstup asymetrie proudu v procentech