Wyważarka wirników z układem DAQ

Fot. 1. CMT 47 TR Polimer - wyważarka IV generacji z nadzorem producenckim online

Wykorzystano wyniki dotychczasowych badań i powstał prototyp nowego produktu mającego nowe cechy użytkowe w porównaniu do poprzednich rozwiązań. Prototyp jest tak wykonany, aby było możliwe przebadanie jego rzeczywistych cech użytkowych. Została zmontowana kompletna wyważarka wyposażona w moduł pomiarowy czwartej generacji zawierający układ elektroniczny DAQ, a maszyna w odpowiednie wyposażenie umożliwiające autodiagnostykę i serwisowanie online.

Ze względu na duże zróżnicowanie układów mechanicznych do poprawnego wykonania procesu wyważania niezbędne jest tworzenie specjalistycznych modułów pomiarowych spełniających kluczową funkcję w precyzyjnym i powtarzalnym dokonywaniu pomiarów. Stworzenie układu pomiarowego, który zrealizuje wizję techniczną konstruktorów i spełni oczekiwania przyszłych użytkowników, wymagało dużego nakładu pracy teoretycznej i badawczej oraz przy testach gotowych urządzeń.

Rys. 1. Charakterystyka ampitudowa torów analogowych karty DAQ

W wyniku prowadzonych badań pod okiem naukowców z zakresu mechaniki i elektroniki stworzona została ostateczna koncepcja budowy systemu zbierania danych, czyli układu DAQ (Data Acquisition). Prace opierały się głównie na zastosowaniu metod cyfrowej obróbki sygnałów a także określaniu parametrów i wyróżników ruchu maszyny, które mają znaczenie w diagnozowaniu urządzeń wirnikowych.

Zbudowany prototyp układu elektronicznego DAQ wyposażony został w główne bloki oprogramowania, czyli sterowanie, zbieranie danych, cyfrowe ich przetwarzanie z zastosowaniem zaawansowanych metod DSP oraz pełną wizualizację wyników obliczeń i pomiarów.

Rys. 2. Sygnał pochodzący z czujnika drgań

Optymalizacja prędkości przetwarzania danych i osiągnięcie niskiej wrażliwości na zakłócenia, szczególnie podczas separacji sygnałów użytecznych i transmisji danych, było finalnym etapem prac nad innowacyjnym układem pomiarowym. Zespół badawczy dokonując badań eksploatacyjnych klasycznej wyważarki wyposażonej w nowy moduł pomiarowo-obliczeniowy z zainstalowanym układem DAQ, dowiódł jego skuteczności.

Na rysunku 2 przedstawiono przebieg sygnału pochodzącego z czujnika drgań wyważarki. Przeprowadzona analiza FFT tego sygnału wykazała prawie 400-krotne zmniejszenie pierwszej harmonicznej (pochodzącej od niewyważenia wirnika) (rys. 4), w sygnale wyważonego wirnika, w porównaniu do sygnału z wirnika niewyważonego (rys. 3).

Rys. 3. Wynik analizy FFT niewyważonego wirnika

Dodatkowo stworzono system autodiagnozowania wyważarki, który pozwala na pomiary, przetwarzanie sygnałów, porównywanie z zadanymi wartościami progowymi oraz transport danych. Na podstawie zebranych wyników i doświadczenia naukowego zaprojektowano wyważarkę czwartej generacji, która stała się własnością patentową Przedsiębiorstwa.

W ramach kolejnych prac badawczo-rozwojowych stworzono stację monitorowania wyważarek, która jest podstawowym narzędziem stosowanym podczas serwisowania maszyn online. Firma zbudowała taką stację poprzez zaprojektowanie i wykonanie zarówno jej części sprzętowej, jak również oprogramowania.

Budowa i zasady działania stacji monitorowania są dostosowane do sprzętu zamontowanego na wyważarkach i możliwości modułów pomiarowych.

Rys. 4. Wynik analizy FFT wyważonego wirnika

Będzie służyła do:

• zbierania informacji od wyważarek będących pod nadzorem producenckim,
• archiwizacji zbieranych danych,
• przetwarzania tych danych do celów diagnostyku i zarządzania.

Stacja monitorowania wyważarek daje możliwość tworzenia elastycznej bazy sprzedanych maszyn na terenie całej Europy, obejmującej wyważarki objęte nadzorem producenckim.

Paweł Sadowski dyrektor ds. rozwoju
Cimat Sp. z o.o.
www.cimat.pl