Nghiên cứu thiết kế thiết bị giám sát liên tục lỗi mất cân bằng động cơ trên cơ sở ARM Cortex-M3 và FFT

Bài viết đề xuất một thiết bị giám sát và chẩn đoán lỗi động cơ hoạt động thời gian thực tích hợp vào hệ thống tự động hóa công nghiệp. Thiết bị được chế tạo có cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, độ chính xác cao với giá thành hợp lý
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế thiết bị giám sát liên tục lỗi mất cân bằng động cơ trên cơ sở ARM Cortex-M3 và FFT Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) Nghiên Cứu Thiết Kế Thiết Bị Giám Sát Liên Tục Lỗi Mất Cân Bằng Động Cơ Trên Cơ Sở ARM Cortex-M3 Và FFT Lê Mạnh Tuấn1* và Đào Thanh Toản2 1 Phân hiệu tại Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại Học Giao Thông vận tải, 450-451 Đường Lê Văn Việt, Phường Tăng Nhơn Phú A, Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh 2 Khoa Điện-Điện tử, Trường Đại Học Giao Thông vận tải, Số 3 Đường Cầu Giấy, Hà Nội *Email: tuanlm_ph@utc.edu.vn, daotoan@utc.edu.vnAbstract—Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một thiết độ lớn của gợn mô-men xoắn với bộ lọc thông dải màbị giám sát và chẩn đoán lỗi động cơ hoạt động thời gian tần số trung tâm được đồng bộ với tốc độ động cơ [3].thực tích hợp vào hệ thống tự động hóa công nghiệp. Thiếtbị được chế tạo có cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, Việc phát hiện rung động của máy có thể bị ảnh hưởngđộ chính xác cao với giá thành hợp lý. Bài báo trình bày bởi một số yếu tố như: ảnh hưởng rung của máy lân cận,các sự cố về cơ học (mất cân bằng) của động cơ, sau đó vị trí đo đến độ chính xác của phép đo rung động [4].thiết kế thiết bị phân tích, nhận dạng hư hỏng và đưa ra Nghiên cứu ứng dụng cảm biến gia tốc MEMS giácảnh báo cho hệ thống khi động cơ gặp lỗi. Quá trình thử thành thấp cho phép đo rung động [5]. Cho đến nghiênnghiệm thiết bị trong các điều kiện khác nhau cho thấy cứu chế tạo thiết bị đo rung cầm tay phục vụ kiểm trathiết bị đáp ứng được mục tiêu nghiên cứu đặt ra và có thể rung động thiết bị với sai lệch nhỏ hơn 5% [6].áp dụng trong thực tế. Trong bài viết này, tác giả đề xuất một giải pháp có chiKeywords- Cảm biến gia tốc, phân tích rung động, biến đổi phí thấp để phát hiện lỗi cơ của động cơ. Thiết bị chẩnFourier, phân loại lỗi động cơ. đoán lỗi thông qua phân tích rung động và tốc độ, thực hiện giám sát trực tuyến tích hợp vào hệ thống Scada. I. GIỚI THIỆU Thiết bị thiết kế bao gồm 3 thành phần chính: (1) cảmĐộng cơ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống tự động biến bao gồm cảm biến gia tốc 3 trục GY-521 vàhóa công nghiệp. Như vậy, nếu động cơ bị lỗi sẽ gây Encoder LPD3806-600BM; (2) bộ xử lý ARM Cortex-gián đoạn quá trình sản xuất, tổn thất về kinh tế và và M3 AT91SAM3X8E; (3) mô-đun truyền thông RS-485. Sơ đồ thiết bị như hình 2.việc sửa chữa tốn kém hơn. Lỗi động cơ bao gồm hainhóm chính là lỗi về điện và lỗi về cơ. Các lỗi về điệnthì tương đối dễ phát hiện hơn do các drive hoặc biếntần điều khiển động cơ đều có tính năng báo các lỗi này.Trong khi đó lỗi về cơ như mất cân bằng hoặc lệch trụclàm tăng sự mài mòn và hư hỏng ổ trục động cơ theothời gian [1]. Do đó cần kiểm tra bảo dưỡng định kỳ Hình 2. Sơ đồ khối thiết bịgiúp phát hiện sớm các lỗi để phục vụ bảo trì sửa chữa Phần còn lại của bài báo được tổ chức như sau: trongkịp thời. phần II, chúng tôi trình bày nội dung thiết kế hệ thống.Bảng 1. Phân bố lỗi động cơ theo ABB [2] Trong phần III, trình bày các kết quả đo đạc thực STT Tên lỗi Tỷ lệ (%) nghiệm để đánh giá hiệu quả của giải pháp đề xuất. Cuối 1 Sự cố về cơ, liên quan ổ cùng, chúng tôi kết luận bài báo trong phần IV. bi: rung, mất cân bằng, 51 lệch trục. II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2 Sự cố về điện 21 Hệ thống giám sát và chẩn đoán lỗi động cơ đề xuất bao 3 Sự cố bên ngoài như: nhiệt gồm 01 bộ thu thập xử lý dữ liệu và các cảm biến được 16 độ, độ ẩm. lắp đặt tại vị trí động cơ cần giám sát (Hình 3). Trong 4 Khác 12 nghiên cứu này, sử dụng mô hình thu nhỏ để thựcCó nhiều phương pháp để dò lỗi về cơ, trong đó phổ nghiệm. Mô hình gồm động cơ điện cần giám sát 50 W,biến nhất là phân tích tín hiệu rung động cơ. Thuật toán bộ điều khiển tốc độ giúp thử nghiệm nhiều cấp tốc độphát hiện ...