Wyważarka wirników z układem DAQ

Fot. Cimat

Polska firma Cimat sp. z o.o. opracowała i wykonała nowoczesną wyważarkę wirników czwartej generacji. Projekt był współfinansowany z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2007–2013 oraz z budżetu państwa.

W pracach projektowych wykorzystano wyniki dotychczasowych badań. W efekcie powstał prototyp produktu posiadający nowe cechy użytkowe w porównaniu z poprzednimi rozwiązaniami. Wykonano go tak, aby było możliwe przebadanie jego rzeczywistych cech użytkowych. Zmontowana, kompletna wyważarka wyposażona została w moduł pomiarowy czwartej generacji, zawierający układ elektroniczny DAQ, a także w odpowiednie wyposażenie umożliwiające autodiagnostykę i serwisowanie online.

CMT 47 tr Polimer – wyważarka IV generacji z nadzorem producenckim online

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

Cimat

Rys.1. Charakterystyka amplitudowa 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 acquisation). Prace opierały się głównie na zastosowaniu metod cyfrowej obróbki sygnałów, a także na określaniu parametrów i wyróżników ruchu maszyny, które mają znaczenie w diagnozowaniu urządzeń wirnikowych.

Rys. 2. Sygnał pochodzący z czujnika drgań wyważarki

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. 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.

Rys. 3. Wynik analizy FFT niewyważonego wirnika

Analiza FFT sygnału przedstawionego na rys. 2 wykazała prawie 400-krotne zmniejszenie pierwszej harmonicznej (powodowanej niewyważeniem wirnika). Na rys. 3 i rys. 4 widoczne są odpowiednio przebiegi: sygnałów z wirnika niewyważonego i wyważonego.

Dodatkowo stworzony system autodiagnozowania wyważarki pozwala na pomiary, przetwarzanie sygnałów, porównywanie z zadanymi wartościami progowymi oraz przesyłanie 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 będącą podstawowym narzędziem stosowanym podczas serwisowania maszyn online. Firma zbudowała taką stację poprzez zaprojektowanie i wykonanie zarówno jej części sprzętowej, jak i oprogramowania.

Rys. 4. Wynik analizy FFT wyważonego wirnika

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

Stacja ta służy do:

a) zbierania informacji od wyważarek będących pod nadzorem producenckim,

b) archiwizacji zbieranych danych,

c) przetwarzania tych danych do celów diagnostyku i zarządzania.

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