Monitorização do acumulador de balão do sistema hidráulico com moneo RTM
Use Case (aplicação de sucesso)
Os acumuladores de balão - tal como os acumuladores de membrana, de pistão ou de mola - são acumuladores hidráulicos. Num sistema hidráulico, um acumulador de balão assegura a compensação de volume e o armazenamento de energia e amortece as pulsações.
O moneo RTM assegura uma monitorização fácil dos acumuladores de balão em sistemas hidráulicos. As potenciais falhas ou rupturas podem ser detectadas atempadamente e podem ser evitados tempos de paragem repentinos do sistema hidráulico.
A situação inicial
Atualmente, o funcionamento do acumulador de balão não é monitorizado. As actividades de manutenção são realizadas com base num intervalo de tempo definido. Não existe informação disponível sobre a vida de fadiga do balão. Os dados dos sensores de pressão e temperatura existentes não são analisados ou monitorizados.
É por isso que as falhas do balão do acumulador são detectadas demasiado tarde ou não são detectadas de todo. Como resultado, podem ocorrer danos noutros componentes do sistema. Se a compensação de volume através do balão acumulador deixar de ser assegurada, a bomba hidráulica será sujeita a uma carga acrescida, o que significa que poderá deixar de ser possível garantir energia de pressão suficiente.
Objetivo do projeto
O método de monitorização do estado patenteado pela ifm para esta aplicação ajuda a otimizar a manutenção e a detetar precocemente as falhas iminentes nos balões.
Para detetar atempadamente uma falha do balão, é necessário monitorizar parâmetros-chave do acumulador de balão, tais como o número de operações de enchimento e drenagem. Deve ser acionado um alarme quando for ultrapassado um determinado limiar.
O estado atual do balão também pode ser detectado através da medição permanente da temperatura da superfície em várias posições do acumulador de balão, permitindo a deteção precoce de uma potencial falha/rutura do balão.
A implantação
Para conseguir a monitorização do estado do acumulador de balão, são utilizados os sensores existentes e os dados e limiares são visualizados e geridos no moneo RTM. São instalados sensores de temperatura adicionais sem necessidade de intervir no sistema. O moneoRTM está instalado num servidor interno. Utilizando um IO-Link master, todos os valores dos sensores são transmitidos para a VLAN interna e para o moneo.
O benefício
Com a ajuda do moneo, foi capaz de implementar a manutenção baseada na condição e garantir a capacidade de processo do sistema hidráulico moneoRTM:
- visualiza todos os valores medidos no dashboard
- calcula as diferenças de temperatura entre os sensores de temperatura
- conta o número de operações de enchimento e esvaziamento do balão
- permite a gestão de limites
- alerta através de tickets, e-mails e SFI
- assegura a deteção precoce de rupturas do balão
- permite a otimização do processo, passando de uma manutenção baseada no tempo para uma manutenção baseada na condição
- permite a monitorização dos valores do processo através de métodos de IA
Estrutura do sistema
- Sensor de pressão do sistema
- Sensor de temperatura do sistema hidráulico
- Sensor de temperatura do acumulador
- Sensor de temperatura do balão
- Mestre IO-Link
Dashboard
O dashboard proporciona aos utilizadores uma visualização clara de todos os dados relevantes do acumulador de balão.
- Diferença de temperatura ③ e ④
- Diferença de temperatura ④ e ⑤
- Temperatura da superfície do balão
- Temperatura da superfície do acumulador
- Temperatura da superfície do sistema hidráulico
- Alarme condicional de temperatura do balão
- Pressão do sistema
- Ciclo de carga do balão
Limites estáticos
Os limites estáticos são monitorizados por dois valores calculados (ver detalhes na seção Valores calculados).
Por um lado, é monitorizado o número de ciclos de carga determinados através de um valor calculado. O valor limite para este efeito pode ser obtido na ficha técnica do fabricante.
Por outro lado, uma condição constituída por dois valores medidos é verificada através de valores calculados:
- Temperatura do balão > 30°C
E
- Diferença de temperatura entre balão e acumulador < 2K
A probabilidade de uma ruptura do balão existe apenas se ambas as condições forem verdadeiras. Nesse caso será acionado um alarme.
Limite dinâmicos (SmartLimitWatcher)
Os limites dinâmicos (SmartLimitWatcher) fornecem informações sobre o estado da função do balão. Para tal, a pressão do sistema é monitorizada como variável-alvo. Para calcular os limites dinâmicos, são utilizados os seguintes parâmetros auxiliares:
Temperatura do balão
Temperatura do acumulador
Temperatura do sistema hidráulico
Velocidade da bomba como indicador de estado
Valores de vibração da bomba
Regras de processamento de tickets
Esta função pode ser utilizada para definir facilmente o que deve ser feito depois de um aviso ou alarme ter sido acionado, por exemplo:
- Notificação por e-mail
- Integração SAP
Para aplicações nas quais é necessário reabastecer regularmente, é aconselhável otimizar o processo de reabastecimento. Poderia por exemplo, enviar uma notificação por e-mail para um grupo definido de destinatários responsáveis pelo abastecimento da produção assim que o nível especificado num tanque não for mais atingido, de modo a iniciar o processo de reabastecimento.
Valores calculados
Utilizando valores calculados, pode gerar informações adicionais a partir de valores medidos.
Alarme condicional do balão
No fluxograma abaixo, são comparados dois valores de medição. Apenas se a condição para ambos os valores de medição for satisfeita, é gerado 1, caso contrário, é gerado 0.
- Temperatura do balão
- Constante como valor de comparação para a temperatura do balão
- Diferença de temperatura entre o balão e o acumulador
- Constante como valor de comparação para a diferença de temperatura
- Comparação ① maior que ②
- Comparação ③ menor que ④
- Operação AND entre as comparações ⑤ e ⑥
- Conversão de valor binário em valor numérico
- Saída do resultado (0 = condições não satisfeitas, 1 = ambas as condições satisfeitas)
Contagem dos ciclos de carga de um balão
No fluxograma abaixo, são contados os ciclos de carga de um balão. Estes são um indicador do desgaste do balão. A pressão do sistema é monitorizada e comparada com os valores mínimo e máximo. Se a pressão máxima for excedida, o contador é incrementado e o incremento adicional é bloqueado até que a pressão do sistema seja inferior à pressão mínima uma vez.
- Pressão do sistema
- Valor fixo de pressão mínima
- Valor fixo de pressão máxima
- Comparação de pressão do sistema superior à pressão máxima
- Comparação de pressão do sistema inferior à pressão mínima
- Flips RS
- Contador de peças
- Saída do valor da contagem
