Tillståndsövervakning av en fläkt baserat på strömförbrukningen

Projektets mål

Utökad övervakning av fläktens tillstånd genom mätning av fasdifferensen

Syftet är att säkerställa fläktens funktionsduglighet genom övervakning av:

• motorlindningarna
• de roterande komponenternas fria rörlighet
• elektroniken i frekvensomvandlaren

Resultat

Processoptimering från tidsbaserat till tillståndsbaserat underhåll

Tack vare omfattande dataregistrering kan överhängande fel upptäckas i ett tidigt skede. Underhållsarbeten kan därmed planeras och utföras vid behov. Detta bidrar på ett avgörande sätt till hela anläggningens processäkerhet.

Strömvärdena gör det möjligt att dra slutsatser om eventuella kortslutningar i motorlindningen, tröghet hos roterande komponenter och fel i frekvensomvandlaren.

Översikt över moneos manöverpanel.

Manöverpanelen ger användaren en överblick över alla relevanta processvärden för denna anläggning.

1. Uppmätt strömvärde i mA U | V | W
2. Fasskillnad U-V | V-W | W-U
3. Strömasymmetri U-V | V-W | W-U
4. Genomsnittlig ström för alla tre faserna

Statiska trösklar

Den så kallade strömasymmetrin bör inte överstiga 10 % för trefasmaskiner. För varje differensvärde skapas ett larm om värdet är ≥ 10 %.

• Larm vid över 10 % avvikelse från U-V
• Larm vid över 10 % avvikelse från V-W
• Larm vid över 10 % avvikelse från W-V

Övervakning med avseende på ett gränsvärde för varning har inte genomförts eftersom toleransbandet på upp till 10 % kan användas när fläktmotorn startar eller plötsliga belastningsförändringar sker.

1. Övre larmtröskel
2. Fördröjningstid för larmtröskeln

Funktionen “Beräknade värden” används för att vidarebearbeta processdata. I detta use case utförs olika ytterligare behandlingsåtgärder:

• Konvertering av analog 4–20 mA till strömvärdet för strömomvandlaren för att beräkna motorströmmen
• Beräkning av fasdifferensen
• Beräkning av den genomsnittliga strömmen för de tre faserna
• Beräkning av strömasymmetrin

I detta use case övervakas alla tre faserna i drivmotorn, vilket innebär att beräkningen ibland måste utföras flera gånger.

Konvertering av analog 4–20 mA till strömvärdet för strömomvandlaren för att beräkna motorströmmen

Den strömomvandlare som används ger en analog signal på 4–20 mA som först måste omvandlas till ett processvärde i mA. Detta måste göras för alla tre faserna.

Motorström = (AIN-4000) * ((AEP-ASP)/(16000)) + ASP

1. Analogt strömvärde för strömomvandlaren (4–20 mA)
2. Konstant: Analog startpunkt (0 mA = 4 mA)
3. Konstant: Analog slutpunkt (10000 mA = 20 mA)
4. Strömspann: Analogt värde (20000–4000 = 16000)
5. Offset analogt värde (4...20 mA to 0...16 mA)
6. Beräkning: Delta för startpunkt till slutpunkt (AEP–ASP = ∆A)
7. Beräkning: Faktor för ström till ström i mA (∆A/16 mA = faktor)
8. Multiplikation av strömvärdet (0–16 mA) med faktorn
9. Resultat för strömvärde i mA

Beräkning av fasdifferensen

För att beräkna strömasymmetrin måste man först beräkna differentialströmmen mellan de enskilda faserna (U-V, V-W och W-U).

∆Motorström = motorström U - motorström V

1. Strömvärde 1 för en strömomvandlare i mA, t.ex. U
2. Strömvärde 2 för en strömomvandlare i mA, t.ex. V
3. Beräkning av den absoluta skillnaden mellan fas U och V
4. Strömskillnad i mA

Beräkning av den genomsnittliga strömmen för de tre faserna

För att kunna ange strömasymmetrin i procent måste man först skapa en hundraprocentsbas genom att bestämma medelvärdet för de tre faserna.

Genomsnittlig ström = (motorström U + motorström V + motorström W)/3

1. Strömvärde U i mA
2. Strömvärde V i mA
3. Strömvärde W i mA
4. Addition av strömvärdena för U och V
5. Addition av strömvärdet för W
6. Konstant antal faser = 3
7. Division av den totala strömmen med antalet faser
8. Resultat av den genomsnittliga strömmen i mA

Beräkning av strömasymmetrin

Strömasymmetrin i procent beräknas från strömskillnaderna (U-V, V-W och W-U) och den genomsnittliga strömmen för alla tre faserna. Detta värde krävs för att skapa gränsvärden i detta användningsfall.

Strömassymmetri = (∆motorström)/(genomsnittlig ström) * 100 %

1. Strömskillnad U - V i mA
2. Strömgenomsnitt U - V - W
3. Strömskillnad dividerad med genomsnittlig ström
4. Konstant 100%
5. Förhållandet mellan strömskillnaden och strömgenomsnittet multiplicerat med 100 %
6. Avrundning av resultatet till en decimal
7. Utvärde för strömasymmetrin i procent