Monitorování hydraulické pohonné jednotky hydraulické zkušebny
Hydraulická pohonná jednotka je ústřední součástí hydraulické zkušebny. Snímače tlaku se kvalifikují pomocí zkoušky „zrychlené životnosti“ na impulzní tlakové hydraulické zkušebně.
Porucha zařízení by prodloužila dobu potřebnou k vývoji, protože testy by nemohly být provedeny podle plánu. Kromě toho by v tomto období byly omezeny dodávky některých typů snímačů tlaku, protože by nemohly být provedeny zkoušky nezbytné pro zajištění kvality série. To by mělo přímý dopad na odbyt této skupiny výrobků a ohrozilo by to dostupnost výrobků.
Počáteční situace
Stávající hydraulická pohonná jednotka je již vybavena snímači (snímače teploty, tlaku a hladiny). Tyto informace se používají k řízení systému a k zastavení stroje v případě porušení limitů. Pohonná jednotka je vybavena dvěma nádržemi pro chlazení hydraulického oleje.
Další zvláštností pohonné jednotky jsou dvě záložní čerpadla, která jsou konstrukčně shodná. Ve stávajících systémech se dvěma záložními čerpadly je zásadní zajistit rovnoměrné využití čerpadel, aby se zvýšil jejich celkový počet provozních hodin a zabránilo se poškození jednoho z čerpadel (např. zadření ložisek) v důsledku nadměrné doby nečinnosti.
Cíl projektu
Komplexní sledování stavu hydraulické pohonné jednotky
Cílem je monitorovat opotřebení hydraulického systému a dobu chodu čerpadel za účelem jejich optimalizace. Porušení mezních hodnot je třeba včas odhalit pomocí automatického řízení alarmů.
Implementace
Signály stávajících snímačů v systému jsou zachyceny prostřednictvím cesty Y/dodatečné montáže. Byly instalovány dvě varianty:
Nádrž
- Paralelní odbočení signálu 0 – 10 V dvou teplotních senzorů přes DP1222
- Odbočení signálu IO-Link dvou snímačů hladiny pomocí rozdělovače dat E43406 IO-Link
Ostatní senzory byly instalovány a nastaveny podle příslušných návodů k obsluze.
Čerpadlo
- Indukční snímač IO-Link s monitorem rychlosti
- Senzory vibrací IO-Link
Zpětné potrubí
- Kabelový snímač teploty s přišroubovaným snímačem
- Teplotní konektor IO-Link (vyhodnocovací elektronika pro teplotní senzory PT100/PT1000)
moneo RTM je instalován centrálně na serveru. Pomocí IO-Link masteru jsou hodnoty ze senzorů odesílány do systému moneo RTM k vizualizaci a vyhodnocení.
Výsledek
Komplexní sledování stavu hydraulické pohonné jednotky s moneo RTM
Díky dodatečnému vybavení (snímání hodnot snímačů z řídicí jednotky) a dodatečnému záznamu charakteristických hodnot hydraulické pohonné jednotky bylo možné splnit všechny požadavky na komplexní řešení monitorování stavu.
- Permanentní detekce tlaku v systému
- Stálé monitorování hladiny v nádržích
- Stálé monitorování teplot v nádržích
- Monitorování vibrací čerpadel
- Výpočet provozních hodin čerpadel
- Sledování teploty zpětného potrubí
- Výpočet rozdílu teplot mezi vratným potrubím a nádržemi
- Detekce opotřebení v hydraulickém systému
- Optimalizované využití čerpadla
Struktura systému
- Šroubovací snímač + teplotní zátka na zpětném potrubí
- Čerpadlo se snímačem vibrací 2
- Indukční snímač + monitor rychlosti čerpadla 2
- Čerpadlo se snímačem vibrací 1
- Indukční snímač + monitor rychlosti čerpadla 1
- Teplotní nádrž 2 + převodník 0...10 V
- Hladinová nádrž 2 + rozdělovač IO-Link
- Teplotní nádrž 1 + převodník 0...10 V
- Hladinová nádrž 1 + rozdělovač IO-Link
- IO-Link master
Kontrolní panel
Řídicí panel poskytuje uživateli přehled o aktuálních hodnotách senzorů v instalaci. Následující řídicí panel poskytuje přehled parametrů důležitých pro proces.
- Teplota zpětného potrubí
- Teplota nádrže 1
- Rozdíl teplot (zpětné potrubí – nádrž 1)
- Hladina nádrže 1
- systémový tlak
- Hladina nádrže 2
- Teplota nádrže 2
- Rychlost čerpadla 1
- Rychlost čerpadla 2
Samostatné řídicí panely poskytují další informace, například aktuální charakteristické hodnoty čerpadla:
- Hodnoty vibrací čerpadla 1 (v-RMS, a-Peak, a-RMS)
- Hodnoty vibrací čerpadla 2 (v-RMS, a-Peak, a-RMS)
- Rychlost čerpadla 1
- Provozní hodiny čerpadla 1
- Teplota čerpadla 1
- Rychlost čerpadla 2
- Provozní hodiny čerpadla 1
- Teplota čerpadla 2
Analýza
Funkce analýzy umožňuje uživatelům přístup k uloženým historickým datům senzorů. Zjednodušuje to například řešení problémů. Různé hodnoty senzorů lze zobrazit a analyzovat v průběhu času.
Následující analýza jasně ukazuje, že hodnota vibrací (v-RMS) a teplota hydraulického oleje spolu korelují. Hodnotu vibrací lze například použít jako včasný indikátor porušení mezní hodnoty teploty hydraulického oleje.
- Modrá: Teplota zpětného potrubí
- Bílá: Teplota nádrže
- zelená: Hodnota vibrací v-RMS
Statické mezní hodnoty
Statické prahové hodnoty jsou nastaveny pro různé procesní hodnoty hydraulické jednotky. Pokud je překročena nebo nedosažena hodnota procesu, je v systému moneo vytvořen tiket, který lze dále zpracovávat pomocí pravidel pro zpracování tiketu.
- Horní mezní hodnota alarmu
- Doba zpoždění k mezní hodnotě alarmu
U hydraulické pohonné jednotky se pro sledování mezních hodnot používají tyto procesní hodnoty:
- Hladina nádrže 1 a 2
- Teplota nádrže 1
- Teplota zpětného potrubí
- Teplotní čerpadlo 1 a 2
- Hodnoty vibrací čerpadla 1 a 2
Pravidla pro zpracování tiketů
Pomocí této funkce lze snadno definovat, co se má stát po spuštění varování nebo alarmu, např.:
- Upozornění e-mailem
- Integrace SAP
Vypočítané hodnoty
Pomocí vypočtených hodnot a šablon lze z naměřených hodnot generovat další informace.
Pro záznam provozních hodin byla použita šablona počítadla provozních hodin. Dokud jsou otáčky čerpadla vyšší než 50 ot/min, zůstává počítadlo času aktivní.
- Název vypočtené hodnoty
- Spouštěč počítadla provozních hodin
- Prahová hodnota pro spouštěč
- Aktuální časová hodnota
Analogová hodnota 0...10 V teplotního čidla musí být škálována na odpovídající hodnotu teploty (0 V = 0 °C a 10 V = 100 °C).
- Teplota jako analogová hodnota napětí ze senzoru (0...10V)
- Analogový koncový bod (100 °C = 10 V)
- Analogový počáteční bod (0 °C = 0 V)
- Analogová hodnota rozsahu napětí (10 V)
- Výpočet delty z koncového bodu do počátečního bodu (AEP – ASP = ∆A)
- Výpočet činitele pro převod proudu na pascal (∆A / 10 V = faktor)
- Vynásobení hodnoty proudu (0...10 V) činitelem
- Přidání analogového počátečního bodu jako offsetu
- Výsledný rozdíl tlaků v pascalech
Snímač hladiny přenáší přes rozhraní IO-Link pouze naměřenou hodnotu bez offsetu. Tuto hodnotu je třeba přičíst k naměřené hodnotě.
- Hladina v nádrži jako nezpracovaná hodnota
- Offset na hladinu
- Hladina s offsetem
