華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)
電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自身的價(jià)值。電機(jī)的健康狀態(tài)反映系統(tǒng)的健康狀態(tài)。有效的早期故障診斷,使主動(dòng)運(yùn)維有的放矢,減少停機(jī)事件,提高運(yùn)行效率。智能化電機(jī)故障診斷系統(tǒng)由此而生。
華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)由美國(guó)Analog Devices Inc (ADI) OtoSense™ AI(ADI OtoSense)專(zhuān)家系統(tǒng),結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)智能電機(jī)傳感器ADI Smart Motor Sensor – SMS,連接華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)(國(guó)產(chǎn)化)組成。對(duì)交流異步電機(jī)10個(gè)常見(jiàn)故障1:供電異常,定子異常,轉(zhuǎn)子異常,機(jī)軸平衡,定轉(zhuǎn)子對(duì)稱(chēng),軸承異常,軸心偏移,散熱異常,固定異常,性能問(wèn)題等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、診斷、預(yù)警、報(bào)警、運(yùn)行健康狀態(tài)評(píng)價(jià)。可有效集成到不同應(yīng)用場(chǎng)景,比如泵及泵站監(jiān)管系統(tǒng),風(fēng)機(jī)TCM系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化巡檢,主動(dòng)運(yùn)維,減少停機(jī)事件。華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)目前適用于500KW以下三相異步電機(jī)2。風(fēng)力發(fā)電機(jī)(風(fēng)冷水冷箱體機(jī)型,雙饋繞組)或者高壓電機(jī)需要在安裝前確認(rèn)電機(jī)磁場(chǎng)檢測(cè)強(qiáng)度,保正算法模型的計(jì)算準(zhǔn)確性。
SMS3,如下圖,是由ADI研制的一款新型電機(jī)數(shù)據(jù)采集物聯(lián)網(wǎng)傳感器(IoT)。SMS同時(shí)采集電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),軸向和徑向振動(dòng),溫度數(shù)據(jù)。其中一個(gè)優(yōu)勢(shì)是安裝簡(jiǎn)便,不觸及電機(jī)系統(tǒng)連線(xiàn)(不需停機(jī)),一般固定在電機(jī)散熱片上即可工作(提供固定結(jié)構(gòu)件)。另一個(gè)特點(diǎn)是采集磁場(chǎng),通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)的解析換算獲得轉(zhuǎn)速、頻率等信息,配合振動(dòng)進(jìn)行診斷。同時(shí)其磁場(chǎng)的高次諧波結(jié)合電機(jī)模型可用來(lái)進(jìn)行故障診斷。SMS通過(guò)WiFi路由器連接互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)推送到華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)中的ADI OtoSense™ AI專(zhuān)家系統(tǒng)。輸入電機(jī)銘牌信息和軸承規(guī)格型號(hào),專(zhuān)家系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè),診斷電機(jī)常見(jiàn)故障,實(shí)時(shí)評(píng)估電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行健康狀況。預(yù)測(cè)電機(jī)運(yùn)行故障,及時(shí)預(yù)警、報(bào)警。
圖1 SMS傳感器,具有不需要停機(jī)連線(xiàn)安裝的特點(diǎn)(源于ADI信息)
華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)可結(jié)合終端客戶(hù)應(yīng)用場(chǎng)景,搭建個(gè)性化解決方案。從SMS以電機(jī)設(shè)備配置安裝上線(xiàn),集成ADI OtoSense™ AI的數(shù)據(jù)處理專(zhuān)家系統(tǒng),原始數(shù)據(jù)歸屬,數(shù)據(jù)可視化,到和客戶(hù)應(yīng)用云平臺(tái)對(duì)接提供軟件服務(wù)。個(gè)性化解決方案以基礎(chǔ)管理,設(shè)備管理,數(shù)據(jù)管理,遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),和故障診斷為基礎(chǔ),根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景客戶(hù)需求搭建包括結(jié)合客戶(hù)專(zhuān)家系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理解決方案。解決方案包括移動(dòng)端微信小程序或H5應(yīng)用軟件(不是APP)。
圖2 ADI OtoSense 智能化電機(jī)故障診斷系統(tǒng)(源于ADI信息)
智能化電機(jī)故障診斷系統(tǒng)構(gòu)架如上圖所示?;谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù),通過(guò)數(shù)據(jù)采集(感知),模型算法數(shù)據(jù)處理(學(xué)習(xí)),根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景提供故障診斷。電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)信息化應(yīng)用云平臺(tái)構(gòu)架如下圖所。
此圖需替換
圖3 華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)框架
ADI SMS傳感器將數(shù)據(jù)通過(guò)加密根證書(shū)域名傳送到華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)。華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)由三個(gè)子系統(tǒng)部分組成。運(yùn)營(yíng)平臺(tái)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行中心化和個(gè)性化平臺(tái)搭建、添加機(jī)構(gòu)、配置設(shè)備,是后臺(tái)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)和工具。中心化多租戶(hù)平臺(tái),,通過(guò)終端用戶(hù)可監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況。其中包括原始數(shù)據(jù)(SMS傳感器采集數(shù)據(jù)),性能數(shù)據(jù)(經(jīng)過(guò)算法獲取的信息),健康狀態(tài)(經(jīng)過(guò)算法模型提供的評(píng)價(jià))。根據(jù)健康狀態(tài)梯度,云平臺(tái)會(huì)提供預(yù)警和報(bào)警推送。
圖4 中心化多租戶(hù)應(yīng)用云平臺(tái)
①應(yīng)用云平臺(tái)首頁(yè)。展示被監(jiān)測(cè)設(shè)備(電機(jī))狀況。綠色表示運(yùn)行正常,黃色表示預(yù)警,紅色表示故障報(bào)警,灰色表示掉線(xiàn)。② 應(yīng)用云平臺(tái)某設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)頁(yè)面。包括設(shè)備電機(jī)異?;蚬收蠀^(qū)域,電機(jī)銘牌及基礎(chǔ)信息,故障報(bào)警,預(yù)警,以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)(功能)。③ 設(shè)備電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示,包括原始數(shù)據(jù),性能數(shù)據(jù)和健康狀態(tài)。本圖顯示性能數(shù)據(jù)。包括,轉(zhuǎn)速,磁場(chǎng),振幅,及振動(dòng)加速度等等。④ 在上圖4-②點(diǎn)擊故障報(bào)警紅色數(shù)據(jù)指標(biāo),應(yīng)用云平臺(tái)進(jìn)入圖4-④風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障前的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)。供工程人員分析,溯源。
圖5移動(dòng)端(智能手機(jī))應(yīng)用軟件
①微信小程序“OtoSense SMS”登錄頁(yè)面。只有人員手機(jī)可以登錄。需要手機(jī)驗(yàn)證碼確認(rèn)。人只能看到自己被監(jiān)管的設(shè)備。機(jī)制由中心化多租戶(hù)應(yīng)用云平臺(tái)設(shè)置。②OtoSense SMS首頁(yè)。類(lèi)似于電腦端的應(yīng)用云平臺(tái),該頁(yè)面展示所有被監(jiān)控設(shè)備的健康狀態(tài)。并可通過(guò)該頁(yè)面進(jìn)入某設(shè)備狀況頁(yè)面。首頁(yè)下端可以選擇進(jìn)入“設(shè)備”列表頁(yè)面,報(bào)警列表頁(yè)面和軟件設(shè)置頁(yè)面“我的”。添加新的SMS傳感器設(shè)備是在設(shè)備列表頁(yè)面完成。切換某個(gè)SMS傳感器通訊模式是在軟件設(shè)置頁(yè)面完成。③ 點(diǎn)擊首頁(yè)顯示的某個(gè)設(shè)備(比如,圓圈中紅色報(bào)警設(shè)備),進(jìn)入該設(shè)備運(yùn)行狀況。具體預(yù)警報(bào)警以及被監(jiān)測(cè)功能內(nèi)容顯示。④ 點(diǎn)擊故障信息框(紅色方框),進(jìn)入風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障前時(shí)間段的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)??晒┈F(xiàn)場(chǎng)維修人員參考。OtoSense SMS移動(dòng)手機(jī)應(yīng)用平臺(tái)僅提供性能數(shù)據(jù)和健康狀態(tài)信息,不提供原始數(shù)據(jù)。
圖6個(gè)性化平臺(tái)(泵及泵站智能化應(yīng)用云平臺(tái)案例)
個(gè)性化應(yīng)用云平臺(tái)是根據(jù)客戶(hù)應(yīng)用場(chǎng)景和特定需求定制開(kāi)發(fā)配置生成。圖6為泵及泵站物聯(lián)網(wǎng)智能化運(yùn)維服務(wù)云平臺(tái)(應(yīng)用云平臺(tái))。應(yīng)用云平臺(tái)包括基礎(chǔ)管理,運(yùn)行監(jiān)測(cè),狀態(tài)評(píng)價(jià),運(yùn)行優(yōu)化,故障診斷,維保服務(wù)和升值服務(wù)七大功能模塊。其中狀態(tài)評(píng)價(jià)和故障診斷集成了ADI OtoSense智能電機(jī)故障診斷系統(tǒng)。個(gè)性化應(yīng)用云平臺(tái)采用分布式云平臺(tái)結(jié)構(gòu),可提供客戶(hù)標(biāo)準(zhǔn)化或個(gè)性化配置。也可根據(jù)客戶(hù)需求嵌入到客戶(hù)已有的平臺(tái)體系。個(gè)性化應(yīng)用云平臺(tái)的其中一個(gè)特點(diǎn)是滿(mǎn)足原始數(shù)據(jù)歸屬客戶(hù)的需求。
電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)云平臺(tái)重要特點(diǎn)
1. SMS傳感器設(shè)備安裝配置簡(jiǎn)便,7x24小時(shí)診斷電機(jī)運(yùn)行健康狀況,對(duì)運(yùn)行異常狀態(tài)提供早期預(yù)警,使數(shù)字化巡檢,主動(dòng)運(yùn)維成為可能。從而降低運(yùn)維成本,減少備件庫(kù)存,提高設(shè)備系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)效率。
2. 提供物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)系統(tǒng)集成解決方案,原始數(shù)據(jù)歸屬客戶(hù),采集原始數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)處理的電機(jī)運(yùn)行信息可作為結(jié)合客戶(hù)應(yīng)用場(chǎng)景的二次開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)。
3. SMS傳感器與ADI OtoSense™專(zhuān)家系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)對(duì)電機(jī)設(shè)備實(shí)時(shí)提供市場(chǎng)上目前和全面的定性故障診斷。包括:供電異常,旋轉(zhuǎn)設(shè)備定子、轉(zhuǎn)子異常,基軸平衡,定轉(zhuǎn)子對(duì)稱(chēng),軸承異常,軸心偏移,散熱異常,電機(jī)固定異常等。
4. 具有快速實(shí)施,不受已經(jīng)安裝,系統(tǒng)運(yùn)行限制??蔀榭蛻?hù)提供定制化服務(wù),包括集成到客戶(hù)已有信息化云平臺(tái),或私有云服務(wù)器中。
參考
1適用范圍:標(biāo)準(zhǔn)低電壓電機(jī)(IEC / NEMA 電機(jī)),電機(jī)Frame尺寸:450 (IEC60034)/ 500 (NEMA MG1),功率:0.37kW ~ 500kW。啟動(dòng)及運(yùn)行方式無(wú)限制(DOL, VFD),線(xiàn)圈聯(lián)線(xiàn)方式無(wú)限制(Star, Delta)。高壓電機(jī)(雙饋)需要結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)據(jù),可以對(duì)機(jī)械、電器、散熱進(jìn)行診斷。
3SMS, Smart Motor Sensor性能指標(biāo)如下表所示。
SMS | 智能電機(jī)故障診斷傳感器(ADI SMS) | (1)為集數(shù)據(jù)采集與無(wú)線(xiàn)通訊為一體的終端產(chǎn)品。 (2)傳感器具有9種自主檢測(cè)電機(jī)異常的診斷能力,可對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 (3)適用電機(jī)范圍:0.37kw-500kw。 (4)數(shù)據(jù)采集頻率:實(shí)時(shí)采集。 (5)發(fā)送數(shù)據(jù)格式:waveform,FFT,rms。 (6)監(jiān)測(cè)振幅范圍:±40g。 (7)監(jiān)測(cè)振動(dòng)方向:軸向和徑向。 (8)監(jiān)測(cè)頻率范圍:1Hz~3KHz。 (9)數(shù)據(jù)定時(shí)上傳:數(shù)據(jù)上傳間隔20min/次,并具有故障重連、斷線(xiàn)重?fù)艿裙δ堋?/span> (10)與終端通信方式:WiFi通信;工作協(xié)議:802.11b/g/n;頻率范圍:2.4GHz。 (11)防護(hù)等級(jí):IP55。 (12)供電電壓:DC9V-DC12V。 (13)工作溫度:-20℃≤+55℃。 (14)儲(chǔ)存溫度:-40℃≤+85℃。 (15)相對(duì)濕度:≥95%(無(wú)凝結(jié))。 (16)數(shù)據(jù)查詢(xún):通過(guò)PC端輸入相應(yīng)賬號(hào)密碼進(jìn)行查詢(xún)。 (17)產(chǎn)品認(rèn)證:CE認(rèn)證。 |
技術(shù),原理和功能
將SMS傳感器連接到電機(jī)設(shè)備,該傳感器開(kāi)始將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/span>華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái),其中集成了ADI OtoSenseTM AI專(zhuān)家系。在初始學(xué)習(xí)期間,SMS傳感器與ADI OtoSense™專(zhuān)家系統(tǒng)配合,根據(jù)被監(jiān)測(cè)電機(jī)參數(shù)和軸承型號(hào)和系統(tǒng)已有電機(jī)模型擬合。學(xué)習(xí)期結(jié)束后,華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)能夠檢測(cè)電機(jī)設(shè)備性能異常和生成有關(guān)即將發(fā)生的電機(jī)問(wèn)題的警報(bào)。
在初始學(xué)習(xí)期間,SMS傳感器每3分鐘向華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)的ADI OtoSense™專(zhuān)家系統(tǒng)發(fā)送被監(jiān)測(cè)電機(jī)數(shù)據(jù)樣本。ADI OtoSense™算法模型提取用的參數(shù)用于分析目的,并生成為每個(gè)參數(shù)量身定制的個(gè)性化模型。如下圖所示。
圖8學(xué)習(xí)狀態(tài)和個(gè)性化模型生成
學(xué)習(xí)階段完成后,電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)云平臺(tái)的ADI OtoSense™會(huì)將傳入的傳感器數(shù)據(jù)與個(gè)性化模型
圖9 智能電機(jī)故障診斷流程
進(jìn)行比較,檢測(cè)到即將發(fā)生的電機(jī)故障(圖9)有關(guān)10個(gè)關(guān)鍵電機(jī)屬性,以及原始數(shù)據(jù),和處理傳感器數(shù)據(jù)的狀態(tài)更新可通過(guò)OtoSense SMS移動(dòng)應(yīng)用軟件和系統(tǒng)平臺(tái)的中心化和個(gè)性化應(yīng)用軟件平臺(tái)獲得。
根據(jù)SMS上傳的傳感器數(shù)據(jù),ADI OtoSense™ 專(zhuān)家系統(tǒng)分析可深入了解下面9種電機(jī)屬性,性能,以及整體情況。電機(jī)性能問(wèn)題被歸屬于第10個(gè)電極屬性,在電機(jī)健康評(píng)價(jià)中體現(xiàn)。
華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)的一個(gè)主要功能是結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)算法模型可視化性能屬性。簡(jiǎn)單描述如下:
圖10 被監(jiān)測(cè)電機(jī)設(shè)備轉(zhuǎn)速
1.電機(jī)轉(zhuǎn)速可視化,隨時(shí)間變化的電機(jī)轉(zhuǎn)速,參考上圖,反應(yīng)電機(jī)在該時(shí)間段運(yùn)行工況頻率,根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景可以反映系統(tǒng)效率。比如水泵高效工況區(qū)和電機(jī)轉(zhuǎn)速(頻率)直接相關(guān)。電機(jī)轉(zhuǎn)速是通過(guò)SMS采集的原始磁場(chǎng)時(shí)間波形(Magnetic Field Time Waveform)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻譜(FFT),通過(guò)ADI OtoSense™ 專(zhuān)家系統(tǒng)計(jì)算生成。屬于推算檢測(cè)信息。
2.振動(dòng)數(shù)據(jù)和信息可視化,徑向振動(dòng)頻譜(X),參考下圖,是由SMS振動(dòng)傳感器采集的振動(dòng)時(shí)間波形通過(guò)FFT轉(zhuǎn)換成振動(dòng)頻譜。屬于原始采集數(shù)據(jù)。同時(shí)采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)還有軸向(Z)振動(dòng)時(shí)間波形和頻譜。
圖11 被監(jiān)測(cè)電機(jī)設(shè)備徑向(X)振動(dòng)頻譜
由采集的振動(dòng)原始數(shù)據(jù)通過(guò)ADI OtoSense™ 專(zhuān)家系統(tǒng)計(jì)算獲得軸向和徑向振動(dòng)加速度,振動(dòng)速度和振動(dòng)位移。下圖是定性計(jì)算徑向(X)振動(dòng)加速度,振動(dòng)速度和振動(dòng)位移。
圖12 被監(jiān)測(cè)電機(jī)設(shè)備徑向(X)振動(dòng)加速度,振動(dòng)速度和振動(dòng)位移
3.磁場(chǎng)數(shù)據(jù)和信息可視化,SMS傳感器從電機(jī)外殼采集獲取電機(jī)邊緣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)間波形,通過(guò)FFT轉(zhuǎn)換成一組磁場(chǎng)頻譜,以頻率為橫軸,分貝(dB)幅值為縱軸的譜線(xiàn)。如下圖所示。磁場(chǎng)原始數(shù)據(jù)攜帶了電機(jī)機(jī)電信息,結(jié)合振動(dòng)和溫度采集數(shù)據(jù),ADI OtoSense™ 專(zhuān)家系統(tǒng)可以推測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài),計(jì)算出轉(zhuǎn)速和電流。
圖13 被監(jiān)測(cè)電機(jī)設(shè)備徑向(X)振動(dòng)加速度,振動(dòng)速度和振動(dòng)位移
4. 華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)將采集的磁場(chǎng)原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)相關(guān)的電機(jī)性能信息。如下圖所示。結(jié)合其他采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的電機(jī)性能信息,ADI OtoSense™ 專(zhuān)家系統(tǒng)可以對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子和定子間隙,安裝軸對(duì)稱(chēng),運(yùn)行負(fù)荷,電子繞組,外接電源等一系列和電機(jī)運(yùn)行相關(guān)變量進(jìn)行推算評(píng)估。通過(guò)電機(jī)10種常見(jiàn)故障進(jìn)行診斷,評(píng)價(jià)健康狀態(tài)。
圖14 被監(jiān)測(cè)電機(jī)設(shè)備由磁場(chǎng)原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)相關(guān)電機(jī)性能信息
5.故障診斷預(yù)警,基于上述SMS采集的原始數(shù)據(jù),以及數(shù)據(jù)信息化轉(zhuǎn)換,ADI OtoSense™ 專(zhuān)家系統(tǒng)通過(guò)對(duì)應(yīng)模型,經(jīng)驗(yàn)參數(shù)及實(shí)況分析計(jì)算出當(dāng)前被檢測(cè)電機(jī)進(jìn)行狀況。是確有故障還是運(yùn)行不合理。確有故障則根據(jù)嚴(yán)重程度發(fā)出預(yù)警或報(bào)警,并出具可能的原因以及解決方案(結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景),如下圖。以點(diǎn)的形式表示運(yùn)行狀態(tài),方便系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析和優(yōu)化衡量。電機(jī)狀態(tài)的額定值為0-10,其中‘7-10’表示正常運(yùn)行,‘5-7’ 表示建議進(jìn)行監(jiān)視(預(yù)警),‘0-5’表示即將發(fā)生電機(jī)故障(報(bào)警)。
圖15被監(jiān)測(cè)電機(jī)設(shè)備故障診斷預(yù)警報(bào)警可視化
華業(yè)云電機(jī)運(yùn)行無(wú)憂(yōu)應(yīng)用平臺(tái)由一組功能模塊組成,每一個(gè)模塊都具備和不同應(yīng)用場(chǎng)景平臺(tái)體系進(jìn)行對(duì)接集成,有效的將智ADI OtoSense™ 專(zhuān)家系統(tǒng)信息集成到其應(yīng)用場(chǎng)景,解決問(wèn)題,體現(xiàn)價(jià)值。