Nghiên cứu thiết kế thiết bị giám sát liên tục lỗi mất cân bằng động cơ trên cơ sở ARM Cortex-M3 và FFT

Bài viết đề xuất một thiết bị giám sát và chẩn đoán lỗi động cơ hoạt động thời gian thực tích hợp vào hệ thống tự động hóa công nghiệp. Thiết bị được chế tạo có cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, độ chính xác cao với giá thành hợp lý

Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) Nghiên Cứu Thiết Kế Thiết Bị Giám Sát Liên Tục Lỗi Mất Cân Bằng Động Cơ Trên Cơ Sở ARM Cortex-M3 Và FFT Lê Mạnh Tuấn1* Đào Thanh Toản2 Phân hiệu Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại Học Giao Thông vận tải, 450-451 Đường Lê Văn Việt, Phường Tăng Nhơn Phú A, Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh Khoa Điện-Điện tử, Trường Đại Học Giao Thông vận tải, Số Đường Cầu Giấy, Hà Nội *Email: tuanlm_ph@utc.edu.vn, daotoan@utc.edu.vn độ lớn gợn mô-men xoắn với lọc thông dải mà tần số trung tâm đồng với tốc độ động [3] Abstract—Trong báo này, đề xuất thiết bị giám sát chẩn đoán lỗi động hoạt động thời gian thực tích hợp vào hệ thống tự động hóa cơng nghiệp Thiết bị chế tạo có cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, độ xác cao với giá thành hợp lý Bài báo trình bày cố học (mất cân bằng) động cơ, sau thiết kế thiết bị phân tích, nhận dạng hư hỏng đưa cảnh báo cho hệ thống động gặp lỗi Quá trình thử nghiệm thiết bị điều kiện khác cho thấy thiết bị đáp ứng mục tiêu nghiên cứu đặt áp dụng thực tế Việc phát rung động máy bị ảnh hưởng số yếu tố như: ảnh hưởng rung máy lân cận, vị trí đo đến độ xác phép đo rung động [4] Nghiên cứu ứng dụng cảm biến gia tốc MEMS giá thành thấp cho phép đo rung động [5] Cho đến nghiên cứu chế tạo thiết bị đo rung cầm tay phục vụ kiểm tra rung động thiết bị với sai lệch nhỏ 5% [6] Trong viết này, tác giả đề xuất giải pháp có chi phí thấp để phát lỗi động Thiết bị chẩn đốn lỗi thơng qua phân tích rung động tốc độ, thực giám sát trực tuyến tích hợp vào hệ thống Scada Thiết bị thiết kế bao gồm thành phần chính: (1) cảm biến bao gồm cảm biến gia tốc trục GY-521 Encoder LPD3806-600BM; (2) xử lý ARM CortexM3 AT91SAM3X8E; (3) mô-đun truyền thông RS-485 Sơ đồ thiết bị hình Keywords- Cảm biến gia tốc, phân tích rung động, biến đổi Fourier, phân loại lỗi động I GIỚI THIỆU Động đóng vai trị quan trọng hệ thống tự động hóa cơng nghiệp Như vậy, động bị lỗi gây gián đoạn trình sản xuất, tổn thất kinh tế và việc sửa chữa tốn Lỗi động bao gồm hai nhóm lỗi điện lỗi Các lỗi điện tương đối dễ phát drive biến tần điều khiển động có tính báo lỗi Trong lỗi cân lệch trục làm tăng mài mòn hư hỏng ổ trục động theo thời gian [1] Do cần kiểm tra bảo dưỡng định kỳ giúp phát sớm lỗi để phục vụ bảo trì sửa chữa kịp thời Bảng Phân bố lỗi động theo ABB [2] STT Tên lỗi Tỷ lệ (%) Sự cố cơ, liên quan ổ bi: rung, cân bằng, 51 lệch trục Sự cố điện 21 Sự cố bên như: nhiệt 16 độ, độ ẩm Khác 12 Có nhiều phương pháp để dị lỗi cơ, phổ biến phân tích tín hiệu rung động Thuật tốn phát trọng lượng không cân dải tốc độ gia tốc tốc độ không đổi cách phát ISBN 978-604-80-5958-3 Hình Sơ đồ khối thiết bị Phần lại báo tổ chức sau: phần II, trình bày nội dung thiết kế hệ thống Trong phần III, trình bày kết đo đạc thực nghiệm để đánh giá hiệu giải pháp đề xuất Cuối cùng, kết luận báo phần IV II THIẾT KẾ HỆ THỐNG Hệ thống giám sát chẩn đoán lỗi động đề xuất bao gồm 01 thu thập xử lý liệu cảm biến lắp đặt vị trí động cần giám sát (Hình 3) Trong nghiên cứu này, sử dụng mơ hình thu nhỏ để thực nghiệm Mơ hình gồm động điện cần giám sát 50 W, điều khiển tốc độ giúp thử nghiệm nhiều cấp tốc độ khác rung, cảm biến gia tốc gắn động cơ, encoder đo tốc độ quay động 257 Hội nghị Quốc gia lần thứ 24 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2021) máy khoảng thời gian ngắn có điều kiện tiến hành biện pháp khắc phục; - Vùng D: Các giá trị rung động vùng xem đủ "khắc nghiệt" để làm hỏng máy Bảng Giá trị giới hạn rung động theo ISO 10816 Vận tốc rung (mm/s) Loại Máy nhỏ Loại Máy trung bình Loại Máy lớn cứng Loại Máy lớn mềm 0.28 0.45 0.71 A 1.12 Hình Mơ hình thực nghiệm hệ thống Yêu cầu thiết kế hệ thống bao gồm: đối tượng đo, tầm đo, băng thông, độ phân giải nhận dạng lỗi cân phân tích cụ thể sau: 1.8 Phân tích rung động Tùy thuộc vào đối tượng rung động với tần số rung xác định tương ứng với phương pháp đo khác hình Với đối tượng rung động tần số thấp (