CHUẨN đoán hư HỎNG ĐỘNG cơ điện sử DỤNG CARD PCI

CH M CL C NG 1: T NG QUAN 1.1 Lý thuy t v chẩn đoán, k t qu nghiên c u vƠ ngoƠi n c đƣ công b .4 1.2 M c đích c a đ tài .10 1.3 Nhi m v c a đ tài gi i h n đ tài 10 1.4 Ph CH ng pháp nghiên c u 10 NG 12 C S LÝ THUY T 12 2.1 GI I THI U V Đ NG C KHÔNG Đ NG B : .12 2.1.1 Gi i thi u: 12 2.1.2 M ch n t ng đ ng c a đ ng c không đ ng b 12 2.1.3 Các quan h công suất đ ng c không đ ng b : 13 2.2 Những h h ng đ ng c n không đ ng b : .13 2.2.1 H h ng v c khí 14 2.2.2 Nguyên nhơn h h ng rotor vòng bi 14 2.3 Kỹ thu t chẩn đoán 16 2.4 Bi n đ i FFT .18 2.5 D ng ph tần s đ ng c bị l i 19 2.5.1 Rotor .19 2.5.2 Vòng bi: 20 CH NG 21 THI T K MÔ HÌNH VÀ K T QU MÔ PH NG 21 3.1 S đ chẩn đoán l i đ ng c [12] 21 3.2 C m bi n dòng: 21 3.2.1 Lý thuy t v hi u ng Hall: 21 3.2.2 Gi i thi u IC Hall c m bi n dòng ASC712: 22 3.2.3 D ng đóng gói: SOIC b c chì chân (thêm phía sau chữ LC) 23 Trang 3.2.4 Các ng d ng c b n: .24 3.3 B chuyển đ i A/D 27 3.4 Phần m m Labview 27 3.5 Các lo i cửa s l c .29 3.5.1 Rectangular 30 3.5.2 Hamming 30 3.5.3 Hanning 30 3.5.4 Triangle (Bartlett) .30 3.5.5 Black man 31 3.5.6 Flat top 31 3.5.7 Exponent down 31 3.6 Giao ti p Arduino v i labview 32 3.6.1 Gi i thi u Arduino : .32 3.6.2 ng d ng 33 3.6.3 Kh c a bo m ch Arduino 33 3.7 Giao ti p Adruino v i labview 36 3.7.1 Gói VIs Arduino 38 3.7.2 Kh i Init 39 3.7.3 Kh i Close 40 3.7.4 Các kh i Low level 40 3.7.5 Các kh i sensors 41 3.8 Cấu trúc c b n c a DAQ .41 3.8.1 DAQ (data acquisition) 42 3.8.2 M i quan h LabVIEW v i thi t bị DAQ .44 3.8.3 Cấu trúc c b n c a DAQ 45 3.8.4 Máy tính PC .45 3.9 Code phân tích ph dùng Labview .48 3.10 K t qu thực nghi m 49 3.10.1 Mô hình chẩn đoán h h ng đ ng c n: 49 Trang 3.10.2 L i Rotor 50 3.10.3 L i vòng bi: .51 3.10.4 L i h n h p 53 CH NG 4: 56 K T LU N 56 4.1 K t qu đ t đ 4.2 H c 56 ng phát triển c a đ tài: 56 TÀI LI U THAM KH O 57 Trang CH NG 1: T NG QUAN 1.1 Lý thuy t v chẩn đoán, k t qu nghiên c u ngoƠi n c đƣ công b Chẩn đoán h h ng lƠ xác định tr ng thái c a m t h th ng m t th i điểm xác định s di n ra, dựa tri u ch ng bên N i dung c a khoa h c nƠy xem xét ph ng pháp thu th p vƠ đánh giá thông tin chẩn đoán, mô hình chẩn đoán vƠ thu t toán quy t định Chẩn đoán sử d ng phép kiểm tra, t c tr ng thái đầu vƠo đặc bi t nhằm làm cho h th ng b c l tri u ch ng c a tr ng thái hi n t i M c đích c a chẩn đoán lƠ đánh giá tr ng thái th i điểm, phát hi n s m h h ng vƠ s phát sinh c a h th ng, từ đ a bi n pháp kỹ thu t ch ng h ng hóc, b o trì báo d ỡng nhằm c i thi n đ tin c y, an toàn tu i th c a h th ng kỹ thu t L iđ c định nghĩa nh m t sai l ch không chấp nh n đ c c a m t tham s , thu c tính hay bi n so v i giá trị chuẩn K t qu chẩn đoán đánh giá m c đ sai l ch c a thông s kỹ thu t c a đ i t ng chẩn đoán th i gian (kiểm soát) hi n t i, nh kiểm tra tính sẵn sàng ho t đ ng c a đ i t ng, vi c tìm ki m l i nh h qu kh ho t đ ng c a đ i t đ i t l i vƠ ng t i tính hi u ng Khi xác định tình tr ng kỹ thu t c a ng, ph i gi i quy t vấn đ dự báo di n bi n l i, vấn đ ngu n g c cl ng tình tr ng kỹ thu t c a đ i t ng t ng lai M t h th ng chẩn đoán s thực hiên công vi c cách thực hi n m t lo t phép kiểm tra, thu th p s li u, phân tích s li u đƣ thu th p để tìm dấu hi u đặc bi t, vƠ c s dấu hi u đƣ tìm thấy, k t lu n v tr ng thái c a thi t bị Bài toán phát hi n l i (Fault Detection): M c tiêu lƠ xác định xem đ i t có làm vi c bình th ng hay không Trong tr ng h p này, t p tr ng thái đ chia thành hai t p nh : S0 ng v i tr ng thái làm vi c bình th Trang ng c ng tr ng thái l i ng v i l i Nhi m v c a bƠi toán lƠ xác định xem h nằm tr ng thái S0 hay tr ng thái l i H th ng s t o tín hi u c nh báo cho ng hành v tình tr ng làm vi c bất th ng c a h th ng Bài toán phân bi t l i (Fault Isolation): Trong tr bi t rõ t t xem đ i t tr ng thái Si đƣ nêu iv n ng h p này, cần phân ng nằm tr ng thái s Do m t l i x y đ i t ng đ ng th i nh h ng đ n nhi u thông s đầu khác nên vi c xác định tr ng thái c a đ i t ng m t công vi c hoàn toàn không d dàng; th m chí m t s tình hu ng thực hi n đ c N i dung c a toán phân tích, t ng h p tri u ch ng c a l i, từ định vị đ c l i nằm b ph n ch c nƠo - BƠi toán xác định l i (Fault Indentification) mong mu n tìm nguyên nhân c a l i: Chi ti t gây l i, th i điểm gây l i - Cao h n nữa, m t h th ng dung l i (Fault Tollerance) cho phép làm vi c tr ng h p có l i cách sử d ng gi i pháp thay th t ng đ ng v phần c ng phần m m: V i c m bi n l i, tín hi u c a c m bi n đ c thay th tính toán t Trong tr ng đ ng h p này, h s ph i chịu chất l toán cao h n, đ xác gi m ph thông s bình th ng từ thông s khác c a h th ng ng làm vi c thấp h n chi phí tính ng pháp tính gián ti p, đ kiểm soát nh ng v n trì đ tin c y gi m c tr ng thái làm vi c ng c a c h th ng Các định nghĩa v trình nh n d ng l i đƣ đ c định nghĩa b i Hi p h i Safe Process R Isermann vƠ P Ballé đ xuất năm 1996, bao g m: - Theo dõi (Monitoring): trình thu th p chuyển đ i thông s chẩn đoán nhằm phát hi n biểu hi n bất th ng Quá trình thực hi n v i th i gian thực - Giám sát (Supervison) bao g m trình theo dõi vƠ đ a quy t định cho phép chắn hƠnh đ ng h p lý tr ng h p có l i - B o v (Protection): Bao g m tất c trình giám sát thao tác nhằm h n ch t i đa thi t h i l i gây Trang Trong tài li u nƠy phơn bi t theo dõi di n bi n c a trình (ho t đ ng c a m t đ i t t ng) theo dõi tr ng thái c a trình (tr ng thái c a đ i ng) Theo dõi ho t đ ng đự c hiểu công vi c h t ng, tín hi u hóa thể hi n d i d ng l ng t i chẩn đoán đ i c đ tr ng thái c a đ i t ng thay đ i c a Nh v y, h th ng theo dõi tr ng thái h th ng chẩn đoán th i gian thực Khi đ i t ng ho t đ ng th i gian thực, h th ng chẩn đoán h tr ho t đ ng kiểm tra b o v cho h th ng nh yêu cầu đ i v i h th ng giám sát Vì v y, m t h th ng giám sát đ c định nghĩa lƠ m t h th ng chẩn đoán liên t c m t h quan sát liên t c tr ng thái c a đ i t Kiểm tra m t công vi c ti p theo c a chẩn đoán Công vi c nƠy đ nh lƠ vi c xác định m t t p c a phép thử đ để định l d i đƣ đ ng giá trị c a thu c tính có ích c a đ i t ng c hiểu c xây dựng theo tr t tự ng đ c phân tích c xác định c a thông s M t d ng đặc bi t c a thao tác phép chẩn đoán, nhằm xác định xem tiêu chí đƣ đ c xác định có phù h p v i tiêu chuẩn khuy n nghị hay không M t trình chẩn đoán đ c thực hi n tự đ ng Trong tr tác đ ng h p đó, phép chẩn đoán đ c hiểu m t t p c a thao c thực hi n b i phần m m nhằm đặt giá trị cho tr c lên bi n công ngh M c tiêu c a thao tác lƠ để kiểm tra phù h p ho t đ ng c a phần đ i t ng cần kiểm tra K t qu c a phép kiểm tra tín hi u kiểm tra có ch a thông tin v chi ti t cần kiểm tra Các nghiên c u v thông s chẩn đoán: G m có kiểm soát momen lực c h c tr c đ ng c , kiểm soát ti ng n, Đo đ rung, Kiểm soát dựa đ il ng n (dòng n, n áp): Kiểm soát momen lực c h c trục đ ng c : M i l i c a đ ng c đ u gây nh h đ ng t i khe từ Nh ng đo c khe từ m t cách trực ti p Sự khác bi t momen quay tr c so v i momen tính toán l i c a d n Công suất t c th i tr c Trang có tr so v i công suất n Những chi ti t nh rotor, tr c t i c khí s gây lực xoắn Tuy nhiên, thành phần khác c a thi t bị s gây thành phần hài khác c a lực xoắn Nh đo momen lực tr c quay t c điểm c a ph ng pháp nƠy lƠ vi c ng đ i khó khăn vƠ đòi h i chuẩn bị tr c Kiểm soát ti ng n: Kiểm soát ti ng n đ c đo vƠ phơn tích máy phân tích ph âm Ti ng n đ ng c pha ch y u sinh từ khe từ Ph ng pháp nƠy có kh phát hi n đ c thay đ i c a khe không khí Tuy nhiên, vi c đo đ n âm nhà máy công nghi p đầu máy không kh ti ng n n n gây từ thi t bị khác l n làm nh h c a ph thi ng đ n đ xác ng pháp chẩn đoán Đo đ rung: Sự bất đ ng b v c khí vƠ n s t o nên hi n t ng rung tuần hoàn c a thi t bị Đ ng th i bi n đ ng m nh c a dòng n s gây nhi u Nhi u rung thi t bị n gây b i lực n từ, c khí khí đ ng Phần l n nhi u vƠ rung máy n gây b i từ tr Phân b từ tr ng khe từ ph ng khe từ thu c nhi u vào cấu trúc rotor, stator thẩm từ Vì v y lực n từ vƠ đ rung ph thu c nhi u vào đ i x ng c a chi ti t n từ Bằng vi c phân tích rung đ ng, ng i ta phát hi n nhi u l i bất cân x ng v cấu trúc L i vòng bi, l i rotor, l i h p s rotor không cân l i d phân bi t Ng i ta phân tích tần s xung quanh tần s c b n, ph r ng m t vài tần s bi t để phát hi n l i Ph đặc ng pháp phơn tích rung đ ng có hi u qu phân tích l i, nhiên, đòi h i có thi t bị đo chuyên d ng, th khó áp d ng cho thi t bị công suất nh Kỹ thu t FFT th ng đ c sử d ng ph ng pháp đo nƠy nhằm trích xuất v ch ph Vi c k t lu n l i sử d ng c s logic m m ng n ron để phân bi t dấu hi u đặc tr ng c a l i Kiểm soát dựa đ i l ợng n (dòng n, n áp): Trang Các ph ng pháp kiểm soát dòng stator để phát hi n nhi u l i c a đ ng c vƠ bi n tần Trong đa s ng d ng, dòng stator c a đ ng c đ c kiểm soát để b o v đ ng c b i l i dòng, t i, ch m ch p , v y, vi c chẩn đoán dựa dòng n không cần b sung thêm c m bi n Trong ph ng pháp nƠy, m t s h ng chẩn đoán đ ợc sử dụng: Phân tích dấu hi u dòng n: Trong th i gian gần đơy, ph tích l i dựa dấu hi u dòng n đ c sử d ng ph bi n Ngoài phép phân tích fourier cho thành phần c b n, phép phân tích ph cao đ ng pháp phơn cho thành phần tần s c sử d ng để phát hi n l i h ng d n rotor, vòng ch p m ch, l i stator l ch tơm đ ng [14],[15],[16] M i liên h dòng n vƠ rung đ ng đ c sử d ng để phát hi n l i v vòng bi b ph n quay Có thể phân tích dòng pha dòng dây trung tính [17] Các b l c m ng n ron đ thái làm vi c t t c a thi t bị d c sử d ng để ghi nh n tr ng i u ki n t i bình th ng Các phân tích sóng hài cho phép phát hi n l i c l i khe không khí, bao g m stator rotor Phân tích wavelet tr ng thái ho t đ ng n định tr ng thái kh i đ ng cho bi t nhi u thông tin v tình tr ng thi t bị, đặc bi t tình tr ng c a rotor [18] Các k t qu nghiên c u vƠ ngoƠi n Trong n c: c: Tác gi Lê Lăng Vơn nghiên c u v chẩn đoán tình tr ng kỹ thu t vƠ đ tin c y c a đ ng c diezel dựa dấu hi u v đ rung dầu bôi tr n [2] Tác gi Lê M nh Vi t [3] đƣ nghiên c u đ xuất m i quan h đặc tính tần s phần ng tình tr ng cách n c a máy n Các tác gi Đinh ThƠnh Vi t, Nguy n Qu c Tuấn, Nguy n Văn Lê đƣ nghiên c u v ng d ng m ng n ron chẩn đoán c lực c s phân tích tri u ch ng đặc tr ng vƠ ph máy bi n áp lực [4] Trang ti m ẩn máy bi n áp ng pháp k t lu n l i cho Tác gi Lê HoƠi Đ c đƣ nghiên c u dấu hi u h h ng đặc tr ng c a đ ng c Diezel vƠ ng d ng t p m k t lu n l i [5] Tác gi Đ ng Văn H truy n ng ng đƣ nghiên c u ng d ng m ng n ron lan c toán k t lu n l i c a đ ng c Diezel cho tƠu th y [6] Các tác gi Đ Đ c Tuấn, Đ Vi t Dũng đƣ xơy dựng mô hình xác định tình tr ng kỹ thu t c a ĐCĐK dựa phân tích, t ng h p tri u ch ng[1] NgoƠi n c: Công trình c a Zygfryd Gờowacz vƠ Antoni Zdrojewski [19],[20] xây dựng mô hình toán phân tích d ng dòng n c a đ ng c tr m ch ch p m ch rotor lƠm c c Các tác gi đ xuất ph s ng h p đ t cho phép phơn tích dòng n đ ng ng pháp phát hi n l i đ ng c DC c s phân tích ph nhiên ch a có dấu hi u đặc tr ng c a tri u ch ng l i tình hu ng c thể David L McKinnon [21] đƣ thu th p tín hi u v dòng n vƠ n áp c a đ ng c m t chi u m t s tình hu ng h ng hóc nh ch p m ch vòng dây, ch p m ch cu n dây cu n dây c a rotor, l ch điểm cân từ c a đ ng c D ng xung tần s đặc tr ng c a tín hi u đƣ đ c thu th p Tuy nhiên, ch a phân tích m i liên h k t cấu c a đ ng c vƠ s li u thu th p đ c Trong n i dung công b không đ c p đ n ph ng pháp phơn tích s li u k t lu n chẩn đoán cho tri u ch ng đƣ thu th p đƣ c Tác gi Seda Postalcioglu Ozgen [22] đ xuất ph ng pháp chẩn đoán l i đ ng c DC sử d ng logic m mandami so sánh tín hi u vào tín hi u phát hi n l i thay đ i n tr , n c m c a đ ng c Tác gi A Che Soh, M.Sc vƠ R.Z Abdul Rahman đƣ nghiên c u áp d ng m ng n ron để so sánh đ ng c ho t đ ng song song c a robot nhằm phát hi n l i c a đ ng c c m bi n [13] M t s hình nh l i ĐCKĐB Trang Hình 1.1 Một số hình ảnh lỗi cuộn dây stator 1.2 Mục đích c a đ tài Chẩn đoán tình tr ng đ ng c ho t đ ng đ a c nh báo kịp th i nhằm làm gi m t n thất kinh t , ti t ki m th i gian ti n b c Vì lý nên tác gi đƣ ch n đ tài “ Chẩn đoán động điện không đồng dùng card PCI ” 1.3 Nhi m vụ c a đ tƠi vƠ gi i h n đ tƠi Xác định c ti m ẩn c a đ ng c , giám sát v n ch a giám sát đ i l ng l i (Kiểm soát momen lực c h c tr c đ ng c , Kiểm soát ti ng n, Đo đ rung) 1.4 Ph ng pháp nghiên c u Đ i t ợng nghiên c u: Chẩn đoán đ ng c không đ ng b tình tr ng ho t đ ng Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u v Labview, card thu th p li u arduino, ng d ng FFT để chẩn đoán đ ng c không đ ng b Trang 10 truy n li u c a máy tính không làm nh h có ch ng t i h th ng DAQ Máy tính PC ng trình h tr I/O truy n ngắt NgƠy nay, máy tính PC đ u truy xuất trực ti p b nh (DMA ậ Direct memory access), u nƠy lƠm tăng t c đ truy n truy n li u từ phần c ng chuyên d ng t i b nh máy tính Ph ng th c truy n giúp b xử lý không bị ngh n di chuyển li u thao tác xử lý ph c t p Vi c ch n ph ng th c truy n nh h ng đ n suất truy n c a thi t bị DAQ Nhân t gi i h n lƠ thi t bị phần c ng, th i gian truy nh p đĩa vƠ phơn vùng c a dĩa c ng làm nh h ng l n t i dòng li u t c đ truy n li u Thêm vƠo đó, đĩa c ng ph i có đ kho ng tr ng để h u hành ch y thực hi n x li u vƠo đĩa ng d ng đòi h i xử lý th i gian thực c a tín hi u tần s l n cần có t c đ xử lý cao, b xử lý 32-bit k t h p v i b đ ng xử lý b xử lý chuyên d ng nh lƠ bo m ch DSP (digital signal processing) Tuy nhiên, v i ng d ng cần thực hi n vi c đ li u giây máy tính cấp thấp đáp ng 3.8.5 B chuyển đ i vƠ u hòa đ ng truy n tín hi u B chuyển đ i có kh chuyển đ i hi n t ng v t lý thành tín hi u n đ a đ n DAQ c a h th ng đo l ng h p, tín hi u n nh n đ t ng Trong m t s tr ng ng v i tín hi u n nh n đ hi u n nh n đ ct c ng ng v i tín hi u v t lý c a thi t bị, tín c từ b chuyển đ i tham s đánh giá d i thông tin đầu vào c a thi t bị DAQ Đi u hòa đ ng truy n tín hi u giúp khu ch đ i tín hi u m c thấp, tách l c tín hi u để có k t qu đo xác NgoƠi ra, m t s b chuyển đ i sử d ng n áp đầu làm tín hi u kích để t o n áp đầu Đi u hòa đ ng truy n tín hi u đ c sử d ng m t cách đa d ng ng d ng quan tr ng M t ng d ng ph bi n c a u hòa đ hi u m c thấp đ ng truy n tín hi u khu ch đ i Tín c khu ch đ i lên để tăng t c đ phân gi i gi m b t nhi u Để có đ xác cao, u đ ng truy n tín hi u khu ch đ i tín hi u lên để đ m b o đầu vào b ADC M t ng d ng khác c a u hòa đ ng truy n tín hi u tách tín hi u từ máy tính H th ng s tách tín hi u chuyển đ i bị h ng từ máy tính kh i u hòa đ ng truy n tín hi u Tách tín hi u giúp vi c đ c tín hi u từ thi t bị Trang 46 DAQ vào không bị thay đ i b i tín hi u khác Sử d ng ch c tách tín hi u c a modul u hòa đ ng truy n tín hi u giúp t o tín h u xác cho h th ng Multiplexing (d n) m t kỹ thu t ph bi n c a d ng c đo l hi u, phần c ng c a u hòa đ ng tín ng truy n tín hi u c a tín hi u anlog cung cấp Multiplexing Modul SCXI c a tín hi u analog có t i 3.072 tín hi u đo l ng v i m t thi t bị DAQ Đơy lƠ m t điểm đặc bi t thi t bị DAQ Filter: K t qu c a b l c lo i b tín hi u không cần thi t kh i tín hi u c a thi t bị đo l ng Đ i v i lo i tín hi u m t chi u, b l c làm suy gi m tín hi u tần s thấp để tăng đ xác cho thi t bị đo Ví d , nhi u modul SCXI sử d ng 4Hz 10kHz làm m c cho qua b l c để lo i trừ tín hi u nhi u tr thi t bị DAQ Đ i v i tín hi u xoay chi u, th c đ a tín hi u s hóa ng ph i sử d ng d ng b l c khác nh b l c c a M t s thi t bị c b n đ l c thi t k cho tín hi u đo ng xoay chi u nh : NI 455x, NI 445x vƠ NI 447x Tuy n tính hóa: Ch c ph bi n c a u hòa đ ng truy n tín hi u n tính hóa Nhi u b chuyển đ i có đáp ng không n tính đ i v i thay đ i c a đầu vƠo Hƣng NI đƣ t o NI-DAQ, LabVIEW, Measurement Studio VirtualBench để t o n tính hóa đ u đặn Trong thực t , tín hi u đo l chịu nh h ng c u môi tr modul u hòa đ ng xung quanh lƠm thay đ i k t qu đo l ng ng Do đó, ng truy n tín hi u thi u h th ng DAQ 3.8.6 Phần c ng DAQ Đầu vƠo analog: Đặc điểm kỹ thu t c a đầu vƠo analog đa s s n phẩm DAQ cho bi t s c a kênh, t c đ lấy m u, m c l ng tử hóa kho ng đầu T c đ lấy m u: Kho ng lấy m u tham s xác định cho trình chuyển đ i T c đ lấy m u l n s có đ tr c nhi u li u m t đon vị th i gian, ng h p biểu di n tín hi u g c t t h n Multiplexing (D n): đơy lƠ m t kỹ thu t ph bi n thi t bị đo l ng tín hi u Đ phân gi i: Đ phân gi i c a thi t bị DAC biểu thị s bit tín hi u s đầu S bit nhi u sai s l ng tử hóa nh Đ xác cƠng cao Đ r ng mã hóa: Thi t bị DAQ có d i, đ phân d i ti n ích sẵn xác định đ Trang 47 c thay đ i nh c a n áp Sự thay đ i n áp đ cu giá trị digital vƠ đ th ng đ c thể hi n bít có tr ng s nh (LSB) c g i lƠ đ r ng mƣ hóa Đầu analog: Đầu analog c b trí ph thu c vào tác nhân kích thích c a h th ng DAQ Đặc điểm kỹ thu t c a b DAC (digital - to - anlog converter) quy t định chất l ng c a tín hi u đầu s n phẩm nh : th i gian xác l p, t c đ chuyển đ i vƠ đ phân gi i đầu Th i gian xác l p: Th i gian xác l p th i gian từ tín hi u s đ c đ a vƠo đ n dòng n n áp đầu n định T c đ chuyển đ i: T c đ chuyển đ i giá trị t c đ l n c a DAC để đầu có tín hi u Th i gian xác l p t c đ chuyển đ i trình làm vi c quy t định thay đ i c a m c tín hi u đầu DAC Vì v y, DAC có th i gian xác l p nh t c đ chuyển đ i l n t o tín hi u cao tần, b i th i gian nh cần thi t cho vi c thay đ i xác m c n áp đầu Đ phân gi i đầu ra: Đ phân gi i tỉ s giá trị cựa tiểu v i giá trị cực đ i c a n áp đầu V trị s tỉ s nƠy t ng ng tỉ s giá trị cực tiểu đ i v i giá trị cực đ i c a tín hi u s đầu vào Vào, tín hi u s (DIO): Vào tín hi u s th ng đ c ghép n i v i h th ng PC DAQ t i quy trình u khiển, t o mô hình kiểm tra gửi chúng t i thi t bị ngo i vi Trong m t s tr ng h p, tham s quan tr ng g m s đ li u digital ngu n đ ng digital sử d ng, t c đ lấy li u từ ng vƠ kh truy n c a đ ng ng d ng ph bi n c a DIO truy n li u máy tính thi t bị nh li u b xử lý, máy in 3.8.7 Phần m m (Software) Phần m m chuyển đ i PC thi t bị phần c ng DAQ giúp thu nh n li u, phân tích hiển thị Phần c ng DAQ phần m m tác 3.9 Code phơn tích ph dùng Labview Trang 48 Hình 3.25 Code phân tích phổ labview 3.10 K t qu thực nghi m 3.10.1 Mô hình chẩn đoán h h ng đ ng c n: Hình 3.26: Mô hình chẩn đoán hư hỏng động điện B ng 4: Thông s đ ng c : Hình 3.27: Kết nối cảm biến với Card Arduino Trang 49 Hình 3.28: Đồng hồ đo tốc độ Pha Cực Đi n áp 110V/220V Dòng n 24A/12A T cđ 1500 không t i Công suất 1.5 KW Tần s 50Hz Vòng bi 6206zz, 6204zz Dòng n stator c a đ ng c đ c thu th p qua c m bi n dòng ACS 712- 30A sau qua b chuyển đ i A/D t c đ lấy m u 860 S/s đ a v máy tính Sử d ng công c xử lý tín hi u c a phần m m labview để phân tích ph tín hi u này, cu i đem so sánh ph vừa tính toán đ bình th c v i ph c a đ ng c tình tr ng ng để k t lu n đ ng c có l i hay không l i 3.10.2 L i Rotor Tính toán tần s h T c đ đ ng c : 1478 49 Hz 51 Hz B ng 5: Tần s l i Rotor T cđ 1485 rpm Biên đ H s tr s=0.01 t k=1 LSB USB 49Hz 51Hz -30db -30db Trang 50 Hình 3.29 Phổ động bình thường có tải 49HzH 51Hz Hình 3.30 Phổ động bị vỡ rotor có tải 3.10.3 L i vòng bi: 3.10.3.1 L i inner race Đ ng c chẩn đoán inner race l 2mm S viên bi (Nb=8) fbearing = | | fbearing = | | fi= 0,6 Nbfr = 0.6x8x1485/60 = 118.24Hz | B ng 6: Tần s l i vòng bi inner race T cđ H s tr | t (m=1) m=1 LSB 1485 rpm s=0.01 68.8 Hz Biên đ -25db Trang 51 Hình 3.31 Phổ ĐC bình thường có tải 68.8Hz Hình 3.32 Phổ ĐC lỗi Inner race có tải 3.10.3.2 Outer race Đ ng c chẩn đoán outer race l 2mm S viên bi (Nb=7) fbearing = | | fbearing = | | fo= 0,4 Nbfr = 0.4x7x1485/60 = 69.3Hz fbearing = | | | | | B ng 7: Tần s l i vòng bi outer race T cđ 1485 rpm H s tr s=0.01 t (m=2) | (m=2) m=2 LSB USB 88.6Hz 188.6Hz Trang 52 Biên đ -35db -35db Hình 3.33 Phổ ĐC bình thường có tải 88.6Hz 188.6Hz Hình3.34 Phổ ĐC lỗi Outer race có tải 3.10.4 L i h n hợp Đ ng c đ c chẩn đoán vừa bị l i rotor l i inner race Do tần s xuất hi n l i 49 HZ, 51Hz 68.8Hz B ng 6: Tần s l i rotor vòng bi inner race T cđ 1485 rpm H s tr s=0.01 t k=1 m=1 LSB LSB USB 49Hz 68.8 Hz 51Hz Trang 53 Biên đ -30db -30db -30db Hình 3.35 ĐC bình thường có tải 49Hz 51Hz 68.8Hz Hình 3.36 ĐC bị lỗi hỗn hợp rotor inner race Chẩn đoán l i ĐCKĐB sử dụng ph ng pháp FFT có u vƠ khuy t điểm nh sau: u điểm: - Chỉ v i m t dòng n stator chẩn đoán đ c hầu h t l i v c khí c a đ ng c - Đ n gi n d thực hi n rẻ ti n cần sử d ng m t c m bi n dòng ACS712 - K t qu chẩn đoán đáng tin c y Khuy t điểm: Trang 54 - Mất thông tin mi n th i gian c a tín hi u - Khi ch y không t i khó nh n d ng đ v tình trang c a đ ng c Trang 55 c l i d dấn đ n đánh giá sai lầm CH NG 4: K T LU N 4.1 K t qu đ t đ ợc Trên c s nghiên c u vấn đ chẩn đoán kỹ thu t cho đ ng c n không đ ng b roto l ng sóc ng d ng phần m m Labview, Arduino, giao ti p Arduino v i labview, FFT lu n văn đƣ chẩn đoán đ đ c m c tiêu c a đ án đƣ đ đ t đ c l i đ ng c vƠ thực hi n c k t qu nh sau Những k t qu lu n án: Đƣ xơy dựng mô hình h truy n đ ng đ ng c máy phát, t o h h ng gần v i thực t , li u thu th p lƠ đáng tin c y Gi i quy t toán chẩn đoán kỹ thu t dựa phân tích ph (PSD) K t qu thực hi n cho thấy ph ng pháp nƠy hi u qu hữu ích cho vi c chẩn đoán l i rotor vòng bi Trong lu n văn đƣ sử d ng card thu th p li u Arduino m t thi t k đ n gi n nh g n, giá thành thấp so v i card c a Instrument đáng tin c y K t h p Arduino labview t o thành công c xử lý vô m nh m Đ tài m i b c ban đầu vi c gi i quy t toán chẩn đoán kỹ thu t cho ĐCKĐB 4.2 H ng phát triển c a đ tài: Ti p t c khai thác ph ng pháp đƣ đ xuất để chẩn đoán h h ng l i ĐCKĐB, giám sát nhi t đ vƠ đ rung giúp cho vi c chẩn đoán kỹ thu t c a ĐCKĐB hi u qu h n Áp d ng k t qu c a đ tƠi lĩnh vực mà có xuất hi n c a đ ng c KĐB quan tr ng Trang 56 TÀI LI U THAM KH O [1] Đ Đ c Tuấn, Đ Vi t Dũng, Ph ng pháp xơy dựng phân tích mô hình chẩn đoán tr ng thái kĩ thu t máy n kéo đầu máy diesel, Tuyển t p công trình khoa h c H i nghị KHCN đ i h c Giao thông V n t i, 2000 [2] Lê Lăng Vơn “Chẩn đoán tr ng thái kỹ thu t vƠ đánh giá đ tin c y c a đ ng c diezel đầu máy v n d ng t i Vi t Nam”, Lu n án TSKT, Đ i h c Giao thông V n t i ,2011 [3] Lê M nh Vi t “Chẩn đoán tr ng thái cách n máy n m t chi u c s đặc tính tần s c a phần ng” T p chí Giao thông v n t i, 2007 [4] Đinh ThƠnh Vi t, Nguy n Qu c Tuấn, Nguy n Văn Lê “ ng d ng m ng n ron chẩn đoán c ti m ẩn máy bi n áp lực ” T p chí Khoa h c Công ngh - ĐH ĐƠ Nẵng s (9) -2005 [5] Lê HoƠi Đ c “ ng d ng t p m chẩn đoán kỹ thu t đ ng c diesel” T p chí Khoa h c tr [6] Đ ng Văn H ng đ i h c Giao thông V n t i s 36, 2011 ng, “ ng d ng m ng n ron chẩn đoán tr ng thái kỹ thu t đ ng c diezel tƠu th y” T p chí Khoa h c tr ng đ i h c Giao thông V n t i s 3, 2012 [7] Hoshiar Hassan “Detection of the stator winding fault in three phase induction motor using Fuzzy Logic” 2012 [8] Vijay Prakash Pandey and Prashant Kumar Choudhary “Induction Motor Condition Monitoring Using Fuzzy Logic”, Advance in Electronic and Electric Engineering.ISSN 2231-1297, Volume 3, Number (2013), pp 755-764 [9] Rudra Narayan Dash “Fault Diagnosis in Induction Motor Using Soft Computing Techniques”, Department Of Electrical Engineering National Institute Of Technology, Rourkela-769008 India [10] Kalpana Bhardwaj and Alok Agarawal “Fault Diagnosis of Three Phase Induction Motor using Fuzzy Logic Controller and Sequence Analyzer ”, MIT Trang 57 International Journal of Electrical and Instrumentation Engineering, Vol 2, No 2, Aug 2012, pp (112-118) ISSN2230-7656(c) MIT Publications [11] K.Mohanraj, Sridhar Makkapati and S.Paramasivam, Ph.D “Unbalanced and Double Line to Ground Fault Detection of Three Phase VSI Fed Induction Motor Drive using Fuzzy Logic Approach “,International Journal of Computer Applications (0975 ậ 888) Volume 47ậ No.15, June 2012 [12] Jover Rodríguez, P., Arkkio, A., 2008, “ Detection of Stator Winding Fault in InductionMotor Using Fuzzy Logic “, Applied Soft Computing, Vol 8, No 2, pp 1112-1120 [13] A Che Soh, M.Sc and R.Z Abdul Rahman, M.Eng “Fault Detection and Diagnosis for DC Motor in Robot Movement System using Neural Network”, The Pacific Journal of Science and Technology Volume 10 Number May 2009 (Spring) [14] G Didier, E Ternisien, O Caspary, and H Razik „Fault Detection of Broken Rotor Bars in Induction Motor using a Global 133Fault Index”, IEEE Transactions on Industry Applications, Volume 42 Issue:1, 2006 [15] William T Thomson and Ronald Gilmore “Motor current signature analysis to detect faults in Induction motor drivers -fundamentals, data interpretation, and industrial case histories” proceedings of the Thirtysecond turbomachinery symposium ậ2003 [16] William R Finley Mark M Hodowanec Warren G Holter “An Analytical Approach to Solving Motor Vibration Problems”, IEEE/PCIC Conference Record, 1999 [17] Mohamed Hachemi Benbouzid, Michelle Vieira, and C´eline Theys “Induction Motors‟ Faults Detection and Localization Using Stator Current Advanced Signal Processing Techniques”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 14, No., January 1999 Trang 58 [18] Khalaf Salloum Gaeid and Hew Wooi Ping “Wavelet Fault Diagnosis of Induction Motor” MATLAB for Engineers ậApplications in Control, Electrical Engineering, IT and Robotics, 2011 [19] Zygfryd Gờowacz and Antoni ZdroJeWski “Diagnostics of Commutator DC Motor Basing on Spectral Analysis of Signals”, Electrical Power Quality and Utilisation, Journal Vol XIV, No.,2008 [20] Zygfryd Gờowacz and Antoni Zdrojewski “Mathematical Modelling of Commutator DC Motor in Failure Conditions”, SDEMPED 2005 International Symposium on Diagnostics ậ for Electric Machines, Power Electronics and Drives Vienna, Austria, 7-9 September 2005 [21] David L McKinnon “Online Fault Analysis of DC Motors” White Paper Published By: PdMA Corporation 2008 [22] Seda POSTALCIOGLU OZGEN “Graphical User Interface Aided Online Fault Diagnosis of Electric Motor - DC Motor Case Study”, Advances in Electrical and Computer Engineering Volume 9, Number 3, 2009 Trang 59 S K L 0 [...]...Ph ng pháp nghiên c u: Trên c s nghiên c u lý thuy t v chẩn đoán, lựa ch n và xây dựng các mô hình chẩn đoán vƠ ph tình tr ng kỹ thu t c a đ i t ng pháp chẩn đoán ng cần chẩn đoán Thực hi n mô hình h truy n đ ng máy phát đ ng c để đánh giá k t qu chẩn đoán Trang 11 CH C S 2.1 GI I THI U V Đ NG C NG 2 LÝ THUY T KHÔNG Đ NG B : 2.1.1 Gi i thi u: Máy đi n không... c (2.14) xấp xỉ nh sau fo =0,4 Nbfr (2.15) fi= 0,6 Nbfr (2.16) Hình 2.8 Cấu tạo vòng bi Trang 20 CH NG 3 THI T K MÔ HÌNH VÀ K T QU MÔ PH NG 3.1 S đ chẩn đoán l i đ ng c [12] Hình 3.1 Sơ đồ chẩn đoán lỗi động cơ 3.2 C m bi n dòng: C m bi n dòng đ c sử ASC712-30A dựa vào hi u ng Hall Hình 3.2 Cảm biến dòng ACS712-30A 3.2.1 Lý thuy t v hi u ng Hall: Khi đặt m t v t d n mang dòng đi n vƠo trong m t từ... Hay: V i: 2.2 Những h h ng đ ng c đi n không đ ng b : Trang 13 Theo IEEE [7] thì các sự c v đ ng c có tỷ l phần trăm nh sau: Hình 2.2 Các hư hỏng cuộn dây stator - H h ng đ ng c có hai lo i nh sau: H h ng v đi n vƠ h h ng v c khí 1 M t s h h ng v đi n: Hình 2.3 Các hư hỏng cuộn dây stator  H cu n dây stator  Ch m m t cu n dây stator v i gnd  Ch m hai cu n dây stator v i nhau  Ch m m t s vòng dây trong... không cần ng thực hi n theo các b B i sử d ng ph i tự l p trình Để sử d ng đ c ph c ta c sau: c 1: CƠi đặt VI Package Manager (VIPM) ậ đơy lƠ phần m m qu n lý cũng nh giúp chúng ta download các gói VI c a LabVIEW B c 2: Sau khi cƠi đặt xong ta vƠo VIPM vƠ tìm giao di n Arduino cho LabVIEW v i từ khóa “LabVIEW Interface for Arduino” Sau đó cƠi đặt LabVIEW Interface for Arduino cho LabVIEW,l u ý lƠ ph i... Lỗi inner race 2.3 Kỹ thu t chẩn đoán M t s kỹ thu t ch n đoán l i: 1 Mi n tần s : Bi n đ i fourier ( FFT) 2 Th i gian-tần s :  Short fourier transform ( STFT )  Gabor transform ( GT)  Cohen class distribution  Wigner ậ Ville distribution (WVD )  Choi ậ Williams distribution  Cone shaped distribution  Wavelet transform ( WT ) đơy tôi ch n kỹ thu t FFT để chẩn đoán vì nó đ n gi n vƠ không quá... ACS712 đ c cung cấp trong d ng đóng gói SOIC8 dáng b mặt nh Các khung chơn c a thi t bị đ RoSH Thi c bị nƠy đ c m v i 100% thi c mƠ nó phù h p v i tiêu chuẩn c hi u chuẩn đầy đ t i nhƠ máy tr c khi xuất x ng B ng 2: thông s kỹ thu t ACS 712 3.2.4 Các ng dụng c b n: ng d ng 1 ACS712 xuất ra 1 tín hi u analog, VOUT mƠ bi n đ i tuy n tính v i dòng đi n IP đ CF đ c lấy m u th cấp DC hoặc AC, trong ph m vi... 2.5V và trên modul này nhà s n xuất cũng thi t k sẵn b l c Anti-Aliasing filter Hình 3.10 Quan hệ dòng và áp của ACS712-30A Trang 26 3.3 B chuyển đ i A/D B chuyển đ i A/D đ c sử d ng lƠ card thu th p dữ li u Arduino Bo m ch Arduino sử d ng dòng vi xử lý 8-bit megaAVR c a Atmel v i hai chip ph bi n nhất lƠ ATmega328 vƠ ATmega2560 Các dòng vi xử lý nƠy cho phép l p trình các ng d ng đi u khiển ph c t p... lo i b nh ROM, RAM vƠ Flash, các ngõ vƠo ra digital I/O trong đó có nhi u ngõ có kh năng xuất tín hi u PWM, các ngõ đ c tín hi u analog vƠ các chuẩn giao ti p đa d ng nh UART, SPI, TWI (I2C) Tần s lấy m u t i đa 5KS/s Thông s card Arduino Hình 3.11 Thông số card Arduino Arduino đ c thi t k v i giá thành thấp, nh g n vƠ đ n gi n, thích h p cho các ng d ng nh : ghi chép dữ li u m t cách nhanh chóng và... nhất lƠ đ ng c servos trong các máy bay mô hình Chuẩn Giao ti p Serial: Đơy lƠ chuẩn giao ti p n i ti p đ c dùng rất ph bi n trên các bo m ch Arduino M i bo có trang bị m t s c ng Serial c ng (vi c giao ti p do phần c ng trong chip thực hi n) Bên c nh đó, tất c các c ng digital còn l i đ u có thể thực hi n giao ti p n i ti p bằng phần m m (có th vi n chuẩn, ng i dùng không cần ph i vi t code) M c tín... Trang 34 c v i rất Các bo Arduino tiêu chuẩn đ u có trang bị m t c ng USB để thực hi n k t n i v i máy tính dùng cho vi c t i ch ng trình Tuy nhiên các chip AVR không có c ng USB, do đó các bo Ardunino ph i trang bị thêm phần chuyển đ i từ USB thƠnh tín hi u UART Do đó máy tính nh n di n c ng USB nƠy lƠ c ng COM ch không ph i lƠ c ng USB tiêu chuẩn SPI: Đơy lƠ m t chuẩn giao ti p n i ti p đ ng b có bus