Ανάπτυξη λογισμικού λήψης, επεξεργασίας ανάλυσης σημάτων και διάγνωσης σφαλμάτων σε αντλητικά συγκροτήματα

Abstract

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των διαθέσιμων εργαλείων και τεχνικών διάγνωσης της κατάστασης περιστρεφόμενου εξοπλισμού και πιο συγκεκριμένα αντλητικών συγκροτημάτων, η σύγκριση τους, και η ανάπτυξη ενός νέου διαγνωστικού εργαλείου, το οποίο να προσφέρει πλεονεκτήματα, όπως η φορητότητα και το κόστος. Τα περισσότερα διαθέσιμα σήμερα εμπορικά εργαλεία απευθύνονται κυρίως σε βιομηχανίες, και δεν δίνουν ιδιαίτερη έμφαση στα παραπάνω θέματα, τα οποία εντούτοις είναι σημαντικά για μία μικρή βιομηχανική μονάδα όπως οι τοπικές εταιρίες μεταφοράς και επεξεργασίας νερού. Η συνεχόμενη εξέλιξη των τεχνολογιών πληροφορικής και ηλεκτρονικών συστημάτων απαιτεί και την αντίστοιχη εξέλιξη στις μεθόδους παρακολούθησης και διάγνωσης της κατάστασης λειτουργίας βιομηχανικού εξοπλισμού. Σε μία σύγχρονη βιομηχανία η απαίτηση διατήρησης υψηλής ποιότητας προϊόντων, απαιτεί ταυτόχρονα και την ομαλή λειτουργία των μηχανημάτων. Η χρήση πολλαπλών εργαλείων διάγνωσης της κατάστασης λειτουργίας προσφέρει δυνατότητες πολυδιάστατης διάγνωσης, καθώς εισάγει στοιχεία και δεδομένα από διάφορες πηγές. Είναι γνωστό ότι ένα αντλητικό σύστημα που αποτελείται από μηχανές με διαφορετικές αρχές λειτουργίας η κάθε μία, η μέθοδος διάγνωσης της κατάστασης να εξειδικεύεται με βάση την αρχή λειτουργίας του κάθε μηχανήματος. Για παράδειγμα ο ηλεκτροκινητήρας είναι μία ηλεκτρική μηχανή, ενώ η αντλία είναι μία μηχανή ρευστών. Η πρώτη παίρνει ηλεκτρική ενέργεια και την μετατρέπει σε μηχανικό έργο, ενώ η δεύτερη παίρνει μηχανικό έργο και το μετατρέπει σε αύξηση της εσωτερικής ενέργειας ενός ρευστού. Στην συγκεκριμένη εργασία, παρουσιάζονται τα διαθέσιμα εμπορικά εργαλεία διάγνωσης με βάση τις δονήσεις και τις μετρήσεις τάσης και έντασης. Επίσης, αναπτύσσεται ένα εργαλείο διάγνωσης με βάση τις ακουστικές εκπομπές. Τέλος, για την επίδειξη των αποτελεσμάτων της εργασίας, συγκρίνονται και αξιολογούνται τα διαθέσιμα εμπορικά εργαλεία με το λογισμικό εργαλείο που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας μέσα από ένα πείραμα υπό πραγματικές συνθήκες.

The purpose of this thesis is to study the nowadays available tools and techniques for condition diagnosing of rotating equipment and more specifically pumping units and more over to create a novel tool facing with some problems such as portability and cost. Most available tools are mainly focusing on stationary industrial applications, while portability and cost are two factors of lesser importance, which is not the case for small-sized industries such as the local water treatment and supply companies. The breakthrough development of information technologies and electronics, requires the corresponding adaptation of the methods used in condition based monitoring (CBM) systems. In a modern industry the requirement to maintain high quality production standards also requires the undisturbed operation of the machinery. To establish a multi-variable diagnosis the use a set of CBM tools is mandatory combining the specific advantages from several measurement principles. Knowing that a pumping system consists of various machines based on various operating principles, that the method of condition monitoring should be complied. The electric motor is an electrical machine while the pump is a fluid machine. The former takes electrical energy and converts it into mechanical work, while the latter takes mechanical work and converts it into an increased internal energy of a fluid. In this particular thesis, the available diagnostic tools based on vibrations, AC voltage and current measurements are assessed. Furthermore, a diagnostic tool based on acoustic emissions is also being developed. Finally, for a better understanding, the available commercial diagnostic tools, as well as the developed software tool are compared and demonstrated by means of an experiment conducted under real conditions.