Đồ án Hệ thống giám sát máy động (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Hệ thống giám sát máy động (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÁY ĐỘNG GVHD: TS. NGUYỄN MINH TÂM SVTH: TRẦN CÔNG TRUNG MSSV: 11141353 SVTH: TRẦN XUÂN PHÚC MSSV: 11141162 S K L 0 0 3 7 1 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Trần Công Trung MSSV: 11141353 Họ và tên sinh viên: Trần Xuân Phúc MSSV: 11141162 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử, truyền thông Lớp: 11141CLDT Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Minh Tâm ĐT: 0908016139 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: 1. Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÁY ĐỘNG 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Cảm biến đo độ rung, PLC, động cơ 3. Nội dung thƣc̣ hiêṇ đề tài: Nghiên cứu đo độ rung Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống 4. Sản phẩm: TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN i
3. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Trần Công Trung MSSV: 11141353 Họ và tên sinh viên: Trần Xuân Phúc MSSV: 11141162 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử, truyền thông Tên đề tài: Hệ thống giám sát máy động Họ vả tên Giáo viên hƣớng dẫn : TS. Nguyễn Minh Tâm NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Trần Công Trung MSSV: 11141353 Họ và tên sinh viên: Trần Xuân Phúc MSSV: 11141162 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử, truyền thông Tên đề tài: Hệ thống giám sát máy động Họ vả tên Giáo viên phản biện : NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị (Cho phép SV đƣợc bảo vệ hay không đƣợc bảo vệ) 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii
5. LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết chúng em xin gửi lời cảm ơn nhà trƣờng đã tạo cơ hội cho chúng em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp trong thời gian dự kiến. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Minh Tâm đã tận tình chỉ bảo và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. iv
6. TÓM TẮT Hiện nay trong công nghiệp, các loại máy động đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất của nhà máy. Nếu máy động xảy ra sự cố sẽ ảnh hƣởng đến sự hoạt động của nhà máy, đòi hỏi chi phí cao để sửa chữa và còn có khả năng ảnh hƣởng đến an toàn lao động. Do đó việc theo dõi tình trạng máy là một điều cần thiết để đảm bảo an toàn cho nhà máy bởi việc giảm thiểu sự xuất hiện những điều kiện nguy hiểm hoặc tai nạn, đồng thời tăng lợi nhuận cho nhà máy do tối thiểu hoá đƣợc những lần dừng máy ngoài kế hoạch và chủ động đƣợc trong công tác bảo dƣỡng thiết bị. Một trong những nguyên nhân gây ra hỏng hóc cho máy động đó là sự rung động của máy và hiện tƣợng quá nhiệt. Máy rung động quá độ sẽ dẫn đến sự phá hủy các chi tiết máy, ảnh hƣởng đến chất lƣợng các sản phẩm của nhà máy. Hiện tƣợng quá nhiệt gây ra hƣ hỏng cho các lớp cách nhiệt của máy động, gây hƣ hại cho các cuộn dây quấn bên trong động cơ. Nhƣ vậy ta có thể lắp đặt các cảm biến trên máy động để đo độ rung, nhiệt độ máy và truyền các dữ liệu này về bộ phận kiểm soát và điều khiển máy động của nhà máy. Tại đây các dữ liệu dẽ đƣợc theo dõi và nếu có thông số vƣợt quá giá trị cho phép thì sẽ thực hiện dừng máy. Thông qua hệ thống bảo vệ này ta sẽ có thể đảm bảo máy hoạt động ổn định và an toàn. v
7. MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay 1 1.2. Tính cấp thiết củ a đề tài 1 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 1 1.4. Nhiệm vu ̣nghiên cƣ́ u 1 1.5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 1.6. Phƣơng pháp nghiên cƣ́ u 2 1.7. Bố cục của đồ án 2 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 2.1. Hiện tƣợng rung động 3 2.1.1. Rung động là gì? 3 2.1.2. Nguyên nhân gây ra sự rung động 4 2.1.3. Tại sao phải theo dõi sự rung động của máy? 9 2.1.4. Những máy nào cần phải đo rung động? 10 2.1.5. Rung động của máy đƣợc mô tả nhƣ thế nào? 10 2.2. Các phƣơng pháp đo khoảng cách 11 2.2.1. Cảm biến từ (cảm biến tiệm cận điện cảm) 11 2.2.2. Cảm biến siêu âm 18 2.2.3. Cảm biến hồng ngoại 22 2.2.4. Cảm biến laser 25 2.3. Nhiệt độ 29 2.3.1. Giới thiệu chung về nhiệt độ 29 2.3.2. Khái niệm nhiệt độ 29 2.3.3. Đơn vị và thang nhiệt độ 31 2.3.4. Một số thuật ngữ liên quan đến nhiệt độ máy 33 2.3.5. Nguyên nhân gây ra sự tăng nhiệt độ đối với máy 34 2.3.6. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đối với máy 34 2.3.7. Các phƣơng pháp giám sát nhiệt độ của động cơ 34 2.4. Các phƣơng pháp đo nhiệt độ 35 2.4.1. Nhiệt điện trở kim loại (Resistance Temperature Detector - RTD) 35 2.4.2. Cặp nhiệt ngẫu (Thermocouple) 39 vi
8. 2.4.3. Nhiệt điện trở bán dẫn (Thermistor) 43 2.4.4. Nhiệt kế hồng ngoại 44 2.4.5. Nhiệt kế lƣỡng kim và nhiệt kế giãn dài 45 2.4.6. Nhiệt kế áp suất 47 2.4.7. Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏng 50 2.5. Giới thiệu chung về PLC S7-300 59 2.5.1. Module CPU 60 2.5.3. Module digital 70 2.5.4. Module analog 71 2.5.5. Module IM (Interface Module) 73 2.5.6. Module FM (Function Module) 74 2.5.7. Module CP (Communication Module) 74 2.6. Giới thiệu các module đƣợc sử dụng trong đề tài 75 2.6.1. Module CPU 314 75 2.6.2. Module ngõ vào số SM 321, DI 16 x DC 24V (6ES7321-1BH02-0AA0) 77 2.6.3. Module ngõ ra số SM 322, DO 16 x DC 24 V/0.5 A (6ES7322-1BH01-0AA0) 78 2.6.4. Module ngõ vào tƣơng tự SM 331, AI 8 x 12 bit (6ES7331-7KF02-0AB0) 80 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 89 3.1. Yêu cầu của hệ thống 89 3.1.1. Độ dịch trục 89 3.1.2. Độ rung hƣớng tâm 90 3.2. Thiết kế hệ thống 92 3.2.1. Lựa chọn cảm biến 93 3.2.2. Lựa chọn module PLC 98 3.2.3. Lựa chọn kiểu kết nối giữa PLC và PC 100 3.2.4. Lựa chọn chƣơng trình lập trình và điều khiển 100 3.2.5. Liên kết SIMATIC MANAGER với WinCC 101 3.2.6. Hiển thị các giá trị xử lý thông qua Table control và Trend control trong Wincc 105 3.2.7. Thiết lập Alarm Logging trong WinCC 114 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP 123 4.1. Xây dựng hệ thống 123 4.2. Nhận xét hệ thống 134 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 135 vii
9. 5.1. Kết luận 135 5.2. Hƣớng phát triển 135 viii
10. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PLC: Programmable Logic Controller ECKO: Eddy Current Killed Oscillator RF: Radio Frequency TOF: Time of Flight LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation RTD: Resistive Temperature Device CPU: Central processing unit ix
11. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Phân loại nhiệt độ của các cấp cách điện Bảng 2.2: Một số loại cặp nhiệt ngẫu thông dụng Bảng 2.3: Một số loại chất lỏng hữu cơ làm chất lỏng nhiệt kế Bảng 2.4: Vị trí cài đặt và loại đo tƣơng ứng x
12. DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 2.1: Máy bơm rung động trong quá trình bơm nƣớc Hình 2.2: Motor rung khi đang hoạt động Hình 2.3: Điểm nặng gây ra sự mất cân bằng Hình 2.4: Một số nguyên nhân dẫn đến sự mất cân bằng Hình 2.5: Không cân bằng tĩnh Hình 2.6: Không cân bằng động Hình 2.7: Mất đồng tâm trục Hình 2.8: Lệch góc Hình 2.9: Lệch song song Hình 2.10: Kết hợp hai loại Hình 2.11: Bi bị mài mòn Hình 2.12: Bánh răng bị mòn Hình 2.13: Dây đai mòn Hình 2.14: Một số ví dụ về hậu quả của sự mài mòn Hình 2.15: Sự lỏng chi tiết máy gây nên sự rung động Hình 2.16: Đầu dò (probe) Hình 2.17: Cáp nối dài (extension cable) Hình 2.18: Bộ chuyển đổi tín hiệu (tranducer) Hình 2.19: Nguyên lý ECKO Hình 2.20: Nguyên lý hoạt động của đầu dò Hình 2.21: Mối quan hệ giữa điện áp ngõ ra và khoảng cách giữa đầu dò - trục Hình 2.22: Tín hiệu ngõ ra thay đổi khi vật thể dao động Hình 2.23: Hình dáng của một transducer Hình 2.24: Chức năng của transducer xi
13. Hình 2.25: Sự thay đổi tín hiệu ngõ ra mạch điều chế trong transducer Hình 2.26: Ứng dụng phát hiện ốc vít bị lỏng Hình 2.27: Ứng dụng đo góc nghiêng của tấm kim loại Hình 2.28: Ứng dụng đo độ dày tấm kim loại Hình 2.29: Ứng dụng điều khiển máy ép Hình 2.30: Ứng dụng đo độ lệch tâm Hình 2.31: Ứng dụng đo độ rung hƣớng tâm Hình 2.32: Một số loại cảm biến siêu âm Hình 2.33: Cấu tạo của cảm biến siêu âm Hình 2.34: Các vùng phía trƣớc cảm biến Hình 2.35: Nguyên lý TOF Hình 2.36: Các thành phần của cảm biến hồng ngoại Hình 2.37: Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại Hình 2.38: Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa khoảng cách đo đƣợc và tín hiệu điện áp ngõ ra Hình 2.39: Cảm biến laser Hình 2.40: Nguyên lý hoạt động của cảm biến laser Hình 2.41: Ứng dụng đo độ dày sợi mỳ tƣơi Hình 2.42: Ứng dụng định vị chất nền tinh thể lỏng Hình 2.43: Ứng dụng đo độ dịch chuyển của van động cơ Hình 2.44: Ứng dụng đo độ dày tấm kính Hình 2.45: Ứng dụng đo độ chạy lệch tâm của con lăn nhạy sáng Hình 2.46: Ứng dụng đo độ phồng của thủy tinh tinh thể lỏng Hình 2.47: Ứng dụng đo độ dày của vòng đệm silicon Hình 2.48: Ứng dụng đo độ chạy lệch tâm của HDD siêu nhỏ gọn Hình 2.49: Ứng dụng đo tiết diện bề mặt bánh răng xii
14. Hình 2.50: RTD kiểu dây quấn Hình 2.51: RTD công nghiệp trƣớc khi lắp đặt Hình 2.52: RTD kiểu phim mỏng Hình 2.53: Kiểu nối 2 dây cho nhiệt điện trở kim loại Hình 2.54: Kiểu nối 3 dây cho nhiệt điện trở kim loại Hình 2.55: Kiểu nối 4 dây dạng cầu Wheatstone Hình 2.56: Kiểu nối 4 dây dạng Kelvin Hình 2.57: Dòng điện chạy trong hai dây dẫn khi hai đầu nối chênh lệch nhiệt độ Hình 2.58: Hiệu điện thế nhiệt điện Hình 2.59: Sơ đồ nối một đầu vào điểm 0oC Hình 2.60: Sơ đồ bù trên transmitter Hình 2.61: Một số loại thermistor điển hình Hình 2.62: Nhiệt kế hồng ngoại Hình 2.63: Nhiệt kế lƣỡng kim Hình 2.64: Cấu tạo của nhiệt kế dãn dài Hình 2.65: Cấu tạo của nhiệt kế áp suất Hình 2.66: Cấu tạo của nhiệt kế thủy tinh - thủy ngân Hình 2.67: Các kiểu nhúng nhiệt kế Hình 2.68: Các module trên một rack PLC S7-300 Hình 2.69: Module CPU 312C Hình 2.70: Module CPU 313C Hình 2.71: Module 313-2 PtP Hình 2.72: Module 313-2DP Hình 2.73: CPU 314-2 PtP Hình 2.74: Module CPU 314C-2 DP Hình 2.75: Module 312 new xiii
15. Hình 2.76: Module CPU 314 new Hình 2.77: Module CPU 315-2 DP new Hình 2.78: Module CPU 313 Hình 2.79: Module CPU 314 Hình 2.80: Module CPU 315 Hình 2.81: Module CPU 315-2 DP Hình 2.82: Module CPU 316-2 DP Hình 2.83: Module CPU 312 IFM Outdoor Hình 2.84: Module CPU 314 IFM Outdoor Hình 2.85: Module CPU 314 Outdoor Hình 2.86: Module CPU 318-2 DP Hình 2.87: Module CPU 315F Hình 2.88: Module PS 307 Hình 2.89: Module IM 365 Hình 2.90: Module IM 361 Hình 2.91: Module CPU 314 Hình 2.92: Sơ đồ khối và sơ đồ nối dây của module SM 321 Hình 2.93: Sơ đồ khối và sơ đồ nối dây của module SM 322 Hình 2.94: Các module khoảng đo của module SM 331 Hình 2.95: Lấy module khoảng đo ra Hình 2.96: Điều chỉnh module khoảng đo Hình 2.97: Cắm module khoảng đo vào lại Hình 2.98: Cách kết nối transducer 2 dây loại dòng Hình 2.99: Cách kết nối transducer 4 dây loại dòng Hình 2.100: Cách kết nối 4 dây cho nhiệt điện trở (Pt100) Hình 2.101: Cách kết nối kiểu 3 dây cho nhiệt điện trở (Pt100) xiv
16. Hình 2.102: Cách kết nối 2 dây cho nhiệt điện trở (Pt100) Hình 2.103: Cách kết nối transducer kiểu đo điện áp Hình 2.104: Cách kết nối cặp nhiệt ngẫu với đầu tham chiếu nội Hình 2.105: Cách kết nối cặp nhiệt ngẫu với đầu tham chiếu ngoại Hình 3.1: Đầu dò đo độ dịch trục Hình 3.2: Sự cọ xát trục gây hƣ hỏng máy Hình 3.3: Rung hƣớng tâm Hình 3.4: Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống giám sát độ rung Hình 3.5: Cảm biến từ E2CA-X5A và bộ transducer E2CA-AL4E Hình 3.6: Lắp đặt cảm biến từ để đo độ dịch trục Hình 3.7: Cảm biến từ đo độ dịch trục Hình 3.8: Trục X và trục Y với trục Z nằm dọc theo trục động cơ Hình 3.9: Lắp đặt đầu dò cách nhau 90o Hình 3.10: Module CPU 314 Hình 3.11: Module ngõ vào số SM 321 Hình 3.12: Module ngõ vào số SM 322 Hình 3.13: Module ngõ vào tƣơng tự SM 331 Hình 3.14: Giao diện SIMATIC STEP 7 version 5.5 Hình 3.15: Giao diện chƣơng trình Wincc Hình 3.16: Cửa sổ WincCCExplorer Hình 3.17: Cửa sổ Add new driver xuất hiện Hình 3.18: Cửa sổ WinCCExplorer Hình 3.19: Cửa sổ Connection properties và cửa sổ Connection Parameter Hình 3.20: Cửa sổ System Parameter Hình 3.21: Chọn Set PG/PC Interface trong mục Options Hình 3.22: Cửa sổ Set PG/PC Interface và cửa sổ Properties - PC adapter(MPI) xv
17. Hình 3.23: Nhấp chuột phải vào mục Tag Logging và chọn Open Hình 3.24: Cửa sổ Tag logging xuất hiện Hình 3.25: Hộp thoại Creating An Archiver Hình 3.26: Hộp thoại Creating An Archiver: step -1- Hình 3.27: Hộp thoại Creating An Archiver: step -2- Hình 3.28: Hộp thoại Tags-Project Hình 3.29: Kết quả thu đƣợc sau các bƣớc trên Hình 3.30: Mục WinCC OnlineTableControl Hình 3.31: Tab General trong hộp thoại WinCC OnlineTableControl Hình 3.32: Tab Value columns trong Hộp thoại WinCC OnlineTableControl Hình 3.33: Kết quả thu đƣợc là Table Trend theo dõi giá trị tag lựa chọn Hình 3.34: Mục Graphics Designer trong cửa sổ WinCCExplorer Hình 3.35: Mục WinCC OnlineTrendControl Hình 3.36: Cửa sổ WinCC OnlineTrendControl Properties Hình 3.37: Hộp thoại Selection of Archive/Tags xuất hiện Hình 3.38: Đặt tên cho biểu đồ Trend Hình 3.39: Kết quả biểu đồ cuối cùng Hình 3.40: Mục Alarm logging trong cửa sổ WinCCExplorerHình 3.40: Mục Alarm logging trong cửa sổ WinCCExplorer Hình 3.41: Hộp thoại Alarm logging Hình 3.42: Hộp thoại Select Wizard Hình 3.43: Nhấn Next trong hộp thoại System Wizard Hình 3.44: Chọn mục Date, Time, Number; mục Mag Txt, Error Location và mục None Hình 3.45: Chọn mục Class Error with Types Alarm, Failure, and Warning và nhấn Next Hình 3.46: Nhấn Finish để kết thúc xvi
18. Hình 3.47: Mục User text block nằm trong mục Message blocks Hình 3.48: Cài đặt thông số trong hộp thoại Message Blocks Hình 3.49: Kết quả thu đƣợc Hình 3.50: Add Ins nằm trong mục Tools và hộp thoại Add Ins Hình 3.51: Nhấp chuột phải vào mục Analog Alarm và chọn New Hình 3.52: Cửa sổ Properties hiện ra Hình 3.53: Nhấp chuột phải vào Tag tham chiếu và chọn New Hình 3.54: Đặt giới hạn trên (Upper limit) và giới hạn dƣới (Lower limit) trong hộp thoại Properties Hình 3.55: Chọn Graphics Designer và mở giao diện Graphics Designer Hình 3.56: Mục WinCC AlarmControl nằm trong tab Controls Hình 3.57: Hộp thoại WinCC AlarmControl Properties Hình 3.58: Bảng thông báo của Alarm Logging Hình 4.1: Động cơ đƣợc chọn Hình 4.2: Các giá đỡ đƣợc lắp đặt trên động cơ Hình 4.3: Nhiệt điện trở kim loại RTD đƣợc gắn trên động cơ Hình 4.4: Lắp đặt giá đỡ theo hƣớng trục động cơ Hình 4.6: Bên trong hộp điều khiển Hình 4.7: Mặt ngoài hộp điều khiển Hình 4.8: Giao diện chƣơng trình Wincc xvii
19. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay Hiện nay, các động cơ đóng một vai trò quan trọng trong nhà máy, đảm nhận nhiều nhiệm vụ khác nhau trong quá trình sản xuất. Nếu động cơ xảy ra sự cố thì sẽ ảnh hƣởng nghiêm trọng tới dây chuyền hoạt động, thậm chí là phải ngừng sản xuất. Do đó việc theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ là một việc vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, vấn đề này lại chƣa nhận đƣợc nhiều sự quan tâm, nghiên cứu. 1.2. Tính cấp thiết củ a đề tài Sau khi đi thăm quan và thực tập tại Nhà máy Đạm Phú Mỹ, nhóm có cơ hội đƣợc tiếp xúc với nhiều thiết bị mới, một trong số đó là hệ thống giám sát máy động Bently Nevada 3500 của hàng General Motor. Thông qua hệ thống đầu dò gắn trên các máy quay để đo đầy đủ các thông số quan trọng nhất nhƣ: đo khoảng cách dịch trục, đo tốc độ, đo rung vỏ, đo rung trục, thông tin đƣợc chuyển về hệ thống bảo vệ Bently Nevada 3500 để giám sát tình trạng máy đạt đƣợc độ chuẩn xác cao nhất. Các thông số đƣợc cài đặt ban đầu chỉ ra rằng khi nào máy động rung cao hoặc vƣợt quá mức cho phép để hệ thống đƣa ra các cảnh báo hay thông qua Hệ Thống Điều Khiển Phân Tán - DCS của nhà máy để thực hiện lệnh dừng máy. Nhận thấy đây là một đề tài mới lạ chƣa có nhóm nào nghiên cứu, đồng thời có rất nhiều kiến thức hay trong hệ thống, do đó nhóm quyết định xây dựng đề tài dựa trên hệ thống này. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu Các phƣơng pháp để đo độ rung của máy. Lựa chọn những cảm biến thích hợp để đạt kết quả đo chính xác nhất. Hiệu chỉnh cảm biến để phù hợp với loại động cơ sử dụng. Các phƣơng pháp để đo nhiệt độ của máy. Lựa chọn cảm biến để phù hợp với dải đo nhiệt độ. Đƣa các thông tin đo đƣợc về máy tính và hiển thị trên wincc. Phân tích các thông tin nhận đƣợc để cài đặt giá trị đặt trƣớc (set point) cho việc bảo vệ động cơ. 1.4. Nhiệm vu ̣nghiên cƣ́ u Đề tài đƣợc thực hiện nhằm áp dụng những kiến thức đã học đƣợc trong thời gian học tập tại trƣờng và cũng để tìm hiểu thêm những điều mà những ngƣời thực hiện đề tài chƣa biết tới để ứng dụng nó vào trong thực tiễn của đời sống sản xuất. Những vấn đề mà đề tài nghiên cứu muốn nhắm đến là làm sao cho hệ thống hoạt động ổn định, trơn chu và hiệu quả thông qua sự ổn định của các máy động bằng việc giám sát một số vấn đề qua trọng nhƣ nhiệt độ, độ rung, độ lệch trục của máy động - mà máy động là 1
20. một trong những thành tố quan trọng nhất của một hệ thống dây truyền sản xuất để đảm bảo tạo ra đƣợc sản phẩm đạt yêu cầu. 1.5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: đề tài nghiên cứu một số vấn đề liên quan đến sức khỏe động cơ thông qua việc giám sát và đƣa ra các cảnh báo liên quan đến nhiệt độ hoạt động, độ rung động và độ lệch trục của máy động trong quá trình hoạt động bằng việc so sánh các dữ liệu thu thập đƣợc với các giá trị thiết lập an toàn của hệ thống. Phạm vi nghiên cứu: do thời gian hạn hẹp, kinh phí ít, thiếu thiết bị và hiểu biết của những ngƣời thực hiện còn hạn chế nên đề tài chỉ dừng lại ở việc mô phỏng hệ thống, thu thập các dữ liệu liên quan tới các vấn đề nghiên cứu, giám sát hệ thống và đƣa ra một số cảnh báo liên quan đến an toàn của hệ thống. 1.6. Phƣơng pháp nghiên cƣ́ u Bằng việc thu thập các dữ liệu liên quan từ các cảm biến rồi từ đó tiến hành các xử lý toán học diễn ra trên phần mềm chuyên dụng để từ đó đƣa ra đƣợc những nhìn nhận đánh giá về hệ thống thông qua việc thiết lập những mức an toàn định sẵn. 1.7. Bố cục của đồ án Báo cáo đồ án thực hiện dự kiến gồm có 5 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan Đƣa ra một cái nhìn tổng quan về tính cần thiết của đồ án và những đề mục cần nghiên cứu trong đồ án. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày những lý thuyết cơ bản liên quan đến cách giám sát sự rung động và nhiệt độ, các module PLC điều khiển hệ thống. Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống Định ra những yêu cầu của hệ thống và lựa chọn những thiết bị phù hợp để xây dựng hệ thống hoàn chỉnh. Chƣơng 4: Kết quả nghiên cứu, thực nghiệm, phân tích, tổng hợp Mô phỏng hoạt động hệ thống, đƣa ra những nhận xét khách quan về hoạt động của hệ thống. Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển Kết luận những điều đã đạt đƣợc trong đồ án, ƣu khuyết điểm của hệ thống và đề xuất những phƣơng án mới để có thể hoàn thiện và phát triển đồ án tốt hơn. 2
21. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Hiện tƣợng rung động 2.1.1. Rung động là gì? Rung động là một hiện tƣợng vật lý ta bắt gặp hằng ngày trong cuộc sống, ví dụ nhƣ xe tải đi trên đƣờng gây ra sự rung động, cánh cửa rung động do gió thổi Vậy rung động là gì? Đơn giản đó là sự chuyển động qua lại liên tiếp không theo một hƣớng xác định của một vật trong không gian. Trong các nhà máy công nghiệp, có một kiểu rung động mà ngƣời thực hiện báo cáo muốn đề cập đến, đó là rung động máy (machine vibration). Rung động máy là sự di chuyển qua lại của máy hoặc các bộ phận máy. Tất cả các thành phần máy di chuyển qua lại hay dao động qua lại là đang rung động. Rung động máy có thể có nhiều dạng khác nhau. Mỗi một thành phần chi tiết máy có thể dao động một khoảng cách lớn hoặc nhỏ, nhanh hoặc chậm, tạo ra âm thanh lớn hoặc nhỏ. Rung động máy có thể đƣợc cố ý tạo ra nhờ thiết kế của máy và tùy vào mục đích sử dụng của máy nhƣ sàng rung, phễu nạp liệu, băng tải, máy đánh bóng, máy dầm đất, . Nhƣng hầu hết, rung động máy là không mong muốn và nó thƣờng gây ra những hƣ hỏng cho máy, ví dụ nhƣ máy bơm rung động trong quá trình bơm nƣớc (hình 2.1), motor rung khi đang hoạt động (hình 2.2). Hình 2.1: Máy bơm rung động trong quá trình bơm nƣớc Hình 2.2: Motor rung khi đang hoạt động 3
22. S K L 0 0 2 1 5 4