SIDAD - Hidroagregate Verticale

Sistemele Integrate de Diagnoză Automată a Defectelor - SIDAD sunt destinate măsurării, monitorizării și analizei parametrilor tehnici ai mașinilor dinamice rotative utilizate în industria energetică, chimică, metalurgică, alimentară, construcții etc., cu scopul diagnosticării automate a defectelor - Hidroagregate Verticale.

Pentru realizarea unui sistem SIDAD calitativ, un rol important îl are alegerea parametrilor de analiză și implicit confifigurația sistemului din punct de vedere hardware și software. Având în vedere complexitatea mașinilor industriale rotative și răspunsul diferit al acestora la parametrii de proces, sistemele SIDAD sunt proiectate si realizate pe specificul fiecărei categorii de mașini în parte.

Sistemul integrat de diagnoză SIDAD pentru monitorizarea și diagnosticarea hidroagregatelor cu ax vertical cuprinde mai multe module:

unitatea centrală şi interfaţa om-maşină (MMI) - stație diagnoză, tip server, unde se va afla baza de date;
senzori și module de achiziție;
o rețea locală LAN, cu protocol Ethernet industrial care va asigura legătura între stația diagnoză / serverul bază de date și modulele de achiziție ale instalației de
monitorizare;
programe de diagnoză;
licențe pentru sistem, mediile de dezvoltare și comunicație.

Hidroagregatele analizate includ numai lagăre de alunecare. Schema de principiu aprototipului realizat pentru hidroagregate cu ax vertical se prezintă în figura alaturata.

Posibilitatea de generare rapoarte personalizate, manual sau automat la un interval de timp predefinit.

Măsurarea și monitorizarea simultană a parametrilor tehnici care influențează starea de funcționare a mașinii (vibrații, temperaturi, debite, puteri, presiuni etc.)
Funcții avansate de analiză a vibrațiilor cu scopul emiterii unui diagnostic real
Memorarea datelor în modulul de achiziție și pe PC pentru siguranța acestora
Avertizarea operatorului prin semnalizări și alarme la depășirea limitelor admisibile și stabilirea calificativului de funcționare a mașinii
Posibilitatea afișării diagnosticului mașinii precum și măsurile ce trebuie luate pentru fiecare defect în parte
Programe pentru echilibrarea rotoarelor și alinierea arborilor
Vizualizarea unei biblioteci de mentenanță ce include: modul de gresare a lagărelor, ajustajele ce trebuie respectate la montajul diferitelor componente, toleranțele pentru echilibrare și aliniere, fișe de reparații etc.
Flexibilitate pentru introducerea și configurarea de noi interfețe interactive
Creșterea siguranței în funcționare a mașinilor prin reducerea sau eliminarea costurilor datorate incidentelor tehnice sau avarierii grave a mașinilor
Reducerea costurilor legate de timpul de oprire a echipamentelor tehnologice și creșterea profitului prin mărirea timpilor de producție
Reducerea consumului excesiv de energie electrică
Posibilitatea de generare rapoarte personalizate, manual sau automat la un interval de timp predefinit.

Achiziție de înaltă precizie a semnalelor, pe 24 biti
Rata de eșantionare de până la 50kHz pe canal
Memorie internă 32 GB
Izolare galvanică între senzori și modulele de achiziție
Intrări analogice pentru: tensiune, curent (0-20 mA, 4-20 mA), IEPE, termorezistențe, termocuple etc.
Intrări digitale pentru măsurarea turației, frecvenței și a semnalelor digitale;
Ieșiri analogice pentru comandă și control
Ieșiri digitale pentru semnalizare și alarmă
Conectivitate Wi-Fi sau prin intermediul UMTS și LTE
Tipuri de analize: FFT, Forma de undă, Orbita, Diagrama Bode, Anvelopă,
Deplasarea centrului axului în lagăr etc.
Funcții de Integrare (simplă și dublă) / Derivare pentru obținerea parametrilor de viteză și deplasare a vibrațiilor
Implementarea de relații matematice complexe
Regim continuu de funcționare
Posibilitatea configurării de la distanță prin rețea locală sau internet

Sistemul integrat de diagnoză pentru hidroagregate cu ax vertical realizează următoarele tipuri de măsurări și monitorizări:

Vibrațiile relative ale arborelui hidroagregatului;
Vibrațiile absolute ale lagărelor;
Vibrațiile absolute ale miezului magnetic;
Deplasarea centrului arborelui în lagărele hidroagregatului;
Turația arborelui și faza vibrațiilor;
Deplasarea și vibrația axială relativă a arborelui rotitor;
Întrefierul;
Zgomot mașină;
Temperaturi lagăre;
Temperaturi miez magnetic

Această diagnoză este realizată în urma măsurării vibrațiilor cu traductoarele de proximitate, traductoare care citesc direct vibrația fusului în lagăre, ceea ce înseamnă că forțele generate prin rotirea ansamblului rotoric sunt direct proporționale cu amplitudinea relativă a vibrațiilor. Datorită acestui fapt această diagnoză este cea mai importantă deoarece pun în evidență defectele esențiale ale mașinii și anume: dezechilibru, dezalinierea și jocurile mecanice.

Această diagnoză este realizată în urma măsurării vibrațiilor absolute cu accelerometre. Accelerometrele piezoelectrice sunt montate direct pe lagărele hidroagregatului. Acestea au dezavantajul că măsoară amplitudinile amortizate ale vibrațiilor generate de forțele date de fus în mișcarea de rotație. Acest fenomen se datorează peliculei de ulei din lagărele de alunecare ale mașinii, peliculă care amortizează vibrațiile generate de fus având ca rezultat citirea unor amplitudini mult mai mici pe lagărele hidroagregatului. Accelerometrele au avantajul că pun în evidență defectele generate de forțele hidraulice, în special fenomenul de cavitatie, precum și alte defecte generate de componentele spectrale ridicate cum ar fi anumite jocuri din lagăre provocate de spargerea pastilei cuzinetului, slăbirea bulonului port-cuzinet etc. În cazul fenomenului de cavitație amplitudinile vibrațiilor generate de aceasta sunt transmise carcasei turbinei care transmit mai departe vibrațiile prin structura metalică la lagărul turbinei pe care este montat accelerometrul care în final măsoară aceste vibrații.

Vibrațiile relative ale fusului turbinei (valori Vârf-Vârf și Smax.)
Vibrațiile absolute ale lagărelor (valori RMS, Vârf, Vârf-Vârf)
Deplasarea și vibrația axială relativă a ansamblului rotitor
Deplasarea centrului arborelui în lagărele turbinei
Întrefier
Turația arborelui și faza vibrațiilor
Temperaturi lagăre
Zgomot generator
Alți parametri tehnici care pot fi accesați de la senzori sau din alte PLC-uri (puterea activă, puterea reactivă, debite, presiuni, curenți etc.)

Principalii parametri de proces ai hidroagregatului vertical, cum ar fi: puterea activă, puterea reactivă, temperatura lagărelor, temperatura aerului, presiunea apei, presiunea uleiului, debitul, căderea etc. pot fi accesați prin interfața de comunicare TCP/IP protocol ModBus sau ProfiBus în funcție de tipul PLC-urilor de la care vor fi accesați acești parametri.

În programul ProfiSignal acești parametrii pot fi vizualizați și analizați simultan cu parametrii de vibrație rezultând astfel o diagnosticare eficientă a hidroagregatului.

Sistemul integrat de diagnosticare automată a defectelor SIDAD are posibilitarea monitorizării hidroagregatului în toate regimurile de funcționare ale acestuia, respectic : în gol, excitat, în sarcină la diferite puteri, la declanșare, la sarcina maximă, la proba de 72 de ore.

Prototipul sistemului SIDAD pentru hidroagregate verticale a fost testat astfel :

Simulări matematice a defectelor prin introducerea unor valori constante pentru fiecare armonică spectrală rezultând un diagnostic pentru următoarele tipuri de
defecte:
- Dezechilibru dinamic al ansamblului rotitor;
- Dezalinierea dintre arborele turbinei și arborele generatorului;
- Jocuri în lagărele de alunecare ale hidroagregatului datorită uzurii, fisurii sau exfolierii cuzineților, spargerea sau fisurarea portcuzineților, slăbirea buloanelor de fixare a portcuzineților etc.;
- Defecte provocate de forțe hidrodinamice – cavitație, dezechilibru al rotorului de turbină provocat de aceste forțe;
- Defectul ale încovoiere a axelor
- Defecte electrice.
- Pe standul Rotor Kit HV rezultând diferite calificative de funcționare și diagnoze de vibrații conform buletinelor de testare anexate.

Programul prototipului este astfel conceput încât să ofere utilizatorului posibilitatea de a introduce diferite note tehnice sau fișe de reparații despre modul de expoatare
și mentenabilitate a mașinii.