描述

風(fēng)力渦輪機(jī)、水力渦輪機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械面臨著不同類型的磨損。這些故障和磨損大多是由于設(shè)備的異常振動(dòng)引起的。這些機(jī)器通常在重負(fù)荷下運(yùn)行，停機(jī)時(shí)間最短。其中出現(xiàn)的主要故障如下

• 不規(guī)則的徑向力和切向力。
• 不規(guī)則的機(jī)械行為。
• 鼠籠式感應(yīng)時(shí)的軸承故障、轉(zhuǎn)子條和端環(huán)故障
• 電機(jī)定子故障和轉(zhuǎn)子氣隙偏心。

這些不規(guī)則振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)器更快退化。噪音并會(huì)影響機(jī)器的機(jī)械性能。Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance 使用振動(dòng)分析對(duì)旋轉(zhuǎn)和往復(fù)式機(jī)械中的故障進(jìn)行檢測(cè)、定位和診斷進(jìn)行詳細(xì)檢查。在這個(gè) Instructable 中，我們將使用無(wú)線振動(dòng)傳感器來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。這些傳感器是工業(yè)級(jí)傳感器，已成功部署在許多應(yīng)用中，例如民用基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)分析、風(fēng)力渦輪機(jī)的振動(dòng)分析、水力渦輪機(jī)的振動(dòng)分析。我們將可視化和分析 Thing Speak 中的振動(dòng)數(shù)據(jù)。在這里，我們將演示以下內(nèi)容。

• 無(wú)線振動(dòng)和溫度傳感器。
• 使用這些傳感器進(jìn)行振動(dòng)分析。
• 使用無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備收集數(shù)據(jù)
• 使用 Thing Speak MQTT API 將振動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送到 Thing Speak IoT 平臺(tái)。

硬件和軟件規(guī)格

軟件規(guī)格

• 一個(gè) ThingSpeak 帳戶
• 開發(fā)環(huán)境

硬件規(guī)格

• ESP32
• 無(wú)線溫度和振動(dòng)傳感器
• Zigmo 網(wǎng)關(guān)接收器

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檢查旋轉(zhuǎn)機(jī)器振動(dòng)的指南

正如上次指導(dǎo)“感應(yīng)電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)分析”中所述。為了隔離故障和故障識(shí)別振動(dòng)，必須遵循某些準(zhǔn)則。對(duì)于簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)速頻率是其中之一。轉(zhuǎn)速頻率是不同故障的特征。

• 0.01 克或更少 - 狀況良好- 機(jī)器工作正常。
• 0.35 克或更少 - 狀況良好。機(jī)器工作正常。除非機(jī)器有噪音，否則無(wú)需采取任何措施。可能存在轉(zhuǎn)子偏心故障。
• 0.75g 或更多 - 惡劣條件- 需要檢查電機(jī) 如果機(jī)器噪音太大，可能存在轉(zhuǎn)子偏心故障。
• 1g 或更多 - 非常惡劣的條件- 電機(jī)可能存在嚴(yán)重故障。故障可能是由于軸承故障或桿彎曲引起的。檢查噪音和溫度
• 1.5g 或更多 - 危險(xiǎn)級(jí)別- 需要修理或更換電機(jī)。
• 2.5g 或更多 - 嚴(yán)重級(jí)別- 立即關(guān)閉機(jī)器。

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獲取振動(dòng)傳感器值

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我們從傳感器獲得的振動(dòng)值以 milis 為單位。這些由以下值組成。

• RMS 值- 沿所有三個(gè)軸的均方根值。峰峰值可以計(jì)算為

峰峰值 = RMS 值/0.707

• 最小值- 沿所有三個(gè)軸的最小值
• 最大值- 沿所有三個(gè)軸的峰峰值。可以使用此公式計(jì)算 RMS 值

RMS 值 = 峰峰值 x 0.707

早些時(shí)候，當(dāng)電機(jī)處于良好狀態(tài)時(shí)，我們得到的值約為0.002g。但是，當(dāng)我們?cè)谟泄收系碾姍C(jī)上進(jìn)行試用時(shí)，我們檢測(cè)到的振動(dòng)約為0.80g至1.29g 。故障電機(jī)受到高轉(zhuǎn)子偏心率的影響。因此，我們可以使用振動(dòng)傳感器提高電機(jī)的容錯(cuò)能力。

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設(shè)置事物說(shuō)話

為了將我們的溫度和濕度值發(fā)布到云端，我們使用 ThingSpeak MQTT API。ThingSpeak 是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。ThingSpeak 是一項(xiàng)免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可讓您在云端收集和存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)。MQTT 是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中用于連接低級(jí)設(shè)備和傳感器的常用協(xié)議。MQTT 用于在代理之間傳遞短消息。ThingSpeak 最近添加了一個(gè) MQTT 代理，因此設(shè)備可以向 ThingSpeak 發(fā)送消息。您可以按照這篇文章中的步驟設(shè)置 ThingSpeak Channel

將值發(fā)布到 ThingSpeak 帳戶

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MQTT 是一種發(fā)布/訂閱架構(gòu)，主要用于通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接帶寬和功率受限的設(shè)備。它是一個(gè)簡(jiǎn)單且輕量級(jí)的協(xié)議，運(yùn)行在 TCP/IP 套接字或 WebSockets 之上。WebSockets 上的 MQTT 可以使用 SSL 進(jìn)行保護(hù)。發(fā)布/訂閱架構(gòu)使消息能夠被推送到客戶端設(shè)備，而無(wú)需設(shè)備持續(xù)輪詢服務(wù)器。

客戶端是連接到代理并可以發(fā)布或訂閱主題以訪問(wèn)信息的任何設(shè)備。主題包含代理的路由信息??。每個(gè)想要發(fā)送消息的客戶端都會(huì)將它們發(fā)布到某個(gè)主題，每個(gè)想要接收消息的客戶端都會(huì)訂閱某個(gè)主題

使用 ThingSpeak MQTT 發(fā)布和訂閱

• 發(fā)布到頻道提要channels//publish/
• 發(fā)布到特定字段channels//publish/fields//
• 訂閱頻道字段channels//subscribe//
• 訂閱私人頻道提要channels//subscribe/fields//
• 訂閱頻道的所有字段。channels// subscribe/fields//

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在 ThingSpeak 上可視化傳感器數(shù)據(jù)

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振動(dòng)警報(bào)的電子郵件通知

我們正在使用 IFTTT 小程序向用戶提供實(shí)時(shí)天氣預(yù)報(bào)電子郵件通知。有關(guān) IFTTT 設(shè)置的更多信息，您可以瀏覽此博客。所以，我們通過(guò) ThingSpeak 實(shí)現(xiàn)了它。每當(dāng)機(jī)器中發(fā)生溫度變化時(shí)，我們都會(huì)向用戶發(fā)送電子郵件通知。它將觸發(fā)一封電子郵件通知“多么美好的一天”。每天上午 10:00 左右（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間）我們都會(huì)收到一封電子郵件通知

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總體代碼

此設(shè)置的固件可在此GitHub 存儲(chǔ)庫(kù)中找到

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