Hệ Thống Giám Sát Máy Động: Công Cụ Quản Lý Thiết Bị Hiệu Quả

• Tác giả: Trần Công Trung
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử, truyền thông
• Đề tài: Hệ Thống Giám Sát Máy Động - Giải Pháp Hiệu Quả Cho Quản Lý Thiết Bị
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 1.7. Bố cục của đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Hiện tƣợng rung động
• 2.2. Rung động là gì?
• 2.3. Nguyên nhân gây ra sự rung động
• 2.4. Tại sao phải theo dõi sự rung động của máy?
• 2.5. Những máy nào cần phải đo rung động?
• 2.6. Rung động của máy đƣợc mô tả nhƣ thế nào?
• 2.7. Các phƣơng pháp đo khoảng cách
• 2.8. Cảm biến từ (cảm biến tiệm cận điện cảm)
• 2.9. Cảm biến siêu âm
• 2.10. Cảm biến hồng ngoại
• 2.11. Cảm biến laser
• 2.12. Giới thiệu chung về nhiệt độ
• 2.13. Khái niệm nhiệt độ
• 2.14. Đơn vị và thang nhiệt độ
• 2.15. Một số thuật ngữ liên quan đến nhiệt độ máy
• 2.16. Nguyên nhân gây ra sự tăng nhiệt độ đối với máy
• 2.17. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đối với máy
• 2.18. Các phƣơng pháp giám sát nhiệt độ của động cơ
• 2.19. Các phƣơng pháp đo nhiệt độ
• 2.20. Nhiệt điện trở kim loại (Resistance Temperature Detector - RTD)
• 2.21. Cặp nhiệt ngẫu (Thermocouple)
• 2.22. Nhiệt điện trở bán dẫn (Thermistor)
• 2.23. Nhiệt kế hồng ngoại
• 2.24. Nhiệt kế lƣỡng kim và nhiệt kế giãn dài
• 2.25. Nhiệt kế áp suất
• 2.26. Nhiệt kế thủy tinh – chất lỏng
• 2.27. Giới thiệu chung về PLC S7-300
• 2.28. Giới thiệu các module đƣợc sử dụng trong đề tài
• 2.29. Module ngõ vào số SM 321, DI 16 x DC 24V (6ES7321-1BH02-0AA0)
• 2.30. Module ngõ ra số SM 322, DO 16 x DC 24 V/0
• 2.31. Module ngõ vào tƣơng tự SM 331, AI 8 x 12 bit (6ES7331-7KF02-0AB0)
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. Yêu cầu của hệ thống
• 3.2. Độ rung hƣớng tâm
• 3.3. Thiết kế hệ thống
• 3.4. Lựa chọn cảm biến
• 3.5. Lựa chọn module PLC
• 3.6. Lựa chọn kiểu kết nối giữa PLC và PC
• 3.7. Lựa chọn chƣơng trình lập trình và điều khiển
• 3.8. Liên kết SIMATIC MANAGER với WinCC
• 3.9. Hiển thị các giá trị xử lý thông qua Table control và Trend control trong Wincc
• 3.10. Thiết lập Alarm Logging trong WinCC
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP
• 4.1. Xây dựng hệ thống
• 4.2. Nhận xét hệ thống
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Hƣớng phát triển
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống giám sát máy động

Hệ thống giám sát máy động là một giải pháp công nghệ hiện đại, được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp để theo dõi và quản lý tình trạng hoạt động của các thiết bị động cơ. Việc giám sát liên tục các thông số như độ rung, nhiệt độ và độ lệch trục giúp phát hiện sớm các sự cố, từ đó giảm thiểu thời gian dừng máy và chi phí bảo trì. Giải pháp quản lý này không chỉ đảm bảo an toàn cho nhà máy mà còn tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.

1.1. Tính cấp thiết của hệ thống giám sát

Trong môi trường công nghiệp, các thiết bị động cơ đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất. Sự cố của máy động có thể dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế và an toàn lao động. Hệ thống giám sát giúp phát hiện sớm các vấn đề như rung động quá mức hoặc quá nhiệt, từ đó đưa ra cảnh báo kịp thời và thực hiện các biện pháp bảo trì chủ động.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng một hệ thống quản lý hiệu quả, sử dụng các cảm biến đo độ rung và nhiệt độ để giám sát tình trạng máy động. Nghiên cứu cũng tập trung vào việc lựa chọn các thiết bị phù hợp, hiệu chỉnh cảm biến và tích hợp dữ liệu vào hệ thống điều khiển trung tâm để đưa ra các quyết định bảo trì kịp thời.

II. Cơ sở lý thuyết về giám sát máy động

Giám sát thiết bị dựa trên việc đo lường và phân tích các thông số vật lý như rung động và nhiệt độ. Rung động là hiện tượng phổ biến trong các máy móc công nghiệp, thường gây ra bởi sự mất cân bằng, không đồng trục hoặc các vấn đề kỹ thuật khác. Nhiệt độ cao cũng là một yếu tố quan trọng, có thể dẫn đến hư hỏng các bộ phận máy. Công nghệ giám sát hiện đại sử dụng các cảm biến tiên tiến để thu thập dữ liệu và đưa ra các cảnh báo kịp thời.

2.1. Hiện tượng rung động

Rung động là sự chuyển động qua lại của các bộ phận máy, thường gây ra bởi sự mất cân bằng hoặc không đồng trục. Giám sát rung động giúp phát hiện sớm các vấn đề kỹ thuật, từ đó ngăn chặn hư hỏng nghiêm trọng. Các cảm biến đo độ rung được lắp đặt trên máy để thu thập dữ liệu và truyền về hệ thống điều khiển trung tâm.

2.2. Giám sát nhiệt độ

Nhiệt độ cao là nguyên nhân chính gây hư hỏng các bộ phận máy, đặc biệt là các cuộn dây quấn và lớp cách nhiệt. Cảm biến nhiệt độ được sử dụng để đo lường và giám sát nhiệt độ máy, đảm bảo máy hoạt động trong phạm vi an toàn. Dữ liệu nhiệt độ được tích hợp vào hệ thống giám sát để đưa ra các cảnh báo khi vượt ngưỡng cho phép.

III. Thiết kế hệ thống giám sát

Hệ thống giám sát máy động được thiết kế dựa trên các yêu cầu kỹ thuật cụ thể, bao gồm việc lựa chọn cảm biến, module PLC và phần mềm điều khiển. Các cảm biến đo độ rung và nhiệt độ được lắp đặt trên máy để thu thập dữ liệu, sau đó truyền về hệ thống điều khiển trung tâm thông qua module PLC. Phần mềm WinCC được sử dụng để hiển thị và phân tích dữ liệu, đưa ra các cảnh báo khi cần thiết.

3.1. Lựa chọn cảm biến

Các cảm biến đo độ rung và nhiệt độ được lựa chọn dựa trên độ chính xác và phạm vi đo. Cảm biến từ và cảm biến siêu âm được sử dụng để đo độ rung, trong khi nhiệt điện trở kim loại (RTD) và cặp nhiệt ngẫu được sử dụng để đo nhiệt độ. Các cảm biến này được hiệu chỉnh để phù hợp với loại máy động cụ thể.

3.2. Tích hợp hệ thống

Dữ liệu từ các cảm biến được truyền về module PLC, sau đó tích hợp vào phần mềm WinCC để hiển thị và phân tích. Hệ thống quản lý này cho phép theo dõi liên tục tình trạng máy và đưa ra các cảnh báo khi các thông số vượt ngưỡng an toàn. Việc tích hợp hệ thống đảm bảo hiệu quả quản lý và bảo trì máy móc.

IV. Kết quả và ứng dụng thực tế

Hệ thống giám sát máy động đã được thử nghiệm và cho thấy hiệu quả cao trong việc phát hiện sớm các sự cố kỹ thuật. Hệ thống giúp giảm thiểu thời gian dừng máy và chi phí bảo trì, đồng thời đảm bảo an toàn cho nhà máy. Giải pháp quản lý này có thể được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất đến năng lượng.

4.1. Hiệu quả quản lý

Hệ thống giám sát giúp tối ưu hóa hiệu quả quản lý bằng cách cung cấp dữ liệu chính xác và kịp thời về tình trạng máy. Các cảnh báo tự động giúp nhân viên bảo trì có thể can thiệp sớm, giảm thiểu thiệt hại và tăng tuổi thọ của thiết bị.

4.2. Ứng dụng thực tế

Hệ thống đã được áp dụng thành công trong các nhà máy công nghiệp, giúp giảm thiểu sự cố và tăng năng suất. Công nghệ giám sát này có tiềm năng lớn trong việc cải thiện hiệu quả sản xuất và đảm bảo an toàn lao động.