I. Tổng quan đề tài
Động cơ không đồng bộ ba pha là một trong những loại động cơ điện phổ biến nhất trong công nghiệp nhờ vào độ ổn định và khả năng điều khiển linh hoạt. Việc giám sát nhiệt độ động cơ là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Tuy nhiên, việc lắp đặt cảm biến nhiệt độ trực tiếp vào bên trong động cơ gặp nhiều khó khăn. Do đó, nghiên cứu này đề xuất xây dựng cảm biến ảo nhiệt độ dựa trên mô hình toán của động cơ. Mục tiêu chính là phát triển bản sao số cho động cơ không đồng bộ ba pha, từ đó thu thập và giám sát nhiệt độ theo thời gian thực, nhằm đưa ra quyết định vận hành và bảo trì kịp thời.
1.1. Lý do chọn đề tài
Công nghệ bản sao số đang trở thành xu hướng trong các hệ thống điều khiển công nghiệp. Việc áp dụng cảm biến ảo cho động cơ không đồng bộ ba pha không chỉ giúp giảm thiểu chi phí lắp đặt mà còn nâng cao khả năng giám sát và bảo trì. Đặc biệt, nó cho phép theo dõi nhiệt độ bên trong động cơ mà không cần sử dụng cảm biến vật lý, từ đó giảm thiểu rủi ro hỏng hóc và tăng cường hiệu suất hoạt động của động cơ.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là xây dựng bản sao số cho động cơ không đồng bộ ba pha và phát triển cảm biến ảo nhiệt độ. Hệ thống sẽ bao gồm các thành phần thực tế như động cơ, PLC, và cảm biến nhiệt độ, đồng thời mô phỏng các thông số nhiệt độ của động cơ thông qua mô hình toán học. Điều này không chỉ giúp giám sát nhiệt độ mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì và vận hành hiệu quả hơn.
II. Bản sao số Digital Twin
Khái niệm bản sao số được hiểu là một mô hình ảo của hệ thống thực tế, cho phép theo dõi và phân tích tình trạng của hệ thống trong thời gian thực. Trong nghiên cứu này, bản sao số của động cơ không đồng bộ ba pha được xây dựng nhằm phục vụ cho việc phát triển cảm biến ảo nhiệt độ. Việc sử dụng cảm biến ảo không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao độ chính xác trong việc giám sát nhiệt độ động cơ. Các thành phần chính của hệ thống bao gồm mô hình 3D, mô hình toán học và hệ thống SCADA để điều khiển và thu thập dữ liệu từ động cơ thực tế.
2.1. Khái niệm bản sao số
Bản sao số là một mô hình ảo phản ánh tình trạng của hệ thống thực tế, cho phép người dùng theo dõi và điều khiển hệ thống một cách hiệu quả. Trong lĩnh vực công nghiệp, bản sao số giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và bảo trì thiết bị. Việc xây dựng bản sao số cho động cơ không đồng bộ ba pha sẽ cho phép các kỹ sư theo dõi nhiệt độ và hiệu suất động cơ một cách chính xác, từ đó đưa ra các quyết định kịp thời để nâng cao hiệu suất hoạt động.
2.2. Cảm biến ảo nhiệt độ của động cơ không đồng bộ ba pha
Cảm biến ảo nhiệt độ là một ứng dụng quan trọng trong việc giám sát động cơ. Thông qua việc sử dụng mô hình toán học của động cơ, cảm biến ảo có thể cung cấp thông tin về nhiệt độ bên trong động cơ mà không cần đến cảm biến vật lý. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu rủi ro hỏng hóc do việc lắp đặt cảm biến trong môi trường khắc nghiệt. Hệ thống sẽ thu thập và phân tích dữ liệu từ động cơ thực tế, từ đó cung cấp thông tin cần thiết cho việc bảo trì và vận hành.
III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn
Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống bản sao số và cảm biến ảo nhiệt độ hoạt động hiệu quả trong việc giám sát nhiệt độ của động cơ không đồng bộ ba pha. Dữ liệu nhiệt độ được thu thập và hiển thị qua hệ thống SCADA, cho phép người dùng theo dõi tình trạng của động cơ trong thời gian thực. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của động cơ mà còn giảm thiểu chi phí bảo trì và tăng cường độ tin cậy của hệ thống.
3.1. Đánh giá kết quả
Hệ thống đã cho thấy khả năng thu thập và phân tích dữ liệu nhiệt độ một cách chính xác. Các thông số nhiệt độ được ghi nhận từ cảm biến ảo đã có sự tương đồng cao với dữ liệu từ cảm biến vật lý, chứng tỏ tính khả thi của việc sử dụng cảm biến ảo trong giám sát động cơ. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các hệ thống giám sát tự động trong công nghiệp.
3.2. Định hướng phát triển
Nghiên cứu có thể được mở rộng để áp dụng cho các loại động cơ khác hoặc các thiết bị công nghiệp khác. Việc phát triển thêm các cảm biến ảo cho các thông số khác như áp suất, độ rung cũng sẽ giúp nâng cao khả năng giám sát và bảo trì thiết bị. Công nghệ bản sao số sẽ tiếp tục là một công cụ quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và bảo trì trong tương lai.
