Capacitive displacement sensor’s applicability and limitations in condition monitoring systems of rotating electrical machines
Pelli, Iiro (2017)
Diplomityö
2017
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018080633415
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018080633415
Tiivistelmä
Condition monitoring of electrical machines in industry is essential in maximizing production and upkeep. Condition monitoring applications use a vast variety of different tools that are used to prevent unexpected system shutdown. The tools consist generally of sensors, third party tools, data acquisition, signal processing and its visualization and analyzation.
Lappeenranta University of Technology has developed a capacitive displacement sensor for active magnetic bearing application. The purpose of this thesis is to find out how the sensor is applicable in condition monitoring of electrical machines. The goal of the thesis is to list the sensor’s applicability, limitations, and its connectivity to external data acquisition computers as well as proposing potential future development. The sensor is also tested in practice by installing it on motor shaft so that potential known frequencies could be detected. The sensor is also connected to ABB’s condition monitoring systems.
The sensor is able to detect motor shaft unbalance at micrometer level and potentially the frequencies from the bearings in its closure. The connectivity to higher level computers is also proven to be effortless. It is also possible to further develop advanced signal processing algorithms on the sensor’s digital circuit. Teollisuuden sähkökoneiden kunnonvalvonta on erittäin tärkeässä asemassa tuotannon ja ylläpidon maksimoimiseksi. Kunnonvalvontasovelluksissa on käytettävissä erittäin laaja valikoima eri työkaluja, joilla pystytään ennaltaehkäisemään systeemin yhtäkkinen pysähtyminen. Työkalut koostuvat muun muassa antureista, niihin liitettävistä ulkoisista laitteista, datan keruusta, signaalinkäsittelystä, datan visualisoinnista ja sen analysoinnista.
Lappeenrannan teknillinen yliopisto on kehittänyt kapasitiivisen paikka-anturin aktiivimagnettiilaakerien sovellukseen, jota tämän työn on tarkoitus tutkia pyörivien sähkökoneiden kunnonvalvonnan soveltuvuudessa. Työn tavoitteena on listata mihin anturi kykenee, millaisia rajoituksia anturissa on, sen liittäminen datankeruulaitteisiin sekä mahdollisia jatkokehittämisideoita. Anturia on myös tarkoitus testata käytännössä moottorin akselilla, jotta voidaan potentiaalisesti havaita koneen tärkeitä taajuuskomponentteja. Anturi myös liitetään ABB:n kunnonvalvontalaitteisiin paikan päällä.
Työn tuloksena havaittiin, että anturi kykenee havaitsemaan moottorin akselin epätasapainon sekä mahdollisesti asennuksen läheisyydessä sijaitsevan kuulalaakerin ominaistaajuuksia. Tämän lisäksi datan kerääminen ulkoisiin palvelimiin on verrattain vaivatonta. Anturille voidaan myös kehittää erinäisiä algoritmeja signaalinkäsittelyn näkökulmasta piirillä olevan digitaalisen piirin ansiosta.
Lappeenranta University of Technology has developed a capacitive displacement sensor for active magnetic bearing application. The purpose of this thesis is to find out how the sensor is applicable in condition monitoring of electrical machines. The goal of the thesis is to list the sensor’s applicability, limitations, and its connectivity to external data acquisition computers as well as proposing potential future development. The sensor is also tested in practice by installing it on motor shaft so that potential known frequencies could be detected. The sensor is also connected to ABB’s condition monitoring systems.
The sensor is able to detect motor shaft unbalance at micrometer level and potentially the frequencies from the bearings in its closure. The connectivity to higher level computers is also proven to be effortless. It is also possible to further develop advanced signal processing algorithms on the sensor’s digital circuit.
Lappeenrannan teknillinen yliopisto on kehittänyt kapasitiivisen paikka-anturin aktiivimagnettiilaakerien sovellukseen, jota tämän työn on tarkoitus tutkia pyörivien sähkökoneiden kunnonvalvonnan soveltuvuudessa. Työn tavoitteena on listata mihin anturi kykenee, millaisia rajoituksia anturissa on, sen liittäminen datankeruulaitteisiin sekä mahdollisia jatkokehittämisideoita. Anturia on myös tarkoitus testata käytännössä moottorin akselilla, jotta voidaan potentiaalisesti havaita koneen tärkeitä taajuuskomponentteja. Anturi myös liitetään ABB:n kunnonvalvontalaitteisiin paikan päällä.
Työn tuloksena havaittiin, että anturi kykenee havaitsemaan moottorin akselin epätasapainon sekä mahdollisesti asennuksen läheisyydessä sijaitsevan kuulalaakerin ominaistaajuuksia. Tämän lisäksi datan kerääminen ulkoisiin palvelimiin on verrattain vaivatonta. Anturille voidaan myös kehittää erinäisiä algoritmeja signaalinkäsittelyn näkökulmasta piirillä olevan digitaalisen piirin ansiosta.