SPM Intellinova Parallel -kunnossapito- ja diagnostiikkajärjestelmän käyttöönotto ModbudRTU-yhteydellä ABB 800xA -automaatiojärjestelmään : Laakerien ja siipipyörien ennakoiva kunnonvalvonta

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli SPM Instrument Oy:n Intellinova Parallel -kunnonvalvontajärjestelmän käyttöönotto ja testaaminen liittämällä se ABB 800xA -automaatiojärjestelmään. Työn toimeksiantaja oli Centria-ammattikorkeakoulu. Toteutuspaikkana oli koulun Chemplant II -koetehdas (prosessilaboratorio). Työ oli osa vuosien 2015−2017 ÄLLI-hanketta (Älykäs automaatio ja teollinen internet).

Intellinova-järjestelmän (laitteen) kunnonvalvonta perustuu erilaisiin värähtely- ja iskusysäys-kiihtyvyysanturimittaustekniikoihin/-menetelmiin, joilla mitattavan kohteen kuntoa havainnollistetaan. Tyypillisiä valvontakohteita ovat erityisesti laakerit ja siipipyörät, joiden kuntoa työssä keskityttiin mittaamaan. Teoriaosiossa on selostettu yleisesti asennusympäristöstä, laakerien sekä siipipyörien kunnonvalvonnasta ja työssä käytettävistä laitteistoista sekä niiden ohjelmistoista.

Työ koostui pitkälti laitteiston fyysisestä asentamisesta, laitteiden asetuksien säätämisistä ja ohjelmoinnista ”Structured text” -ohjelmointikielellä ABB Control Builder M -konfigurointiohjelmassa. Työvaiheet on kuvattu kronologisessa järjestyksessä. Intellinova-laitteen kiihtyvyysanturit asennettiin sähkömoottoripumpun laakerin ja siipipyörän lähettyville runkoon. Näiden kuntoa havainnollistettiin eri mittausmenetelmillä, kuten värähtelynopeudella (velocity, mm/s). Lisäksi asennettiin kierrosnopeusanturi (induktiivinen lähestymisanturi) mittaamaan sekoitinsäiliön sekoitinakselin kierrosnopeutta.

Lopputuloksena saatiin kiihtyvyysantureiden mittaustulokset siirrettyä Intellinova-laitteelta ModbusRTU-rekisteriarvoina sarjaliikennetiedonsiirtona ABB 800xA -automaatiojärjestelmään. Tärkeimmät rekisteriarvot muunnettiin luettavaan mittaustulosmuotoon ja lisättiin Chemplant II -prosessivalvomonäkymään katseltaviksi automaattisesti päivittyvinä viivadiagrammikuvaajina. Osa mittauksista ei toiminut. Niiden toimintaan laittaminen olisi vaatinut enemmän perehtymistä mittaus- ja skaalausasetuksiin sekä laakerien ja siipipyörien ominaisuus- ja vikataajuuksiin. Perehtyminen näihin ei kuulunut työn tavoitteisiin. Kierrosnopeusanturin käyttöönotto Intellinova-laitteen kanssa vaikutti monimutkaiselta hyötyyn nähden, joten se asennettiin suoraan ABB 800xA -automaatiojärjestelmään.

The aim of the thesis was to assemble and test the Intellinova Parallel condition monitoring and diagnostic system made by SPM Instrument Oy (Ltd.) by connecting it to the ABB 800xA automation system. The work was commissioned by Centria University of Applied Sciences. It was implemented in its Chemplant II test factory (Process Laboratory). The work was part of the ÄLLI-hanke (INTELLIGENT project), (Intelligent automation and industrial internet) from 2015 to 2017.

Intellinova system's (device) condition monitoring is based on various vibration and shock pulse acceleration sensor measurement techniques/measurement methods to illustrate the condition of the object being measured. Typical targets for monitoring are bearings and impellers, which in this work were focused on measuring. In the theory section, the installation environment, bearing, and impeller control and work equipment, as well as their software, were described in general terms.

The work consisted largely of the physical installation of the hardware, the adjustment of the device settings and the programming with the Structured text programming language in the ABB Control Builder M program. The work steps are described in detail in chronological order. Intellinova's measuring sensors were connected near to an electric motor pump bearing and impeller. Those subjects’ condition was illustrated by measurement methods, such as oscillation speed (velocity, mm/s). Additionally, a rotation sensor was mounted to measure the rotational speed of the mixer tank mixer shaft.

The measurement results were transferred from Intellinova device via ModbusRTU serial communication traffic to the ABB 800xA automation system. The most important measurements were changed to readable format and added to the Chemplant II process view to be viewed as trend view. Some of the measurements did not work. To get these measurements working, it would have required more knowledge about the bearings’ and impellers’ characteristic frequencies/fault frequencies, hardware measurement and scaling settings. The installation of a speed sensor to Intellinova device seemed complicated for its benefit, so it was installed directly to the ABB 800xA automation system.