Estudo de caso
ELIN Motoren GmbH
Por Konrad Schweiger, Regional Sales, Dewesoft GmbH, Áustri

A empresa austríaca ELIN Motoren GmbH integrou totalmente uma medição de vibração obrigatória de cada máquina produzida - motor ou gerador - como parte do procedimento de inspeção final. Ao procurar um sistema DAQ adequado, os requisitos eram mantê-lo portátil, medir a vibração e a energia elétrica com apenas um sistema (dados brutos) e que a entrega dos dados durante o teste deveria fluir perfeitamente para a bancada de teste KS Tornado. Dewesoft forneceu a solução certa

KS tornado testbed control desk

Há alguns anos, a ELIN Motoren decidiu, como parte de sua estratégia de digitalização, obter um perfil de vibração de cada motor e gerador no momento da entrega. O objetivo era verificar a qualidade do produto e ter dados de referência para evidência caso o problema apareça em um estágio posterior no cliente.

elin motoren logo

Com sede na Áustria, é uma empresa de alta tecnologia que fabrica máquinas elétricas rotativas - motores e geradores - que são utilizadas em todo o mundo. A empresa tem 125 anos de experiência, um total de 1000 colaboradores e um volume de negócios anual de 120 milhões de euros. Desde o final de 2019, a ELIN Motoren é 70% controlada pela empresa global de tecnologia Voith Group.

A empresa concentra-se em máquinas elétricas, motores de baixa e média tensão, mas também na faixa de alta tensão. Desenvolve e produz soluções customizadas para aplicações industriais nos mercados de:

  • Vento,
  • Mineração,
  • Plásticos,
  • Usinas de energia,
  • Marinha, e
  • Óleo e gás.

Seus geradores são utilizados principalmente para a geração de energia eólica e descentralizada.

Test setup at the in-house test field of ELIN MotorenFigura 1. Configuração de teste no campo de teste interno da ELIN Motoren.

Assista ao vídeo de introdução do ELIN

Os bancos de teste da Elin Motoren são fornecidos pela KS Engineers, um fornecedor líder de bancos de teste para as indústrias automotiva e de motores. A linha de produtos KS inclui sistemas de teste e simulação para o desenvolvimento e teste de baterias e células de combustível. A KS também fornece soluções para a coordenação de sistemas de acionamento na área de eletromobilidade.
 
KS Engineers ou Kristl, Seibt & Co. GmbH é uma empresa administrada pelo proprietário com sede em Graz, trabalhando nas áreas de testes automotivos, automação industrial e equipamentos técnicos de construção. A KS Engineers fornece conhecimento nas áreas de engenharia mecânica, engenharia elétrica, engenharia de controle, eletrônica e TI.

Banco de Teste - Integração de Aquisição de Dados (DAQ)

O software de teste KS Tornado controla o dispositivo em teste (DUT), por exemplo, inicia uma aceleração ou desaceleração do motor, define o RPM, etc. O DUT envia de volta informações, como temperaturas ou status operacional.

O requisito da ELIN Motoren foi durante a medição para obter continuamente os dados de vibração do hardware e software Dewesoft para o software Tornado. Esta comunicação é tratada via TCP / IP por um plugin Dewesoft, o Testbed module.

O módulo de teste Dewesoft é uma interface entre DewesoftX data acquisition software e sistemas de controle de teste. Ele usa o princípio de trabalho de Solicitação / Resposta e pode ser predefinido e usado independentemente do DewesoftX. Desta forma, ele é controlado apenas pelo sistema mestre solicitando certos dados do módulo TestBed, que dá a resposta de volta ao sistema mestre.

No caso do ELIN Motoren, o software Tornado solicita a órbita medida e os dados de análise do pedido em tempo real dos canais Dewesoft durante a medição. Simplesmente, através do protocolo AK, que oferece um conjunto de comandos muito compacto.

O plugin suporta quatro protocolos específicos chamados mestre-escravo:

  • Protocolo AK,
  • Puma Open,
  • D2T, e
  • Tornado.

Para todos esses protocolos, a conexão RS232 ou TCP / IP é possível.

IPode ser usado com o Combustion Engine Analyzer (CEA) módulo onde os ciclos do motor são usados ​​para armazenamento e condições de cálculo. Alternativamente, também pode ser usado no modo de tempo, onde qualquer canal ou valor pode ser enviado do DewesoftX, e o tempo de medição é usado para o acionamento e o intervalo de cálculo. 

Measuring housing and bearing vibrations in the in-house test fieldFigura 2. Medição de vibrações de mancal e mancal no campo de teste interno.

A solução

Hardware DAQ e produtos DAQ

  • Dois sistemas de aquisição de dados SIRIUS R2DB
  • Fatia condicionadora de sinal DualCoreADC SIRIUSi-CUSTOM com 8 canais analógicos: 1xACC +, 5xACC, 2xSTG - para teste de ruído, vibração e aspereza (NVH)
  • Fatia de condicionamento de sinal de alta velocidade SIRIUSi-HS com 8 entradas analógicas: 2x STG, 3xHV, 3xLV - para alimentação
  • Sistema de aquisição de dados de alta velocidade SIRIUSi-HS-4xHV-4xLV para medições de potência
  • Sistema de aquisição de dados SIRIUS-CUSTOM
  • KRYPTONi-8xRTD para medição de temperatura RTD
  • Adaptadores DSI-ACC para conexão direta do sensor IEPE
  • DS-TACHO2
  • DS-SHUNT-05

Software de aquisição de dados DewesoftX

  • Opção de software Dewesoft 
  • Opção de software Dewesoft Dynamic Signal Analysis (DSA): FFT Analyzer, Order Tracking, Modal Test, Vibration Human, Shock Response Spectrum, Sound Level, Torsional Vibration e Rotor Balancing
  • Opção Dewesoft Power
  • Plug-in Dewesoft Testbed

The Dewesoft data acquisition system delivers vibration analysis results to the Tornado software

Figura 3. O Sistema de Aquisição de dados DEWESoft entrega todos os resultados de Análises de Vibração para o software Tornado.

Measurement Modules

The measurement instruments and data loggers are portable. The same DAQ devices can be used for the testbed but also for on-site service and installation. That’s why the ELIN Motoren decided for a mix of SIRIUS R2DB as an all-in-one data acquisition and single SIRIUS modules for easy expansion to a higher channel count.

Dewesoft SIRIUS R1DB and R2DB all-in-one portable data acquisition systems

Sistemas portáteis de aquisição de dados Dewesoft SIRIUS R1DB e R2DB tudo-em-u

A decisão de comprar o Dewesoft também foi tomada porque não há mais custos de licença de software, as atualizações são gratuitas para sempre e os arquivos de dados podem ser acessados ​​por qualquer pessoa sem licença. Os dados de energia elétrica e vibração são medidos com o mesmo sistema, os dados brutos são armazenados e podem ser recalculados.

Measurement setup - an R2DB with SIRIUS modules is remotely accessed from the control centerFigura 4. Configuração de medição - um R2DB com módulos SIRIUS é acessado remotamente a partir do centro de controle.

Adaptadores Dewesoft DSI

Com adaptadores DSI, eles podem se ajustar a quaisquer requisitos atuais. Os adaptadores DSI são adaptadores de sensores equipados com TEDS IEEE 1451.4 que transformam qualquer um de nossos amplificadores de entrada analógica universal com conectores DSUB9 em entrada direta IEPE, carga, termopar, shunt, tensão, LVDT ou RTD.

Different DSi adapters
Diferente adaptadores DS

IEEE 1451.4 é um conjunto de padrões de interface de transdutor inteligente desenvolvido pelo Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE), enquanto o TEDS indica que eles incluem uma Folha de Dados Eletrônica do Transdutor.

Sensores de corrente parasita

Sensores de corrente parasita são usados ​​para medir o deslocamento do eixo - órbita, linha de centro do eixo e plotagem da órbita do eixo. Os sensores de corrente parasita são projetados para medições sem contato, distância, posição, oscilação e vibrações. Seu design de sensor robusto é adequado para medição industrial, particularmente adequado quando alta precisão é necessária em ambientes hostis com pressão, sujeira ou temperaturas extremas.

Na ELIN, os engenheiros estão especialmente interessados ​​em parâmetros específicos como:

  • S_0 pico a pico
  • S_90 pico a pico, e
  • Smax.

Os sensores de corrente parasita já estão integrados ao D.U.T. Eles devem ser montados com precisão, pois precisam ter uma sensibilidade muito alta - 7,87 V / mm - para poder medir deslocamentos na faixa do micrômetro (um). Além disso, eles requerem uma alimentação especial de -19V, no entanto, o módulo SIRIUS-STG pode fornecer uma alimentação de sensor programável nesta faixa.

Analise de Orbita com Analisador de Orbita da Dewesoft

O módulo  do  Analisador de Orbita da Dewesoft  é feito sob medida para aplicações em turbomáquinas e projetado para medições precisas do movimento do rotor e análises avançadas.

É uma ferramenta de análise para o exame dos movimentos do rotor e avaliação de quaisquer restrições de movimento que causem vibração, bem como uma ferramenta de diagnóstico que permite a detecção e prevenção de vários tipos de falhas potenciais e tempo de máquina parada. 

Example of an Orbit analysis measurement displayFigure 5. Exemplo do display de uma medição de análise de Orbita.

Acelerômetros IEPE

Os acelerômetros Piezoelétricos Eletrônicos Integrados (IEPE) se tornaram o tipo de acelerômetro mais comumente usado. Os acelerômetros IEPE são basicamente acelerômetros com um amplificador de carga ou tensão embutido. Por causa disso, os acelerômetros IEPE não requerem cabeamento especial e são muito fáceis de integrar com um sistema.

Os acelerômetros IEPE requerem uma fonte de alimentação DC constante, no entanto, muitos sistemas de aquisição de dados incluem isso. O circuito microeletrônico dentro de um acelerômetro IEPE de modo de tensão limita sua capacidade de tolerar ambientes hostis quando comparado a acelerômetros de modo de carga. Ainda assim, esses acelerômetros geralmente têm uma faixa de temperatura de pelo menos -40 ° a + 125 ° C, o que é suficiente para a maioria das aplicações.

A ELIN Motoren usa acelerômetros IEPE no modo de tensão para medir a vibração da caixa e do mancal para a Análise de Rastreamento de Pedidos Dewesoft dentro do módulo de software opcional Dewesoft. Eles podem definir um perfil de vibração geral, um gráfico de Campbell e também usar os dados para verificar anormalidades, por exemplo, detectar se quaisquer harmônicos são dominantes na faixa de RPM.

Example of an order analysis measurement displayFigure 6. Exemplo de um display de uma medição para análise de uma ordem. display.

Conclusão

Dewesoft oferece uma solução para estender as bancadas de teste KS Tornado já em operação. Eles podem ser facilmente complementados com uma variedade de soluções de aplicativos Dewesoft, tais como:

  • Medição de potência de alta precisão
  • Análise de motor de combustão (CEA)
  • Qualquer outra opção / plugin de software DewesoftX como OPC UA, Modbus, ...

Qualquer combinação desse tipo oferece grandes benefícios para todos os usuários existentes do Kristl Seibt, por exemplo, quando se trata de desenvolvimento de motor. Não importa se é combustão convencional, elétrica ou híbrida, pois todos os módulos podem ser combinados no software DewesoftX.

Os usuários se beneficiam de atualizações de software sem custos anuais de licença, hardware de alta qualidade com grande flexibilidade e uma forte equipe de suporte local.