Monitorowanie stanu dzięki inteligentnym przetwornicom częstotliwości Danfoss

Spis treści:

1. Inteligentne przetwornice w roli czujników
2. Korzyści wynikające z implementacji nowoczesnych przetwornic
3. Jak przebiega monitorowanie stanu dzięki przetwornicy Danfoss?

Odczytywanie, gromadzenie, przesyłanie oraz analizowanie danych pochodzących z systemów szeroko rozumianej automatyki, a także podejmowanie określonych decyzji na ich podstawie, ma ogromne znaczenie zarówno dla maksymalizacji efektywności pracy maszyn, jak i zapobiegania awariom. Z tego względu powszechnie stosuje się czujniki, których znaczna liczba, zwłaszcza w rozbudowanych systemach, wiąże się jednak z zauważalnymi kosztami. Co więcej, niektóre wczesne sygnały o degradacji stanu technicznego bywają trudne lub niemożliwe do wykrycia przez standardowe czujniki zewnętrzne.Korzystniejszym rozwiązaniem okazują się więc inteligentne napędy Danfoss, pozwalające na wieloaspektowe monitorowanie stanu.

Inteligentne przetwornice w roli czujników

W systemach automatyki przetwornice tradycyjnie były przede wszystkim procesorami mocy sterującymi prędkością obrotową silników w maszynach z napędem. Nowoczesne rozwiązania Danfoss pełnią jednak oprócz tego funkcję informacyjną – te inteligentne urządzenia dysponują bowiem własną mocą obliczeniową, możliwością zbierania i gromadzenia danych, a także interfejsem komunikacyjnym. W ten sposób przetwornice o zmiennej prędkości obrotowej analizują parametry prądu, silnika oraz sygnatury napięcia w celu wykrywania wydajności silnika i aplikacji. Dzięki wbudowanej mocy obliczeniowej, nowoczesne napędy mogą przejąć część funkcji sterownika PLC w mniej złożonych aplikacjach.i łączyć się bezpośrednio z urządzeniami mobilnymi jak smartfon czy tablet.

Korzyści wynikające z implementacji nowoczesnych przetwornic

Najważniejszą korzyścią, jaką zapewniają inteligentne przetwornice, jest możliwość otrzymywania zróżnicowanych informacji, które mogą posłużyć do monitorowania wydajności i prawidłowości pracy silników, napędów czy samej przetwornicy, jak również do kontroli stanu technicznego komponentów. Co więcej, można do nich podłączyć dodatkowo czujniki wibracji, ciśnienia i temperatury, ograniczając liczbę czujników fizycznych w systemie oraz pozwalając na korelację ich danych z informacjami z przetwornicy.

Kluczową korzyścią jest możliwość analizy sygnatur prądowych i napięciowych, co pozwala na wykrycie wczesnych objawów awarii, pozwalające na inicjację prac konserwacyjnych albo wdrażanie usprawnień projektowych. Warto wspomnieć zwłaszcza o niedostępnej w przypadku tradycyjnych przetwornic możliwości wdrażania konserwacji bazującej na ocenie stanu lub predyktywnej.

Jak przebiega monitorowanie stanu dzięki przetwornicy Danfoss?

Monitorowanie stanu z pomocą inteligentnej przetwornicy opiera się na wyborze parametrów pozwalających na identyfikowanie powstających usterek i wykrywaniu ich, zanim dojdzie do awarii. Ponadto jest ono znacznie prostsze niż przy ewentualnym użyciu niezależnego systemu, jako że nie wymaga znajomości zmiennej prędkości i zestawiania z nią odczytanej wartości – informacja o tej pierwszej jest już zawarta w przetwornicy, która dodatkowo udostępnia informacje o momencie obrotowym oraz przyspieszeniu.

Wystarczy zatem przestrzegać 3 kroków, aby skutecznie monitorować stan aplikacji i w razie potrzeby podjąć kroki w celu usunięcia powstającej usterki albo jej zapobieżenia.

1. Ustanowienie wartości bazowej (Baseline)

Fundamentem systemu jest zdefiniowanie „punktu odniesienia” dla prawidłowego działania aplikacji. W naszej praktyce wyróżniamy trzy metody wyznaczania wartości bazowych:

• Manualna wartość bazowa: Programowanie znanych, bezpiecznych parametrów pracy napędu w oparciu o doświadczenie inżynierskie i dokumentację techniczną maszyny.
• Bieg wartości bazowej (Baseline run): Procedura realizowana podczas uruchamiania, polegająca na skanowaniu użytecznego zakresu prędkości obrotowych. Uwaga: W aplikacjach wymagających okresu dotarcia, procedurę tę należy powtórzyć po ustabilizowaniu pracy maszyny, aby dane odzwierciedlały warunki docelowe, a nie przejściowe.
• Wartość bazowa online: Zaawansowana metoda gromadzenia danych w czasie rzeczywistym podczas normalnej pracy. Rozwiązanie to jest niezbędne, gdy specyfika procesu uniemożliwia przeprowadzenie pełnego testu w całym zakresie prędkości.

Dla przejrzystości komunikacji zalecamy implementację standardu VDMA 24582 (sygnalizacja czterokolorowa: zielony – OK, żółty – ostrzeżenie 1, pomarańczowy – ostrzeżenie 2/stan krytyczny, czerwony – alarm/zatrzymanie).

2. Zdefiniowanie progów ostrzeżeń i alarmów

Po ustaleniu bazy należy wyznaczyć wartości graniczne, które determinują stan techniczny urządzenia. Stosujemy trzy podejścia do ich konfiguracji:

• Metoda bezwzględna: Zastosowanie stałych wartości granicznych (np. wynikających bezpośrednio z norm ISO 10816/20816 dla wibracji). Metoda zalecana, gdy parametry krytyczne maszyny są jednoznacznie określone.
• Metoda przesunięcia (Offset): Wartość graniczna jest zależna od wartości bazowej (Baza + Offset). Metoda wymaga głębokiego zrozumienia aplikacji – zbyt niska wartość wywoła alarmy fałszywie pozytywne, zbyt wysoka może przeoczyć stan awaryjny.
• Metoda współczynnika: Wartość graniczna jest mnożnikiem wartości bazowej (np. 150% wartości bazowej). Jest to podejście prostsze w konfiguracji, jednak obarczone ryzykiem zbyt późnej reakcji przy błędnym doborze mnożnika.

3. Realizacja monitoringu

System realizuje ciągłe porównywanie bieżących parametrów (moment obrotowy, przyspieszenie, sygnatury prądowe) z zdefiniowanymi progami. Kluczowym elementem jest wbudowany filtr czasowy – pozwala on ignorować chwilowe piki, zapobiegając nieuzasadnionym zatrzymaniom produkcji. Dane mogą być odczytywane lokalnie przez panel LCP, zdalnie przez magistralę komunikacyjną, serwer internetowy napędu lub bezpośrednio w systemie IoT. Umożliwia to również reakcję automatyczną poprzez wyjścia cyfrowe napędu. 

Przetwornice Danfoss nie są więc prostymi procesorami mocy, lecz pełnią funkcję czujników oraz koncentratorów czujników, pomagając w efektywnym zarządzaniu automatyką, zapobiegającemu przestojom.

Zobacz naszą szeroką ofertę przetwornic: Przetwornice częstotliwości