使用无线传感器在纸浆行业的生产增长

Eldorado Brasil Celulose是一家公司，该公司位于巴西TrêsLagoas-MS的一家工业公园，是世界上最大的单线牛皮纸纸浆行业，每年运营能力为180万吨，使用该工业。市场上最先进的设备和流程。内华达州贝利与Eldorado建立了失败预测的合作伙伴关系旋转机器保护technologies.

由于当事方之间的这种合作伙伴关系，这是一个与内华达州的概念证明的试点项目无线游侠Pro振动传感器和System 1 Asset Management software在11/2019和02/2020之间进行。有关所使用的架构，分析资源以及期间设备中确定的两种故障案例的详细信息将在下面介绍。

无线系统的主要差异是安装中的实用性和敏捷性。安装不需要主要的基础设施，这为该项目带来了极大的成本效益，使其非常有吸引力和竞争力。

这Ranger Pro sensors, specifically the triaxal model with振动测量在3个轴中，安装在用于生产区域的测试的机器上，并通过ISA100工业协议与现场设备接入点（FDAP）进行通信（以绿色突出显示，下图）。该系统的通信范围约为传感器和FDAP之间的150米。所有Ranger Pro传感器还具有信号中继器功能，该功能扩展了系统网络的总通信范围。FDAP通过常规网络电缆（RJ45）连接到管理站（WDM -Gateway）。必须强调的是，每个管理站都可以接收几个FDAP，从而增加了系统的容量（传感器总数）。

FDAP和管理站都安装在现场，由于网站上缺乏网络结构，使用IEEE 802.11a/n标准协议（以下图中突出显示了IEEE 802.11A/N网络，在这种情况下，在现场网络和Eldorado TA网络之间，系统1软件服务器所在的位置。这种类型的解决方案可以取决于所选的无线电模型和天线类型，可以达到公里的通信范围。

必须强调的是，这种通信体系结构在整个审查期间都非常有效，并且没有数据丢失。

对收集数据的访问是通过安装在连接到Eldorado公司网络的用户计算机中的系统1软件完成的。除了本地访问（工厂）外，您还可以通过公司的VPN进行远程访问。在此期间，内华达州贝利内华达州的远程访问还可以向内华达州的卑鄙的内华达团队提供技术支持。

下面介绍了该网络体系结构以更好地理解：

这条件监控软件系统1已配置了所有关键参数，以正确预测受监视设备的故障预测。基本上，这包括机器速度信息，轴承模型（以及相应的故障频率），波形和光谱收集参数（FMAX，分辨率线，收集率等）以及智能通知和令人震惊的计划，通过自动将电子邮件发送到确定异常情况时负责设备的人员。

另一个重要的一点是通过Eldorado数据服务器提供的OPC协议的其他设备（例如电机电流，泵流，生产等）的其他（例如电动机电流，泵流，生产等）的集成。有了更全面的信息视图，可以构建特定的人机接口（HMI）屏幕以简化数据可视化和故障分析。下图显示了该HMI的一个示例，其中可以看到泵在美白阶段之间使用浆液，其中包含电动机电流，电平，单位生产和Ranger Pro振动数据的数据。

该设备的功能是将纤维中不良材料分开，并且在失败情况下的功能丧失的潜在影响是吹扫管路的关闭，将工厂中的纸浆产量减少110T/h。

电机技术数据：

• 电源：710kW
• 电压：660V
• 速度：1938 rpm
• 型号：HGF 450
• 轴承：滚动元件轴承

在2010年1月20日，电动机在NDE轴承（非驱动端轴承）的振动水平上提出了指数进化，并具有机械清除症状。在常规检查中检测到故障后，安装了Ranger Pro无线传感器以在线监视故障，收集间隔短得多。

System 1警报管理系统已经在黎明时在黎明时确定了异常状态，并自动向维护团队（上午5:11）发送了电子邮件，警告电动机已达到关键的振动水平。请参阅下面的图片，其中包含电子邮件发送的信息。

有了这些信息，经理们能够以预定的方式预测他们的动作以更换电动机，以执行生产区域的运营平衡，以免植物的运营流程受到极大的干扰。

下图6所示的趋势图（左侧）显示了速度（RMS）指数的振动值的演变。分析频谱（右图），我们可以看到电动机具有机械清除特性。

下面图7所示的加速度时间波形信号显示了在电动机的基本频率（机械清除的特征）下的时间（MS）的峰值（撞击）。

下面图8的瀑布图（时间光谱）显示了置换后失败定义的谐波峰。

This case shows the importance to collect dynamic vibration data (waveforms and spectrum) to determine equipment failure.

在运动维持过程中，确认分析中确定的故障。轴承的润滑剂密封帽由于运动清除率增加而触及了轴，导致严重的加热。

使用这种加热，必须将密封盖打破（图9）才能取出并用新的盖子代替。

如果Eldorado维护团队没有迅速采取行动，那么电动机（转子和其他内部部件）的损坏将是有害的，这将导致维修成本增加，以及将电动机返回电动机所需的时间负面运行。影响工厂的可用性指数。

由于所有数据可用性，早期通知和系统的诊断，因此采取了及时计划和执行维护的操作。结果，避免了440吨纸浆产生的损失。考虑平均每吨纸浆684美元在2020年1月，节省约为30万美元。

设备功能是调整一致性并冷却消化器排放中的纸浆。由于失败而导致资产功能损失的潜在影响是消化酯产量的中断，从而导致纸浆生产中的229 t/h损失。

技术数据：

• 电源：670kW
• 电压：660V
• 速度：1800 rpm
• 型号：HGF 450
• 轴承：滚动元件轴承

在2019年12月21日，电动机在峰值（峰值）振动水平上呈现了进化，在耦合（NDE）的另一侧轴承的BPFI（球传频率内部种族）症状。

峰值数字是无线Ranger Pro传感器中存在的算法，可解调高振动频率信号，从而可以尽早识别滚动元件承载故障。

该单元的运营团队计划于2010年1月9日停车，资产监控中心（AMC）团队的挑战是跟进并找到减轻故障效果直至预定关闭日期的方法。这是预测资产维护的一个经典示例。

In the plots of figure 11 below, you can notice the PeakDemod variable tracking from 12/22/2019 until the day of the programmed shutdown on 01/09/2020 (trend plot - left), as well as the behavior of the variable after bearing replacement. The right plot shows the spectrum in PeakDemod where it clearly indicates the dominant amplitudes in the frequency of internal track failure (and its harmonics) of this bearing on 12/25/2019.

Ranger Pro传感器用于跟踪故障的演变，并决定减轻故障影响的作用，例如偶尔润滑对这种轴承。

下图12中的图显示了加速波形，显示了对BPFI（球传频率内部种族）故障频率的影响。请注意，冲击（绿色和橙色）之间的时间差为7.812 ms，对应于大约128 Hz的频率，完全对应于该轴承的内部种族失败。

图13中的瀑布图显示了更换电动机轴承后的撞击的能量下降。

电动机维护后，Eldorado的轴承专家团队对轴承进行了分析，证明了轴承内部比赛的失败，如下图14所示。

直到预定的维护当天，一直在线跟踪这种故障，从而避免了紧急维护的需求和约2,740吨纸浆生产的损失。考虑平均每吨纸浆$ 684.00美元在2020年1月，节省约为1,874,000美元。

Online condition monitoring system brings huge returns in terms of reduced maintenance costs and production losses due to unscheduled failures (and shutdowns). The Ranger Pro Wireless monitoring system used in this project proved to be an excellent option. It is easy and fast to be implemented, and it does not require a large assembly infrastructure, and has excellent features including dynamic data for diagnostics of failures in System 1 software.

即使在很短的时间内，也有可能注意系统在关键时刻支持维护团队的效率，本文中提出的两个非常重要的案例。