Smart Sensor - Monitoramento Remoto Motores elétricos_Industria 4 0_IoT

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Monitoramento remoto de Motores de Baixa Tensão
ABB Ability™ Smart Sensor
MOMG SERVICE
Slide 2November 12, 2020
• Sensor inteligente ABB dedicado para Motores de Baixa Tensão
• Extrai informações essenciais para a gestão dos ativos, sem
nenhuma conexão elétrica ou furação, e disponibiliza os dados no
App e na Nuvem
• Disponibiliza a “Internet das Coisas (IoT)” para motores LV
• Integra os motores LV na indústria 4.0
• Ganhos com manutenção, paradas não planejadas, confiabilidade
e consumo de energia podem ser enormes.
• Dentre os parâmetros monitorados estão: Vibração, Condição
dos Rolamentos, Consumo de Energia, Desalinhamento, Intervaloi
de Relubrificação, Horas operacionais, Velocidade, Frequência da
Rede, Número de Partidas, dentre outros...
O que é?
ABB Smart Sensor
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• Segurança global de dados: Os dados são do cliente!
• Constante evolução e atualização do firmware, sem custos
pro cliente
• Segurança física na coleta dos dados
• Compatível com motores de todos os fabricantes
Pontos de Interesse
ABB Smart Sensor
Três elementos: Hardware, Aplicativos, Portal Web
ABB Smart Sensor
12 de novembro de
2020 Slide 4
– Sensor
– Presilha
– Carcaça do sensor
– Massa epóxi
– Parafusos
– Guia de início rápido
– Registro do Sensor / motor
– Parâmetros de “saúde”
– Parâmetros operacionais
– Registro de usuário
– Suporte
- Parâmetros de “saúde”
- Parâmetros operacionais
- Estudo de tendência
Kit Hardware (para upgrade em
campo) Apps para o Smartphone Portal Web portal
Hardware
ABB Smart Sensor
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For internal use onlySlide 5
“Cunha” do Sensor montado de forma
permanente no Motor através da
massa adesiva (Henkel Loctite 3463).
Inicialmente 5 tamanhos estarão
disponíveis
Bateria integrada
(Sem troca de baterias pelo usuário)
Certificado para:
- IP66
- CE, FCC, CSA
- Classe I, Div 2
- Intrinsically Safe ATEX
(For validation testing, not yet
formally certified!)
MEMS Multi-Sensor System inside
UNF 1/4"- 28 interface mecânica com design
preparado para receber versões futuras do
Smart Sensor.
Montagem totalmente sem fiações (wireless).
Firmware with FOTA
(Firmware Over-The-Air,
i.e. updates via smartphone)
Faixa de comunicação:
- teórico máximo > 100 m
- real ~ 50 m
- ambiente industrial < 25 m
Tecnologia de baixa energia
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• Possui sensores de vibração, temperatura e campo
magnético
• Coleta e cruza os dados através de algoritimos
desenvolvidos pela ABB, dedicados para motores elétricos
• Mede nível global de velocidade de vibração, em mm/s.
• Mede a temperatura na carcaça do motor
• Estima a condição dos rolamentos através de um
algoritimo, que leva em conta a aceleração da vibração na
faixa das frequências de falha dos rolamentos, dentre
outros dados.
• Estima o consumo de energia através das medições do
campo magnético e rotação
Como funciona?
ABB Smart Sensor
Constante Evolução
ABB Ability
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End-User, Distirbuidores e OEMs
ABB Ability
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1. Vibração Triaxial
2. Temperatura
3. Horas em Operação
4. Avaliação da condição dos rolamentos
5. Rotação do motor
6. Frequência de alimentação
7. Potência demandada pelo motor (consumo de energia)
8. Detecção de partida/parada e número de partidas
9. Intervalo ideal de relubrificação
10. Presença de desalinhamento
11. pectro da Vibração (sob demanda)
12. Sentido de giro
13. Condição do rotor*
14. Condição da Refrigeração*
15. Medição em Motores Síncronos*
* KPI‘s previstos para serem lançados no primeiro semestre de 2020.
Parâmetros
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+ Pode trabalhar com Inversor (desde junho/2018)
+ Pode trabalhar em motores de qualquer fabricante
+ Integração de Produtos (Power Train)
+ Motores de Média Tensão (Carcaça 450 a 560
Aletada)
+ Cloud Interface (API)
Smart Sensor – Power Train
Manutenção Preditiva
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Os dados brutos que nós coletamos com o Smart Sensor
hoje são:
1. Vibração em 3 direções
2. Temperatura no ponto de contato
3. Campo magnético em 3 direções
4. Tempo
5. Sinal Acústico
Os dados brutos são processados pelo microcontrolador
no Smart Sensor
• Nós não enviamos dados brutos para a nuvem, apenas
dados selecionados.
E o que nós calculamos?
O que nós realmente medimos?
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Lembre-se da pulseira fitness.
Uma pulseira fitness não consegue medir
diretamente quantas calorias você consumiu.
• Ela mede tempo.
• Ela mede os choques de cada passo que você
der
• Você deve informar qual a sua altura e qual o
seu peso.
• Ela calcula quantos passos você deu e quão
rápido você foi.
• Apenas então ela calcula de forma estimada
quantas calorias você queimou.
Vibração e Temperatura *
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* Nós não mostramos aos usuários os valores de campo magnético, pois ele não tem nenhum
valor pro usuárioSlide 12
Temperatura e vibração são medidas e apresentadas como valores absolutos.
Para uma instalação nova não é sempre possível avaliar se um valor é bom ou ruim. O histórico e
tendência são os pontos mais importantes.
Mais importante que avaliar
primáriamente os valores absolutos de
vibração e temperatura é avaliar:
• Taxa de variação
• Amplitude da variação
• Lógica da variação
Alertas podem ser desparados pelas
configurações do usuário ou pelas
avaliações dos algorítimos.
Cruzar as informações de vibração e
temperatura com outros dados
operacionais, tais como rotação e
consumo de energia podem ajudar a
entender melhor o que está acontecendo
com o motor.
Baseado nos dados brutos processados nós podemos calcular outros valores na nuvem.
1. Avaliação da condição dos rolamentos
2. Rotação do motor / frequência da rede
3. Consumo de energia
4. Detecção de partida/parada, número de partidas, horas em operação
5. Intervalo de lubrificação
6. Presença de desalinhamento
7. Condição do rotor*
8. Condição da Refrigeração*
* KPI‘s previstos para serem lançados até o fim de 2020.
O que nós calculamos
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• Danos nos rolamentos raramente
surgem da noite para o dia,
normalmente eles se desenvolvem
ao longo de meses.
• Nós calculamos a condição dos
rolamentos baseados na
distribuição dos picos de
aceleração no espectro de vibração.
• Em breve nós vamos começar
usar também um espectro
acústico.
• O Smart Sensor consegue detectar
os sinais de falha dos rolamentos
com um considerável tempo hábil
para agir.
Avaliação da condição dos rolamentos é uma ciência bem conhecida
Avaliação da Condição dos Rolamentos
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Copyright. http://en-us.fluke.com/community/fluke-news-plus/vibration/understanding-the-benefits-of-vibration-monitoring-and-
analysis.htmlSlide 14
Nós adicionamos um valor à condição dos rolamentos
• 0-6 => Nenhum problema considerável (verde)
• 6-10 => Problemas considráveis estão se desenvolvendo (amarelo)
• 10+ => Você possui um problema agora (vermelho)
O valor é calculado pelos algoritimos próprios desenvolvidos pela ABB.
A condição muda constantemente
Avaliação da Condição dos Rolamentos
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Perceba que a condição dos
rolamentos não é constante,
eles estão se deteriorando
pouco a pouco, o que causa um
aumento no numero de picos
nas regiões amarelas e
vermelhas.
O Smart Sensor consegue
detectar os picos dos sinais de
falha dos rolamentos porque
nós fazemos medições de hora
em hora, diferentemente dos
sistemas convencionais que
medem mensalmente,
trimestralmente ou até
semestralmente.
• Nós analisamos o espectro do campo magnético e o
espectro de vibração para determinar a rotação e
frequência da rede.
• Algoritimos avançados e a combinação de campo
magnético e vibração tornam possivel calcular estes
dados com alta precisão.
• Exemplo real medido:
• Smart Sensor: 1372 rpm
• Tacômetro laser: 1370 rpm
• O cálculo preciso de rotação e escorregamento são
cruciais para muitos dos demais dados calculados.
Combinação de vibração e campo magnético
Rotação e Frequência da Rede
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Consumo de Energia
A equação simplificada é:
𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎_𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑎𝑛𝑒𝑎 =
escorregamento_instananeo ∗ potencia_nominal
escorregamen𝑡𝑜_𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙
• Os principais parâmetros para o cálculo do consumo de energia são
o escorregamento e a potência nominal.
• A placa de dados tem uma tendência de ser otimista
• Alguns fabricantes superestimam a eficiência e subestimam a
corrente e escorregamento.
• Estamos introduzindo uma maneira de „calibrar“ o cálculo de consumo.
• O usuário vai poder disparar uma coleta de dados ao mesmo tempo que ele fez uma
medida da corrente real.
• O usuário deve então colocar a corrente medida.
• Os algoritimos vão usar as medições para corrigir os valores otimistas do fabricante.
• Para utilizar o Smart Sensor em motores acionados por inversor, os mesmos devem obedecer:
• fMin ≥ 10 Hz ; fMax ≤ 74 Hz.
• Somente motores com 2, 4, 6, ou 8 pólos e operação em um único sentido de giro
• Não pode ter períodos de mudança maiores que 1 minuto (ou pelo menos apenas alguns poucos)
• Uma medição leva em torno de 10 segundos, e durante esse tempo o sensor requer que
nenhuma mudança significativa aconteça.
• Normalmente uma mudança significante vai acontecer se algum set point for alterado, e.g.
velocidade.
• Se alguma mudança significante acontecer durante uma medição ela será parade e uma nova
tentative será feita 1 minute depois.
• Se a 2ª medição falhar, nós então desistimos e esperamos pela próxima medição programada
(1 hora)
• Neste caso a medição será rejeitada e nada será gravado.
• Isso não é um problema se uma ou duas medições forem rejeitadas por dia. Mas se isso
acontecer muitas vezes ao dia, o monitoramento pode ser desnecessário.
O que é „low-dynamics VSD“?
Motores Acionados por Inversor
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Documento completo:
https://search.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=9AKK107046A1579&LanguageCode=en&DocumentPartId=&Action=LaunchSlide 18
Não deve ser um
problema:
• Bombas
• Ventiladores
• Sopradores
• Compressores
• Transportadores
• Extrusoras
• Bombas de Vácuo
• Etc.
Pode ser um
problema:
• Laminadores
• Alguns Moinhos
• Pontes Rolantes
• Etc.
Usuário insere no App:
1. O intervalo de relubrificação
como informado na placa de
relubrificação.
2. A temperatura padrão para a
relubrificação conforme
informado na placa de
lubrificação. (que geralmente é
diferente de 40°C).
3. A data da última lubrificação
Informações disponíveis no App e
Portal:
Tempo remanescente até a próxima
lubrificação (recalculado a cada hora
baseado nos dados reais de
operação)
Aviso de Relubrificação
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O que é:
Nós analisamos o perfil da carga,
a rotação, a temperatura
ambiente e as horas em operação.
Esta informação nos diz se o
intervalo de relubrificação deve
ser maior ou menor que o
intervalo inicialmente indicado
pelo fabricante.
O que não é:
Nós não estamos medindo o
espectro de vibração dos
rolamentos para determinar se
eles realmente precisam de
lubrificação. O range do nosso
sensor não nos permite no
momento fazer este tipo de
avaliação.
Secure Communication
ABB Ability™ Smart Sensor Platform
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Cloud
Site
Cloud-based ABB Ability™ platform proprietary,
patented ABB Software User portal
User
web portal
Service engineerSensors
on assets
Smart phone
or gateway
Customer's cloud
and connected
systems
REST-API over https
httpsSSL
AES-CCM
REST-API
over https
Cassia X1000 Bluetooth gateway
ABB Ability™ Smart Sensor Platform
November 12, 2020
See video from Greenville Lab: https://www.yammer.com/abb.com/#/files/117408394
For more info see: https://www.cassianetworks.com/products/x1000-bluetooth-router/Slide 21
Manufacturer: Cassia Networks, San Jose, CA, USA
• Long range Bluetooth router/gateway
• Multiple bi-directional connectivity
• Weather proof, designed for outdoor use
Downward communication
• Bluetooth Low Energy (BLE)
• 20 devices simultaneaously  over 1 day more than 1000 devices
Upwards communication
• W-LAN
• Ethernet port for LAN cable
• USB modem with 3G/4G sim card (low data volume)
Range
To be determined case-by-case, depends on your steel and concrete jungle.
• Tested in ABB India: 65 m horizontally in dense industrial environment
• Tested in ABB USA: ~25 m horizontally through closed steel doors
• Tested on customer site: ~25 m vertically with concrete obstacles
• Tested in open air: > 300 m
Dimensions/weight:
Base Ø 154 mm
Top Ø 143 mm
Height 259mm
Weight: 0.75 kg.
LEMBREM-SE DA ANALOGIACOM A PULSEIRA FITNESS:
Ela não faz realmente nada que era impossível antes, mas sim faz essas coisas de uma maneira mais simples e barata, de uma maneira
que torna viavel coias que anteriormente não eram.
• Antes de você ir à uma clinica onde um médico vai colocar sensores em você, agora você pode simplesmente colocar uma pulseira
(sem nenhuma ajuda).
PORÉM:
Se sua pulseira fitness te disser que você tem um problema com sua frequência cardíaca, você não deve correr ao hospital para fazer
um transplante de coração.
• Você deve ir à uma clinica para o médico realizar alguns exames aprofundados e te oferecer uma opinião de especialista.
PRA FINALIZAR...
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