Данные датчиков и мониторинг состояния насоса в приложениях числового программного управления

Насосы используются в различных отраслях промышленности, включая производство и обработку с числовым программным управлением (ЧПУ).

Станки с ЧПУ играют важную роль в производстве компонентов для повседневной продукции. В отличие от аддитивного производства (3D-печати), инструменты с ЧПУ для формования или формования, такие как сверла и фрезы, используются для удаления или шлифования материала с заготовок из стали, алюминия, карбидов, латуни, меди и даже пластмасс с целью формирования форм для особая цель. Материал удаляется с помощью долот или токарных инструментов, вращающихся на высоких скоростях, которые создают отверстия, пустоты и/или удаляют поверхностные слои до жестких допусков. Эти режущие инструменты устанавливаются на различные патроны и приводятся в движение прецизионными серводвигателями, которые контролируют положение и движение инструментов или заготовок под контролем компьютера.

Помимо сверления и резки, станки с ЧПУ предназначены для множества других целей, включая шлифование, фрезерование и фрезерование.

Насосы играют ключевую роль в функционировании и эксплуатации станков с ЧПУ.

Например, многие станки с ЧПУ включают в себя устройство для подачи СОЖ на инструмент и заготовку, чтобы обеспечить чистый и качественный рез. СОЖ часто представляет собой смесь воды со смазкой и служит нескольким целям, таким как уменьшение теплового расширения материала, уменьшение износа инструментов, предотвращение быстрого окисления некоторых материалов и, что наиболее важно, очистка или удаление образующейся стружки материала. в процессе резки. Накопление стружки на поверхности инструмента или внутри полостей резания заготовки может вызвать дефекты резания и ускорить износ инструментов. СОЖ закачивается из резервуара и распыляется на инструмент из одной или нескольких форсунок, направленных на острие инструмента. Затем эта охлаждающая жидкость течет обратно в резервуар или поддон, как правило, после фильтрации. Насос, используемый в системе охлаждающей жидкости, обеспечивает точный расход и давление охлаждающей жидкости, что делает его необходимым для правильной работы станков с ЧПУ.

В автоматизированных операциях на станках с ЧПУ насосы также играют ключевую роль в гидравлической системе — архитектуре, используемой для регулирования работы с несколькими инструментами, закрепленными в патроне шпинделя. Эта гидравлическая система отвечает за управление режущим инструментом различного веса и размера, прецизионную установку и замену режущего инструмента в патроне шпинделя, что требует высокой степени автоматизации с гидравлическими жидкостями, работающими под давлением от 522 до 580 бар. фунты на квадратный дюйм (psi).

Различные измеримые рабочие параметры станков с ЧПУ могут помочь обеспечить наглядность производительности всей работы станка. Изучение этих данных о работе машины с целью определения необходимости технического обслуживания вписывается в более широкую практику мониторинга на основе состояния (CbM). Давление, расход или скорость охлаждающей жидкости и даже измерения вибрации — все это важные типы данных датчиков, необходимые для мониторинга состояния. Эти данные используются встроенными алгоритмами для обнаружения и оповещения о возникающих аномалиях и тенденциях, предоставляя полезную информацию операторам и лицам, принимающим решения в организации.

Для мониторинга состояния насоса ключевыми измерительными сигналами являются вибрация, давление, расход и температура. Вибрация, в частности, имеет наибольшее значение, учитывая ее чувствительность к нескольким видам отказов насоса. Сигналы вибрации обычно извлекаются и анализируются с высокой частотой дискретизации, что требует применения методов обработки сигналов для оценки формы сигнала накачки в частотной области. Индикаторы состояния на основе вибрации рассчитываются и состоят из показателей, которые учитывают общую величину вибрации и величину частотной области на характерных частотах прохождения подшипников, вала и лопастей. Сигналы давления, расхода и температуры обычно поступают с более низкой частотой дискретизации. Другими распространенными показателями состояния, которые следует учитывать, являются статистические характеристики или показатели, полученные на основе кривой производительности насоса. Учитывая, что насосы имеют множество различных режимов отказа, выгодно объединить несколько индикаторов состояния в индекс работоспособности, чтобы контролировать насос и сравнивать его измеренные сигналы с эталонным базовым состоянием. С помощью этого индикатора состояния насоса можно заранее обнаружить возникающие проблемы, а также получить информацию о том, какая переменная датчика больше всего способствует нездоровому состоянию.