Умные датчики и эффективные двигатели для «Индустрии 4.0»

Прогнозное техническое обслуживание заменяет традиционные способы эксплуатации оборудования. Цифровая среда ABB Ability - очередной шаг на пути к «Индустрии 4.0». Умные датчики ABB Ability Smart Sensor позволят уменьшить время незапланированных простоев техники, увеличить срок службы оборудования и снизить энергопотребление.

Интеллектуальные датчики ABB Ability помогут увеличить срок эксплуатации оборудования и избежать внеплановых простоев

Интеллектуальные датчики компании ABB имеют автономное питание и способны собирать и передавать в облачный сервер ABB широкий спектр параметров – от наклона и температуры двигателя до скорости вращения, частоты сети, количества произведенных пусков.

Датчик регистрируется в облаке посредством мобильных приложений для Андроид и iOS. В базу ABB вносится вся паспортная информация об электродвигателе, включая место его установки. Информация накапливается постоянно и передается в облако либо в онлайн-режиме через Bluetooth Gateway, либо через смартфон пользователя.В облаке информация обрабатывается, и пользователям возвращается результат анализа. Система отслеживает, что происходит с двигателем, данные сравниваются с показателями работы аналогичных, подключенных к облаку устройств по всему миру и с установками, произведенными пользователем. И если, к примеру, температура двигателя будет отличаться от показателей других моторов, работающих в аналогичных условиях, пользователь получит соответствующее уведомление на смартфон или в почтовый ящик.

Система на базе ABB Ability Smart Sensor не просто проинформирует клиента о возможной проблеме, она же предложит возможные варианты решения. Если, по мнению системы, требуется замена подшипника, соответствующий заказ можно будет сделать, не уходя с портала. В дальнейшем анализ «Больших данных» позволит точнее оценить эффективность работы цифрового привода в целом, снизить расходы на техобслуживание и значительно сократить незапланированные простои. Еще до того, как двигатель выйдет из строя, пользователь сможет заменить неисправный узел, либо приобрести новый мотор. Это, по мнению экспертов ABB, позволит избежать серьезных аварий на производстве, оптимизировать работу персонала и уменьшит издержки из-за простоев.

Для установки интеллектуальных датчиков ABB на любых электродвигателях не требуется дополнительная проводка

Внедрение смарт-сенсоров ABB для электродвигателей началось два года назад и в настоящее время в мире установлено свыше пяти тысяч умных датчиков. В России несколько подобных устройств используются в режиме опытной эксплуатации на Новолипецком и Магнитогорском металлургических комбинатах, и также в сервисном центре самой компании ABB.

Первые датчики были совместимы с асинхронными двигателями типоразмеров IEC 160-450. В дальнейшем планируется по умолчанию оборудовать смарт-сенсорами низковольтные двигатели от 450-го габарита. Компания не раскрывает стоимость датчиков, по неофициальной информации, она может составить от 13 до 20 тысяч руб.

Интеллектуальными датчиками ABB Ability Smart Sensor могут комплектоваться не только электродвигатели, но и технологическое оборудование (например, насосы или вентиляторы), а недавно объявлено об использовании смарт-датчиков для мониторинга состояния опорных подшипников Dodge. Находят датчикам и нестандартные применения. Способность фиксировать время и перегрузки по всем трем осям позволяет устанавливать их на ящиках или грузовых контейнерах. Получая груз, клиент получит полную картину процесса транспортировки.

Смарт-датчики помогут правильно эксплуатировать подшипниковые опоры Dodge

Дистанционный мониторинг ПЧ

Еще одно цифровое решение, представленное ABB российским пользователям – это система мониторинга работы преобразователей частоты NETA-21. Посредством Ethernet–соединения или через USB-модем к устройству могут подключаться до 32 частотников, и заказчик получает возможность удаленно контролировать их параметры. Функция управления ПЧ из-за соображений безопасности не предусмотрена.

Модуль удаленного мониторинга NETA-21 позволяет пользователю отслеживать параметры ПЧ через веб-сервер или SCADA-систему

Еще одна новинка, показанная  ABB – система защиты кабеля CPS. Она способна заметить такие проблемы, как конденсацию влаги или повышение температуры. И тоже является элементом «Индустрия 4.0».

Во время «Дня электропривода» компании ABB в Санкт-Петербурге мы задали несколько вопросов руководителю подразделения «Электропривод».

КМ: Руслан Раильевич, компания ABB активно развивает приводы с низким уровнем гармоник Ultra Low Harmonic (ULH) Drive. В чем их преимущества и отличия? В каких применениях их лучше использовать?

Гармонические искажения могут привести к нарушению работы и даже поломке чувствительного электронного оборудования, подключенного в ту же сеть. Гармоники также являются причиной дополнительных потерь энергии в сети.

Наши приводы с ультранизкой гармонической составляющей характеризуются исключительно низким содержанием гармоник и по своим характеристикам превосходят требования самых строгих директивных рекомендаций по гармоническому спектру, таких как IEEE 519 и G5/4.

Приводы АББ с ультранизкой гармонической составляющей обладают повышенной устойчивостью к сбоям в энергосети. В условиях нестабильного питания привод продолжает работать без ухудшения своих характеристик. Блок активной энергоподачи привода работает как вольтодобавочное устройство, позволяя поддерживать напряжение на двигателе на нормальном уровне, даже если напряжение питания падает ниже номинала.

Спектр с низкой гармонической составляющей и поддержка полного напряжения на двигателе уменьшают потери энергии в системе и способствуют общему увеличению производительности и минимизации времени простоя.

КМ: Dodge и Reliance – это бренды компании Baldor, приобретенной вами восемь лет назад. Насколько американские моторы и механика оказались востребованы в России?

Двигатели Baldor-Reliance выпускаются под NEMA-стандарты, имеют класс энергоэффективности IE3, и, в основном, используются у нас в составе американского оборудования. Но мы предлагаем в России и отдельные решения, например, синхронные двигатели на постоянных магнитах в качестве прямого привода для градирен. Также в нашей стране пользуются популярностью силовые трансмиссии Dodge, есть положительный опыт эксплуатации подшипниковых опор в горно-металлургической отрасли.

КМ: Около пяти лет назад компания показала прототипы двух новых типов электродвигателей - SynRM² и DOLSynRM, однако дальше дело не пошло. И если синхронный двигатель с реактивным ротором, можно предположить, имеет сложности с вхождением в синхронизм, то единственная проблема реактивного двигателя на ферритах - более высокая цена, чем у классического SynRM и асинхронного двигателя. Почему же эти новинки до сих пор не вышли на рынок?

Можно сказать, что продукты немного опередили свое время. Так называемый синхронный электродвигатель с реактивным ротором DOLSynRM оборудован беличьей клеткой на роторе для запуска. Он начинает работать, как асинхронный двигатель, затем втягивается в синхронизм и беличья клетка отключается. Был создан прототип, велись испытания, однако изучение рынка показало недостаточный объем спроса.

Примерно то же самое произошло и с SynRM². Успешно проведена разработка нового двигателя, создан новый софт для преобразователей частоты с целью более качественного управления. Во время лабораторных испытаний показатели двигателя на ферритах превысили нормы класса IE4. Но из-за низкого потенциального спроса проект также пока заморожен. Следует также учесть, что рынок двигателей с ПЧ (к которым относятся и синхронные реактивные моторы) гораздо меньше, чем у двигателей, работающих напрямую от сети. Как только появятся условия, работы будут продолжены и для других габаритов.

Синхронный реактивный двигатель ABB имеет преимущества как при работе в составе механизмов с изменяющейся нагрузкой, так и в установках с постоянным крутящим моментом.

КМ: С 2015 года в ЕС запрещено использовать двигатели ниже класса IE3 или IE2 в сочетании с преобразователем частоты. Стоит ли ожидать введения подобных мер в России?

Сейчас на высоком уровне обсуждается вопрос введения в нашей стране классов энергоэффективности, которые бы соответствовали европейским нормам. Велика вероятность того, что этот проект будет реализован к 2022 году. Добавлю, что введение в Европе норм IE3 подтолкнуло компанию ABB к созданию более энергоэффективных двигателей и для эконом-сегмента. Так появился электродвигатель M2BAX.

Двигатель M2BAX класса энергоэффективности IE3 создавался для вентиляторов и насосов, а также других применений в общем машиностроении

КМ: Универсальные приводы ACS880 оснастили регулированием по положению (Position control). Что это дает?

Наличие специализированной прикладной программы для регулирования положения вала управляемого двигателя позволяет расширить круг задач, с которыми может работать привод ACS880.

С данным ПО привод может использоваться для реализации точного управления перемещением в таких применениях, как краны-штабелеры, металлические прессы, упаковочные линии, поворотные столы, системы резки, станки. Программа позволяет реализовывать задачи абсолютного и относительного позиционирования, а также синхронизации положений приводов с помощью создания электрического вала или благодаря обеспечению синхронной работы приводов по связи drive-to-drive.

Таким образом, использование прикладной программы расширяет функциональные возможности привода, повышает качество технологического процесса и уровень безопасности, обеспечивает децентрализованную архитектуру управления движением без необходимости использования внешнего ПЛК, а также снижает стоимость и размер компонентов системы управления.

КМ: Кто основные конкуренты ABB на рынке электродвигателей?

Российский рынок можно поделить на две основных части – первую составляют дешевые электродвигатели, вторую - хай-сегмент. Если рассматривать общий объем продаваемых в России электродвигателей, то большую часть занимают российские и китайские производители. Лидеры хай-сегмента имеют примерно равные позиции. Впереди, пожалуй, ABB и Siemens, затем все остальные . Мы постоянно сталкиваемся в одних и тех же проектах, участвуем в одних и тех же тендерах у одних и тех же заказчиков.

КМ: Как вы оцениваете китайские электродвигатели?

Мы не сравниваем себя с бюджетными китайскими двигателями из-за различного позиционирования на рынке, скорее, это два разных мира. Отечественные заказчики стараются использовать на ответственных узлах продукцию известных брендов.