Vibration analysis for predictive maintenance of a rotary pump. : Optimal accelerometer configuration based on vibration analysis for cavitation detection of a bi-winged positive displacement pump.

• Main Author: Osswald, Gustav
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) 2019
• Subjects: Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-263099

Predictive maintenance based on condition monitoring uses sensor and system data to prevent damage, in advance to a failure occurring, allowing for a service to be performed at an optimal position in time. Condition based predictive maintenance estimates time of system failure based on a priori information, which has shown to be much more cost effective than traditional maintenance methods. Typically, there are applications where either of the maintenance methods, reactive, preventative or predictive maintenance, prove most sufficient. The expensive downtime in industrial processes and systems has come to focus development of predictive maintenance which often is found to be the optimal solution in these settings. In order for a predictive maintenance algorithm to be developed, there has to be in depth knowledge about the system and big data to base the algorithm on. This project is aimed at analysis and condition monitoring of the AkzoNobel - intelliCURE separate spreader used in the lamella and beam industry. Specifically targeted at the detection of cavitation in the transportation pumps, which is a common destructive phenomenon occurring in pumps. Cavitation which is the formation and implosion of cavities in the liquid, produces excessive shock waves resulting in vibrations. Depending on severity, cavitation can, in time, lead to internal damage and cause leakage. The type and amount of cavitation in a system is dependent on the rotational operating speed, which results in lower amount of vibrations for slow speeds. Where low amount of vibrations presents challenges of measurability. In order to detect the low amount of vibrations before severe cavitation development the optimal solution of measurability must be applied. Therefore, the research investigates the optimal solution for cavitation detection in terms of accelerometer configuration based on sensor position and sensor type in relation to reliability. The results of the study found that the fault mode vibrations caused by cavitation were detectable at lower rotational speeds than what industry recommended as the limit for an implementation. Additionally, the position and sensor type results in different performance to detect cavitation at slow pump speeds. An optimal configuration was found for the specific use case of the rotary bi-winged positive displacement pump === Prediktivt underhåll baserat på tillståndsövervakning använder sensorer och systemdata för att förhindra skador, innan fel uppstår, vilket möjliggör att schemalägga en service vid en optimal tidpunkt. Tillståndsbaserat prediktivt underhåll estimerar tidpunkten för när fel uppstår i system baserat på a-priori information, som har visats vara mycket mer kostnadseffektiv än traditionella underhållningsmetoder. Typiskt finns tillämpningar där vardera av underhållsmetoderna, reaktivt-, förebyggande- eller prediktivt underhåll kan vara bäst lämpade. De dyra driftstoppen inom industri har lett till fokus på utveckling av prediktiva underhållsmetoder som ofta är ansett som den optimala lösningen i dessa förhållanden. För att en prediktiv algoritm ska kunna utvecklas krävs djup kunskap om systemet och stor mängd data att basera en algoritm på. Projektet fokuserar på vibrationsanalys och tillståndsövervakning av maskinen AkzoNobel - intelliCURE strängspridare som används i lamell- och balkindustrin. Forskningen är specifikt inriktad mot att upptäcka kavitation i transportpumparna som används i applikationen, där kavitation är ett relativt vanligt förekommande destruktivt fenomen som uppstår i pumpar. Kavitation, som är formandet och implosion av håligheter i vätska, leder till chockvågor som resulterar i vibrationer. Beroende på intensitet av förekommande kavitation, så kan det i tid leda till interna skador och resultera i läckage. Typen och intensiteten av förekommande kavitation i systemet är beroende av rotationshastigheten, som leder till lägre vibrationsgrad för lägre hastigheter. Där låg vibrationsintensitet presenterar utmaningar i mätbarhet. För att detektera den låga graden av vibrationer innan allvarlig kavitation utvecklas måste en optimal lösning för mätbarhet användas. Därav undersöker denna forskning en optimal lösning för att upptäcka kavitation med hjälp av accelerometerkonfiguration baserat på sensorplacering och sensortyp samt hur det relaterar till pålitlighet. Resultatet från studien visar att mätbarheten av vibrationerna som uppstår vid lägre hastigheter är bättre än vad som rekommenderas som gräns för användandet av vibrationsanalys på industriella applikationer. Samt att positionen och typen av sensor resulterar i olika möjligheter att detektera kavitation vid låga pumphastigheter. En optimal lösning hittades för det specifika användningsområdet av en dubbelvingad vingrotorpump som studien applicerades på.