Intelligent Wear Plate Condition Monitoring System

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2015-05-11
Department
Major/Subject
Automaation tietotekniikka ja -järjestelmät
Mcode
ETA3005
Degree programme
AUT - Automaatio- ja systeemitekniikka
Language
en
Pages
64 + 3
Series
Abstract
Wear plates are a necessity in quarrying and in mining industry. Wear parts are needed in locations where abrasion is present. Abrasion is caused by the flowing stone material on the surface of the plate. Heavy duty abrasion resistant plates are required in such positions to protect the industrial machinery from damage. The material typically comprises different size stones and they cause wear plates to vibrate for a short period of time when contacting the surface of the plate. This vibration has a specific frequency which changes during the lifetime of the wear plate. In the beginning of the wear plate life cycle, the natural frequency is high, but the frequency slowly drops as the material flow consumes the plate making it thinner. Currently wear plate monitoring is manual process and the supervision of the plates is time consuming. This work studies the possibility to automate the wear plate condition monitoring basing the analysis on the frequency analysis of the wear plate vibration. The thesis provides a prototype of a monitoring system. Work examines the applicability of two different wireless communication protocols, Bluetooth Low Energy and IEEE 802.15.4, to use with the vibration sensor. Vibration is measured with high-speed MEMS accelerometer. Measurements are passed through gateway to a cloud service for storing and analysis. Although this work only concentrates on wear plates, the idea could be exploited with other wear parts in quarrying and mining. This work is done for Metso Automation. The project is a part of the Arrowhead project, which is funded by the European Union.

Kulutuslevyt ovat välttämättömiä malmin louhinnassa ja muussa kaivostoiminnassa. Kulutuslevyjä käytetään kohteissa, joissa esiintyy louhintamateriaalista aiheutuvaa kulumista eli abraasiota. Yleisimmin tämä materiaali koostuu erisuuruisista kivistä, ja koneen rakennetta suojaavien kulutuslevyjen käyttö on tarpeellista kohteissa, jotka ovat kosketuksissa louhitun materiaalin kanssa. Virtaavan kiviaineksen yksittäisen kiven osuma kulutuslevyyn saa levyn värähtelemään. Värähtelystä on erotettavissa suuruusluokaltaan poikkeava, muista erottuva taajuus, jota kutsutaan levyn ominaistaajuudeksi. Tämä taajuus muuttuu levyn eliniän myötä. Nykyinen kulutuslevyjen kunnonvalvonta perustuu ihmisen tekemiin havaintoihin sekä arvioihin. Tässä työssä tutkitaan mahdollisuutta automatisoida kulutuslevyjen kunnonvalvontatoiminto perustuen levyjen ominaistaajuuksien muutokseen. Työssä arvioidaan ja käytetään hyväksi langattomia teknologioita, joita tarvitaan siirettäessä suoritetut värähtelymittaukset kulutuslevyltä eteenpäin. Erityisesti työssä tutkitaan Bluetooth Low Energyä ja IEEE:n 802.15.4 standardiin perustuvaa liikennöintiä. Kulutuslevyn värähtelyä mitataan MEMS-kiihtyvyysanturilla. Työ oleellisesti keskittyy vain kulutuslevyihin, mutta värähtelyyn perustuvan kunnonvalvonnan laajentamista myös muiden kulutusosien kunnonvalvontaan mietitään. Tämä työ on tehty Metso Automaatiolle osana Euroopan Unionin rahoittamaa Arrowhead projektia.
Description
Supervisor
Seilonen, Ilkka
Thesis advisor
Karaila, Mika
Keywords
IoT, WSN, BLE, 802.15.4, node.js, REST
Other note
Citation