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Sistema patentado de FPGA-Flux para detección en línea de fallas en la pista exterior de rodamientos

Autores: Cureño-Osornio, Jonathan; Zamudio-Ramirez, Israel; Morales-Velazquez, Luis; Jaen-Cuellar, Arturo Yosimar; Osornio-Rios, Roque Alfredo; Antonino-Daviu, Jose Alfonso

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Sistema patentado de FPGA-Flux para detección en línea de fallas en la pista exterior de rodamientos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Detección de fallas en línea
Motores de inducción
Rodamientos
Plataforma FPGA
Sensor de flujo magnético parásito
Análisis estadístico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 66

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La detección de fallas en línea en maquinaria industrial, como motores de inducción o sus componentes (por ejemplo, rodamientos), sigue siendo una prioridad. La mayoría de los equipos comerciales proporcionan medidas generales y no un diagnóstico. Por otro lado, comúnmente, los trabajos de investigación que se centran en la detección de fallas se prueban fuera de línea o en procesadores que no cumplen con un diagnóstico en línea. En este sentido, el presente trabajo propone un sistema basado en una plataforma de matriz de puertas programable en campo (FPGA) con varios núcleos de propiedad intelectual desarrollados (IPcores) y herramientas. La plataforma FPGA junto con un sensor de flujo magnético errante se utilizan para la detección en línea de fallas en la pista exterior de rodamientos en motores de inducción. Las partes integradas que conforman el sistema de monitoreo son el sensor triaxial de flujo magnético errante, varios IPcores desarrollados, un procesador integrado para procesamiento de datos y una interfaz de usuario donde se visualiza el diagnóstico. El sistema realiza el diagnóstico de fallas a través de un análisis estadístico de la siguiente manera: Primero, un sensor triaxial mide el flujo magnético errante en los alrededores del motor (este flujo variará como síntomas de la falla). Segundo, un procesador integrado en una placa propietaria basada en FPGA impulsa los IPcores desarrollados en el cálculo de las características estadísticas. Tercero, se define un conjunto de rangos para los valores de las características estadísticas, y se utiliza para indicar la condición del rodamiento en el motor. Por lo tanto, si el valor de una característica estadística pertenece a un rango específico, el sistema devolverá un diagnóstico de si hay una falla presente y, de ser así, la gravedad del daño en la pista exterior. Los resultados demuestran que los valores de la raíz cuadrada media (RMS) y la curtosis, extraídos del campo magnético errante del motor, proporcionan un diagnóstico confiable del rodamiento analizado. Los resultados se proporcionan en línea y se muestran al usuario a través de interfaces desarrolladas en la plataforma FPGA, como en una pantalla de cristal líquido o a través de comunicación serial mediante un módulo Bluetooth. La plataforma se basa en un FPGA XC6SLX45 Spartan 6 de Xilinx, y la arquitectura de los módulos utilizados se describe a través de lenguaje de descripción de hardware. Este sistema tiene como objetivo ser una herramienta en línea que puede ayudar a los usuarios de motores de inducción en tareas de mantenimiento y para la detección temprana de fallas relacionadas con rodamientos.

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