Έλεγχος και βελτιστοποίηση συνθηκών λειτουργίας φυγοκεντρικής αντλίας, με χρήση δικτύου αισθητήρων και ρύθμιση στροφών
Authors: Καραγιοβανίδης Μάριος 
Published: July 2024

Σκοπός αυτής της μελέτης είναι η αξιολόγηση και σύγκριση προηγμένων μεθόδων αναγνώρισης της κατάστασης λειτουργίας και έγκαιρης ανίχνευσης βλαβών καθώς και μεθόδων ελέγχου και βελτιστοποίηση της λειτουργίας των φυγοκεντρικών αντλιών. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που μπορούν να ανιχνεύσουν τις συνθήκες λειτουργίας της αντλίας είτε σε πραγματικό χρόνο κατά τη λειτουργία είτε επιθεωρώντας τα μέρη της αντλίας σε στάση ή ακόμα και μετά την αποσυναρμολόγηση αυτών. Επιπλέον, προσομοιώσεις και μοντέλα έχουν αναπτυχθεί για την ακριβή πρόβλεψη της κατάστασης λειτουργίας μιας αντλίας με βάση ένα προκαθορισμένο σύνολο παραμέτρων. Η πλέον σύγχρονη τάση είναι η χρήση αισθητήρων συλλογής δεδομένων και κατάλληλων αλγορίθμων ανάλυσης σημάτων. Η χρήση υπολογιστικών μεθόδων και τεχνητής νοημοσύνης για την ανάλυση σημάτων, έχει μεγάλη επιτυχία στην ανίχνευση συνθηκών λειτουργίας σε διαφορετικούς τύπους αντλιών. Παρά την τόσο διαδεδομένη χρήση των φυγοκεντρικών αντλιών υπάρχουν ακόμα ερωτήματα και προβλήματα τα οποία δεν έχουν μελετηθεί εκτενώς. Μηχανικά σφάλματα (στα έδρανα, τις φτερωτές ή τον άξονα), λανθασμένες υδραυλικές παράμετροι (λειτουργία χωρίς νερό, αστοχία σωλήνων, λειτουργία υπό σπηλαίωση, υπο-πίεση ή υπερ-πίεση), αστοχίες στα συστήματα κίνηση (ηλεκτρικά σφάλματα, αστοχίες κινητήρων εσωτερικής καύσης) και άλλα θέματα, καθιστούν τον έλεγχο, την έγκαιρη αναγνώριση και τη διόρθωση των παραμέτρων λειτουργίας των αντλιών ένα αρκετά πολύπλοκο εγχείρημα. Η πειραματική έρευνα κατά τη διάρκεια αυτής της διατριβής, επικεντρώνεται στη χρήση αισθητήρων δονήσεων και ήχου εξωτερικά του κελύφους της αντλίας, για τη λήψη δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και την ανάλυση αυτών με σύγχρονες υπολογιστικές μεθόδους όπως τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα. Η διάταξη σχεδιάστηκε ώστε να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στα πραγματικά συστήματα άρδευσης. Χρησιμοποιήθηκε κοινός εξοπλισμός και υλικά χαμηλού κόστους με στόχευση τη μελλοντική δημιουργία ενός εμπορικού εργαλείου για την έγκαιρη ανίχνευση της κατάστασης λειτουργίας μιας φυγόκεντρης αντλίας που επιτρέπει την προληπτική συντήρηση και τον προληπτικό έλεγχο. Ο πειραματισμός περιορίστηκε σε ηλεκτροκίνητες μονοβάθμιες φυγοκεντρικές αντλίες άρδευσης, καθώς αποτελούν τον πλέον διαδεδομένο τύπο αντλητικού μηχανήματος στον αγροτικό τομέα για άρδευση. Η στόχευση της παρούσας εργασίας είναι η όσο το δυνατόν πρακτικότερη προσέγγιση του θέματος, όσον αφορά την απλότητα των μεθόδων λήψης των μετρήσεων, την προσομοίωση πραγματικών συνθηκών λειτουργίας της αντλίας, αλλά και την ελαχιστοποίηση των θεωρητικών υπολογισμών για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων. Τα αποτελέσματα των πειραματικών μετρήσεων και της ανάλυσης αυτών είναι ιδιαίτερα πετυχημένα και αποδεικνύουν ότι ιδιαίτερα με χρήση αισθητήρων δονήσεων, είναι απολύτως πετυχημένη η αναγνώριση των καταστάσεων λειτουργίας της αντλίας που προσομοιώθηκαν. Με την ελάχιστη προ-επεξεργασία των σημάτων και την ανάλυση αυτών με υπολογιστικές μεθόδους, είναι δυνατόν να αναπτυχθεί ένα εργαλείο βασισμένο σε φορητές συσκευές χαμηλού κόστους, που θα μπορεί να διαγιγνώσκει έγκαιρα και σε πραγματικό χρόνο, καταστάσεις βλάβης της αντλίας ή μη βέλτιστης λειτουργίας, ακόμα και να επεμβαίνει στη λειτουργία αυτής προληπτικά ή και διορθωτικά, εφόσον υπάρχουν κατάλληλα συστήματα ρύθμισης ταχύτητας.