Ympäristöystävälliset



Samankaltaiset tiedostot
Älykkäiden koneiden huippuyksikkö. Mika Vainio vanhempi tutkija, dosentti GIM / Automaatiotekniikan labra / TKK

Mekatroniikan tutkimusverkoston kehittäminen Raumalla, METURA

Mekatroniikan peruskurssi Luento 1 /

Markus Pylvänen Älykkäät koneet Jyväskylän yliopisto Tietotekniikan laitos Jyväskylä

Työkoneiden päästöt kuriin digitaalihydrauliikalla. Dos. Matti Linjama Hydrauliikan ja automatiikan laitos (IHA)

liiketoimintamahdollisuuksia Automaatiolla tuottavuutta ja koneenrakennukseen ELKOM 07 ECT Forum FIMA pääsihteeri Antti Sirén Governed by

Hydrostaattinen tehonsiirto. Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla.

METSÄKONEET 770D HARVESTERIT 770D

Drifterit, gliderit ja monirobottijärjestelmät SWARM ja DAMOCLES EU-projekteissa

Highlights: ECV:n kehittämisalustat ja valmiudet. - Työkonealusta

Paineakku. Reijo Mäkinen. No 11

KON-C3002 Koneenosien suunnittelu. Tribologia. Johdanto

Smart Generation Solutions

Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

MEHRER -Öljyvapaat kompressorit paineilmalle ja kaasuille

Kon Hydraulijärjestelmät

People. Passion. Performance. Hydrauliset RX-iskuvasarat kovaan käyttöön

Öljyntehostaja - 39 C

Rexroth uutuus- ja kampanjatuotteita Liikkuvaan kalustoon

Nopeutettu Elinkaaren Määritys. TEKES tutkimusprojekti

LÄNNEN-MONITOIMIKONEEN TEKNOLOGISIA OMINAISUUKSIA

4. VASTAVENTTIILIN JA PAINEENRAJOITUSVENTTIILIN SEKÄ VASTAPAINEVENTTIILIN KÄYTTÖ hydrlabra4.doc/pdf

Älyvaatteet työympäristössä

Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

SANNA-MARIA HIRVONEN LIIKKUVAN TYÖKONEEN TURVALLISUUS. Diplomityö

Kon Hydraulijärjestelmät

Älykkään vesihuollon järjestelmät

SMART CITY käytännön kokemuksia. VALOA seminaari, Oulu Kari Kananen, Tuotepäällikkö Valopaa Oy

Tosi elävä virtuaalimalli Mika Karaila Tutkimuspäällikkö Valmet Automation

ICT:n seuraava murros. Mediatilaisuus , Oulu Tutkimusprofessori Heikki Ailisto, VTT

Modernin teknologian vaikutukset osaamisen kehittämiseen. Tapio Laakso Asiakas- ja tuotetukipäällikkö John Deere Forestry

Moderni muuntajaomaisuuden kunnonhallinta. Myyntipäällikkö Jouni Pyykkö, Infratek Finland Oy Tuotepäällikkö Juhani Lehto, Vaisala Oyj

Sähkötekniikan kanditutkinnon yleinen rakenne Tutkinnon laajuus 180 op

SKF Flowline monitor. Öljyvirtausmittauksen uusi ulottuvuus

Sylinterit. (Visidon arkisto 1986) No 3

Automaatio ja robotiikka arjessa

Sovelletun fysiikan laitoksen tutkimus- ja yritysyhteistyö osana yhteiskäyttölaboratoriota

Yksi kone, monta tapaa työskennellä säästää aikaa ja tarkoittaa katetta urakoitsijalle. Suomalainen konealan asiantuntija.

AS Automaation käyttöliittymät L Opetussuunnitelma

TEKNISET TIEDOT TOIMINTAPERIAATTEET JA LÄPÄISYKUVAAJAT

VUOTTA SUOMESSA. Yksi kone, monta tapaa työskennellä säästää aikaa ja tarkoittaa katetta urakoitsijalle. Suomalainen konealan asiantuntija.

Keinoälyn mahdollisuudet terveydenhuollossa

Proportionaali- ja servoventtiilit toimivat

Säätöjen peruskäsitteet ja periaatteet parempaan hallintaan. BAFF-seminaari Olli Jalonen EVTEK 1

Professori Heikki Kälviäinen Tietotekniikan laitoksen johtaja. Konenäön ja hahmontunnistuksen laboratorio

DIARC-pintakäsittelyillä uusia ominaisuuksia tuotteisiin

Prognos Julkaisusuunnitelmat

TURVALLISEN TEKNIIKAN SEMINAARI Laitteiden etähallinta tietoverkkojen välityksellä Jani Järvinen, tuotepäällikkö

kytodistettu suorituskyky ja luotettavuus

Tieto- ja viestintäavusteisen opetuksen mahdollisuuksia osaamisen kehittämisessä

FR28 KUORMATRAKTORI. Ylivoimaa harvennukseen

Hybridityökoneet. Haasteet, Keinot, Tehokkuus

People. Passion. Performance. Hydrauliset RX-iskuvasarat kovaan käyttöön

Rexroth -tuotteet teollisuushydrauliikkaan

Työpajojen kysymykset, täyttöpohjat

Vedenlaadun seurannat murroksessa. Työkaluja laadukkaaseen mittaustulokseen

Jatkuvatoiminen monitorointi vs. vuosittainen näytteenotto

ÖLJYNJAKELULAITTEET PAINEPISTE OY

Reliable sensors for industrial internet

Autonomisen liikkuvan koneen teknologiat. Hannu Mäkelä Navitec Systems Oy

Arab Company for Petroleum and Natural Gas Services (AROGAS) Johtaja, insinööri Hussein Mohammed Hussein

Energia- ja LVI-tekniikan sekä Konetekniikan tutkinto-ohjelmien tarkistettu tenttijärjestys keväälle 2011

AS Automaation käyttöliittymät L Opetussuunnitelma

Kaikki analogiset järjestelmät digitaalisiksi ja verkkokäyttöisiksi - jo tänään Kustannustekkuutta ja joustavuutta työskentelyyn

Asennus- ja käynnistysohje Hydraulipumput Sarjat VP1-095 /-110/ -130

Eri tietolähteiden käyttö kunnossapidon tukena

Tutkijaseminaari, Espoo

KOKOUSKUTSU TEKNILLINEN KORKEAKOULU Automaatio- ja systeemitekniikan osasto Osastoneuvoston kokous 3/2006

FMT aineenkoetuslaitteet

Integrator tulosseminaarin ohjelma

Koneenrakennuksen ja talonrakennuksen digitaalisten tuoteprosessien vertailu. Seminaariesitelmä , Tampere

Prosessiautomaatiota LabVIEW lla NI Days NI Days LabVIEW DCS 1

HYDRAULIIKAN PERUSTEET JA PUMPUN SUORITUSKYKY PUMPUN SUORITUSKYVYN HEIKKENEMISEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT

Finnish Solar Revolution

Tassu Takala pääaineinfo

LIIKKEENOHJAUSJÄRJESTELMÄ

HUOLTAMOLAITTEET. RAASM öljyn täyttölaite, käsikäyttöinen ja paineilmalatauksella. 59 öljyn TäyTTöLAITTEET. öljyntäyttölaite.

Tehokkuutta poraukseen uusilla digitaalisilla työkaluilla Aki Ullgren Senior Subject Expert, Rock Knowledge Sandvik Mining & Rock Technology

HD 6/15 G Classic. Joustavaan, liikkuvaan käyttöön. Helppo liikuteltavuus. Säilytyspaikat pesuvarusteille. Kestävä ja helppo huoltaa

SIPLUS CMS2000 Kunnonvalvontarele. Siemens AG All rights reserved.

Prosessiautomaatiota LabVIEW lla NI Days NI Days LabVIEW DCS 1

AGRICULTURAL HANDLING solutions

302.7D CR. Hydraulinen minikaivukone. Moottori Nettoteho 15,2 kw 20,7 hp Bruttoteho 17,9 kw 24,3 hp Paino Työpaino kg lb

Älykkäät sähköverkot puuttuuko vielä jotakin? Jukka Tuukkanen. Joulukuu Siemens Osakeyhtiö

Väyläleikkurimallisto JD 7000 ja JD John Deere Erinomainen leikkuujälki

Tilavuusvirta maks. 160 l/min Paine maks. 11 bar OILFREE.AIR

Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

Verkkodatalehti. FTS-H100F04A T-Easic FTS VIRTAUSANTURIT

HYDRAULIIKKAKOULUTUS. syksy 2015 kevät 2016

Biokaasu traktori on jo teknisesti mahdollinen maatiloille Nurmesta biokaasua, ravinteet viljelykiertoon - seminaari

Green Light Machining

tahtikonekäytöissä Mikko Valtonen Tiiliholvi VEM motors Finland Oy

Suomen Akatemian tietotekniikan soveltamista tutkiva KITARA -ohjelma Tietotekniikan soveltaminen kone-, rakennus- ja automaatiotekniikkaan

KITARA -tutkimusohjelma

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin:

Älykäs kaukolämpö. Risto Lahdelma. Yhdyskuntien energiatekniikan professori. Energiatekniikan laitos. Insinööritieteiden korkeakoulu Aalto-yliopisto

Yhtiön nimi: Luotu: Puhelin:

Flowrox-epäkeskoruuvipumput

Tehokas ja ympäristöystävällinen Avant 760i 4 AVANT MAGAZINE

E. Oja ja H. Mannila Datasta Tietoon: Luku 2

Transkriptio:

Ympäristöystävälliset tulevaisuuden työkoneet Vesihydrauliset mobilekoneet ja niiden älykäs kunnonvalvonta Water hydraulic mobile machines with intelligent condition control Suomen Akatemian tutkimusohjelma, KITARA, päätösseminaari 20.5.2009 2009 Kari T. Koskinen

2

TTY/IHA Tampereen teknillinen yliopisto, Hydrauliikan ja automatiikan tiik laitos 3 6 professuuria (Fluid Power Automation) Henkilöstö n. 100 Suomen Akatemian tutkimuksen huippuyksikkö - koko laitos 2000 2005 - GIM älykkäiden koneiden tutkimusryhmä 2008 2013 TUTKIMUSRYHMÄT: Älykkäät koneet (GIM) LABORATORIOT: Mobilehydrauliikka Raskaslaboratorio Digitaalihydrauliikka ITER-tutkimus Mobilehydrauliikan laboratorio Vesihydrauliikka ja korkeapaineiset vesijärjestelmät Älykkäiden koneiden testihalli Hydrauliikan kunnonvalvonta Virtuaalitekniikoiden laboratorio Lentokonehydrauliikka Öljyanalyysilaboratorio Reaaliaikasimulointi ja virtuaalitekniikat Dieselmoottorin ruiskutusjärjestelmät Opetuslaboratorio Etäyksiköt: Nosto- ja siirtotekniikka, Hyvinkää Kunnonvalvonta, Rauma Vesihydrauliikka, elintarvike- ja pakkaussovellukset, Valkeakoski

Liikkuvien työkoneiden kriittiset kohdat ympäristön kannalta 4 Vuodot Päästöt Maaperän vauriot Melu / tärinä Energiasäästö Komponenttien kulumisen minimointi Kunnonvalvonta ja diagnostiikka Älykkäät ohjausjärjestelmät

5 Energian säästö Suunnittelun perusratkaisut Kuormantuntevat järjestelmät Esim. metsäkone Älykäs ohjaus Polttoainekulutuksen optimointi Sekundäärisäätö ja energian talteenotto Esim. satamanosturit Elektroniikan ja tietotekniikan mahdollisuudet

6 Hydraulijärjestelmien ohjaus / etäohjaus Etäohjattavat koneet Valvomo vs. kannettava Kaupallisia järjestelmiä Bobcat (käynnistys, ajovoimansiirto, työliikkeet, 700m) RCM Harvester Harveri (metsien esiharvennukseen) Sandvik Automine (kaivoskoneiden etäohjaus / koneet toimivat osin itsenäisesti)

7 Geneeriset älykkäät koneet (GIM) GIM (Generic Intelligent Machines) - perustettu (2005) - Yhteistyö TKK /ATL ja TTY/IHA - Tavoite: Tutkia ja kehittää menetelmiä ja teknologioita tulevaisuuden älykkäisiin työkoneisiin ja palvelurobotteihin. - Suomen Akatemian tutkimuksen huippuyksikkö 2008 2013 (www.aka.fi) http://gim.tkk.fi/

8 Autonomisten koneiden ohjausarkkitehtuuri Worksite Autonomous machine Co-operation between machines Perception and decision-making Highest level control Communication between machines Higher level control Navigation Path planning Machine Subsystem Integration of subsystems Control of subsystem High level control Distributed system Diesel Low level control Feedback Torque / velocity Control of regulating unit Type of motor Regulating g unit Rotation speed

Etäohjattu työkone 9 Pääkomponentit Vakiotilavuuspumppu 2x22.5 l/min Diesel-moottori 20hp Proportionaali venttiilit x 6, Q n =40l/min,dp n =2.5bar, 25b LS-paine On/off venttiilit x 3, (lukkoventtiilit puomille ja kauhalle, valittavissa ½ pumppu) Sähköisesti ohjattu paineenrajoitusventtiili Hydraulimoottorit 4x326.3cm 3 Linux-pohjainen ohjaus -ja monitorointimoduli Robustit I/O modulit, CAN-väylä Langaton ohjaus radiomodeemeilla Sähköinen kaasu Ohjauspyörä

Vesihydrauliikka ja muut ympäristöystävälliset nesteet 10 Vesihydrauliikka Ympäristöystävällisyys Vuodot Paloturvallisuus Väliaineen saatavuus ja sen kustannukset Väliaineen fyysiset ominaisuudet Pienet virtaushäviöt, puristuvuus Erikoissovellukset (elintarviketeollisuus, ITER jne..) Muut ympäristöystävälliset nesteet Kasviöljyt, bioöljyt HFA-, HFB- ja HFC-nesteet

11 Vesihydrauliikan sovelluskohteita Kaivosteollisuus Paperiteollisuus Elintarviketeollisuus ITER Terästeollisuus

Vesihydrauliikan tulevaisuuden haasteet 12 Luotettavuus Veden laatu / puhtaus Komponenttien elinikä ja huolto Säädettävyys Säädettävät komponentit Ohjausjärjestelmät Hinta Materiaalien valinta Valmistusmenetelmät

Konsortio KITARA-projekti: Vesihydrauliset mobilekoneet ja niiden älykäs kunnonvalvonta TTY / IHA TTY / MOL TKK / Koneensuunnittelu Tavoitteet Tutkia ja kehittää menetelmiä vesihydrauliikan soveltamiselle mobilekoneissa Lisätä vesihydraulikomponenttien elinikää järjestelmissä Kehittää älykäs kunnonvalvontajärjestelmä vesihydraulisille mobilekoneille 13

Tavoitteet (jatkuu ) KITARA-projekti: Vesihydrauliset mobilekoneet ja niiden älykäs kunnonvalvonta Optimoida vesihydraulijärjestelmän energiahyötysuhde ja suorituskyky Kehittää suunnitteluvaihtoehtoja mobilehydrauliikkaan käyttäen vesihydrauliikkaa Tutkimusalueet Vesihydrauliikan komponentit Ohjaus ja säätötekniikat Kunnonvalvonta Materiaalit Tribologia Ohjausryhmässä h mukana : Hytar Oy Metso Paper Millidyne Oy Rocla 14

15 Kunnonvalvonta / diagnostiikka Paineet 180 Valvomo Paine A Paine B 160 140 Paine e [bar] Tavoitteet WLAN / LAN 120 100 80 60 Värähtely Estää vikatilanteiden synty Rajoittaa tehoa ja toimintoja Aika [s] vaurioiden tai lisävaurioiden estämiseksi Järjestelmän tilan ohjaamiseen data-analyysin perusteella Huolto ja korjaustoimenpiteiden suorittaminen i i ennen iisompaa vauriota i 40 10 20 8 0 0 2 4 6 8 10 12 Kiihty yvyys [m/s2] 6-20 14 16 4 18 20 Internet 2 0 Serveri (Tietokanta, WWW serveri) -2-4 -6-8 -10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Aika [s] Älykäs Käyttöliittymä (WWW kunnonvalvontajärjestelmä selain) Datan analysointimenetelmät Datan analysointi (d t esikäsittely (datan ikä itt l ja j luokittelu) http://130.230.29.232/kunnonvalvonta.htm

16 Kunnonvalvonta / diagnostiikka Älykkäät datan analysointimenetelmät Raakadatan esikäsittelyyn Olennaisen tiedon karsiminen raakadatasta Parantaa myös luokittelun tulosta Wavelet, tilastolliset tunnusluvut, Pääkomponenttianalyysi jne Esikäsitellyn datan luokitteluun Normaali / vika Vian taso Ennuste Itseorganisoituva kartta, Tukivektorikone jne

Datan analysointimenetelmien soveltaminen käytäntöön 17 Proportionaalinen luistiventtiili Vuoto Tiivisterikko venttiilin pesän tiivisteessä 4 eri tasoa / tiivistettä Sylinteri (32/16-500) Sisäinen vuoto Vaurio sylinteriputkessa tai kulunut/vaurioitunut tiiviste Kuristin toimilaiteporttien välissä 3 eri tasoa (0.5 / 1.0 / 2.0 l/min) Sekvenssin maksimin mukaan valittu

18 Vesihydrauliikan pumppututkimus Tutkimuksen lähtökohtana oli tarve selvittää edellytykset vesihydrauliselle säätyvätilavuuksiselle pumpulle ja painetason nostolle Veden ominaisuudet ovat voitelun kannalta huomattavan erilaiset verrattuna öljyyn Viskositeetti alempi ja paineviskositeettikerroin alempi Voitelukalvon paksuus pienempi Kuluminen Lisääntyvät vuodot Vierintälaakereita ei voi käyttää

19 Testilaitteisto Vuoto ja kalvon paksuus riippuvat toisistaan Mittaukset ovat tarpeen Koelaitteisto käytössä laboratoriossa Mitataan voitelukalvon paksuutta ja mäntään kohdistuvia sivuttaisvoimia Sädesuhde r i /r o 0.53 Hydrostaattinen tasapaino q=0.729

20 Mittaustuloksia 15 m] thickness [u film 10 K1 5 K2 K3 Av Min 0 0 10 20 30 40 50 60 time [s] 0.025 Paine vaikuttaa kalvon paksuuteen huomattavasti kulman muutosta enemmän Onko muutos todellinen vai kengän muutoksista johtuvaa? Paine kasvaa -> vuoto kasvaa (vaatii lisää mittauksia) Teräskengän muodonmuutoksista on tutkimuksia Cubic fitting, 10 MPa 0 deg 10 deg Kitkakerroin teräksen ja PEEK:in välillä on noin 0.1 vesivoidellussa tilanteessa Mitattu kitkakerroin on huomattavasti pienempi Hydrostaattinen laakerointi Vesikalvo friction coefficient [- ] 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0 200 400 600 800 1000 1200 rpm

21 Materiaalitutkimus (TTY/MOL)

22 Tribologiatutkimus (TKK/Koneensuunnittelu) Kulumistutkimukset Sylinterien tiivistys ja kitkatutkimus Elementtimenetelmän t l soveltaminen pumpun liukukengän vuotojen, painekenttien ja jännitysten t laskentaan

23 Liikealusta ja työkonesimulaattori Tutkimuskohteena venttiilien ominaisuudet, säätöalgoritmit ja sylinterien synkronointi Hydrauliikka 6 SSH AQ70S 40/25-400 sylinteriä 6 proportionaaliventtiiliä Fenner-koneikko, 90 l / min, 140 bar Mekaniikka on valmistettu itse Ohjausmalli tehty Simulinkillä Ohjaus xpc Targetin välityksellä Grafiikka OGRElla Monitori Kypäränäyttö

KITARA-projekti: Vesihydrauliset mobilekoneet ja niiden älykäs kunnonvalvonta Akateemisia tuloksia 24 2 väitöskirjaa (+2 valmisteilla) 3 diplomityötä (+2 valmisteilla) 19 konferenssiesitelmää Lehtiartikkeleita Seminaariesitelmiä Tavoitteena soveltaa projektissa hankittua tietämystä esim. kevyiden vesihydrauliikkaa hyödyntävien työkoneiden kehityshankkeissa.

25 Purdue University, USA

26 KIITOS! Professori Kari T. Koskinen Tampere teknillinen yliopisto (TTY) Hydrauliikan ja automatiikan laitos (IHA) kari.t.koskinen@tut.fi