Разработка модуля сбора и преобразования вибрации для питания беспроводных устройств на техногенных объектах
Конструирование модуля сбора и преобразования энергии вибрации для питания беспроводных датчиков технического диагностирования на техногенных объектах
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 13
1 Энергопотребление устройств ……………………………………………………………….. 15
1.1 Датчики технического диагностирования ………………………………………… 16
1.2 Источники энергоснабжения …………………………………………………………… 20
1.3 Энергия вибрации …………………………………………………………………………… 23
1.4 Технические параметры вибрационных процессов…………………………… 24
2 Преобразователи виброакустических колебаний ……………………………………. 31
2.1 Пьезоэлектрический преобразователь ……………………………………………… 35
2.2 Электродинамический преобразователь …………………………………………… 39
3 Модуль сбора и преобразования вибрации …………………………………………….. 45
3.1 Исследование конструкции электродинамического преобразователя №1
…………………………………………………………………………………………………………….. 49
3.2 Исследование конструкции электродинамического преобразователя №2
…………………………………………………………………………………………………………….. 55
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 63
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………….. 63
4.2 Анализ конкурентных технических решений c позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения………………………………………… 63
4.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………….. 66
4. 4 План проекта ………………………………………………………………………………….. 70
4.4.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………… 70
4.4.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………… 71
4.4.3 Разработка графика проведения научного исследования ……………….. 72
4.5 Бюджет научного исследования ………………………………………………………. 76
4.5.1 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………………. 76
4.5.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ………………………………………………………………….. 79
4.5.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………. 80
4.5.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы………………….. 82
4.5.5 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………………… 83
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 84
5.1 Производственная безопасность ……………………………………………………… 84
5.1.1 Недостаточная освещенность рабочей зоны ………………………………….. 85
5.1.2 Повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны … 86
5.1.3 Повышенный уровень шума …………………………………………………………. 87
5.1.4 Повышенный уровень вибрации …………………………………………………… 89
5.1.5 Поражение электрическим током………………………………………..91
5.1.6 Электромагнитное поле ………………………………………………………………… 93
5.2 Экологическая безопасность……………………………………………………………. 94
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………..…94
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 96
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 99
Список используемой литературы ………………………………………………………….. 100
Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 104
Каждый день в промышленные предприятия внедряют новые
технологии и оборудование. От эффективности и надежности работы этого
оборудования зависит качество выпускаемого изделия и производительность
труда. Следовательно, каждое оборудование должно работать безотказно.
Если своевременно не произвести необходимые профилактические работы,
оборудование потеряет производительность, начнет выдавать брак, может
возникнуть аварийная ситуация. Для поддержания технологического
оборудования в работоспособном состоянии на каждом предприятии
проводится техническая диагностика.
Основной задачей технического диагностирования является
обеспечение безопасности, функциональной надёжности и эффективности
работы технического объекта, а также сокращение затрат на его техническое
обслуживание и уменьшение потерь от простоев в результате отказов и
преждевременных выводов в ремонт. Техническое состояние оборудования
определяют с помощью диагностических параметров (температура,
влажность, давление, скорость и интенсивность воздушных потоков).
Выделение широкого перечня параметров, характеризующих состояние
промышленных машин, и их мониторинг в режиме реального времени
помогает получить знания о состоянии машин. Для получения
диагностических параметров применяются различные датчики. Эти датчики в
свою очередь могут быть двух типов: проводными или беспроводными.
Главное отличие их друг от друга – это способ энергопотребления. Проводные
питаются от электросети, а беспроводные от автономного источника питания.
Беспроводные датчики применяются для непрерывного мониторинга на
критически важном оборудовании, выход из строя которого может привести к
крупным авариям или большим экономическим потерям. Большим
недостатком автономных датчиков является необходимость контролировать
элемент питания и своевременно осуществлять его замену.
Целью данной работы является обеспечение питанием беспроводных
датчиков на техногенных объектах с помощью преобразования энергии
вибрации, которая возникает при работе этих объектов.
Принцип работы этого модуля сбора и преобразования энергии основан
на нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
– провести обзор научной литературы в области энергопотребления
датчиков технического диагностирования и преобразователей
виброакустических колебаний;
– проанализировать НТД по уровню вибрации при работе
промышленных машин;
– разработать и спроектировать модуль сбора и преобразования энергии
вибрации на техногенных объектах для питания беспроводных датчиков;
– ознакомиться с установкой для проведения испытаний;
– провести лабораторные испытания спроектированных конструкций;
– оценить эффективность спроектированного модуля.
При тщательном проектировании устройство для сбора энергии
вибрации может даже заменить батареи в некоторых беспроводных датчиков.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.9 (826 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
4.8 (105 отзывов)
4.8 (1033 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
4.8 (40 отзывов)
4.4 (59 отзывов)
5 (145 отзывов)
