Zjednodušene platí, že monitorovanie vibrácií funguje ako detekcia porúch, pretože poruchy strojov a výrobkov majú špecifické vibračné podpisy a znaky. Zatiaľčo frekvencie vibrácií môžu pomôcť určiť spôsob zlyhania, amplitúda vibrácií môže pomôcť určiť závažnosť vzniknutého problému.
Ale so všetkými možnosťami, ktoré sú dnes na trhu s technológiami preventívnej údržby k dispozícii - ako poznáte, ktoré zariadenia pre sledovanie vibrácií sú pre vaše účely najvhodnejšie?
Dnešný príspevok poskytuje pohľad na možnosti a obmedzenia vibračných spínačov, senzorov vibrácií a bezdrôtových vibračných systémov.
Pre detekciu použite vibračné spínače.
Vibračné spínače sú relatívne jednoduché nástroje používané na ochranu rotujúcich zariadení a strojov proti zlyhaniam, ktoré môžu vzniknúť v dôsledku nadmerných vibrácií. Vibračné spínače nepretržite monitorujú vibrácie na strojoch a poskytujú výstrahu a/alebo vypnutie stroja v závislosti na type vibračného spínača a jeho konfigurácii. A to vo chvíli, kedy úrovne vibrácií dosiahnu príliš vysoké hodnoty.
Existujú dva základné typy vibračných spínačov: mechanické a elektronické. S dnešnou mikroprocesorovou technológiou je možné elektronické vibračné spínače rozdeliť na dva typy, tradičné elektronické a programovateľné elektronické vibračné spínače.
Mechanické vibračné spínače
Mechanické vibračné spínače (alebo „zemetrasné spínače“) poskytujú základnú ochranu za nízku cenu pre menej kritické stroje a výrobky. Tieto spínače sa ľahko inštalujú, nevyžadujú napájanie k prevádzke a sú najzákladnejším typom ochrany vibračnými spínačmi, ktorá je k dispozícii.
Mechanické spínače využívajú odporovú silu a dráhu pružiny ako mieru amplitúdy vibrácií. Keď dráha pružiny prekročí vopred stanovený prah, spínač sa aktivuje a zablokuje sa magnetickou príťažlivosťou. Prahová hodnota je nastaviteľná zmenou blízkosti magnetu k pružine, a tým i dráhy pružiny potrebnej pre ovládanie. Reset spínača sa vykonáva ručne odpojením magnetu od pružiny.
Hlavnou nevýhodou tohto systému je, že neexistuje presnosť nastavenia úrovne vypnutia, má rôzne citlivosti v rôznych smeroch, odozva nie je príliš opakovateľná a nevypne sa kvôli čistej nevyváženosti bez sekundárnych efektov. Okrem toho často chýba tesnenie voči okolitému prostrediu kvôli mechanickému nastavovaniu skrutky. Korózia spôsobená zlým tesnením môže zmeniť citlivosť spínača, takže časom bude menej citlivý na nárazy a vibrácie.
Elektronické vibračné spínače
Elektronické vibračné spínače majú oproti mechanickým jednotkám niekoľko výhod. Nemajú žiadne pohyblivé časti, sú spoľahlivejšie a majú omnoho vyšší stupeň presnosti.
Elektronické spínače používajú na sledovanie úrovne vibrácií vstavaný presný akcelerometer. Elektronický spínač sa skladá z akcelerometra, obvodovej dosky a jedného alebo viacerých elektromechanických alebo polovodičových relé pre alarm a ochranu pred vypnutím. Vnútorný obvod monitoruje úroveň vibrácií snímača a porovnáva ju s prednastavenou prahovou hodnotou alebo hodnotou alarmu. Keď úroveň vibrácií prekročí tento prah, relé sa aktivuje.
Mechanické vibračné spínače sú vo východzom nastavení blokovacie, čo znamená, že akonáhle sa aktivujú, zostanú vypnuté, kým ich niekto neresetuje. Elektronické spínače môžu fungovať tiež týmto spôsobom, ale môžu byť nastavené na bezprídržné. To znamená, že po zopnutí relé sa automaticky resetujú, keď úroveň vibrácií klesne pod úroveň alarmu.
U elektronického vibračného spínača je nastavená hodnota buď pevná alebo sa nastavuje elektronicky pomocou programovacieho softwaru. Programovateľné akcelerometre poskytujú užívateľovi možnosť nastaviť konkrétnu číselnú hodnotu (rýchlosť) pre prah, čím ukončia nespoľahlivosť nastavených hodnôt.
Ďalšou vymoženosťou elektronických vibračných spínačov je možnosť časových oneskorení, z nich najbežnejším je oneskorenie spustenia a alarmu. Oneskorenie spustenia umožňuje nastaviť určitú dobu, kedy je úroveň vibrácií ignorovaná, dokiaľ stroj nedosiahne ustálenú prevádzku. Pri oneskorení alarmu musia vibrácie prekročiť prahovú hodnotu po stanovenú dobu oneskorenia, aby sa spínač aktivoval. Vyhnete sa tak vypnutiu pri náhodných prechodných udalostiach, ako je náraz do stroja.
Snímače vibrácií
Ďalšou metódou monitorovania vibrácií využíva existujúce zariadenie pre monitorovanie zariadenia. Táto metóda kombinuje schopnosti lacných piezoelektrických vibračných senzorov a 4-20mA vibračných senzorov pre priamu komunikáciu so systémami PLC, PI, SCADA alebo DCS. Tieto systémy môžu nepretržite sledovať priebeh a poskytovať záznam výkonu v priebehu času, ktorý pomáha pri diagnostike závad.
Príklad nastavenia takéhoto systému viď obrázok:
V tomto systéme, kedy sa úrovne vibrácií stanú nadmernými, PLC upozorní tím prediktívnej údržby na potrebu bližšieho preskúmania, aby bolo možné presne určiť režim poruchy. Táto analýza je ďalej uľahčená nespracovaným vibračným signálom dostupným tiež prostredníctvom vibračného senzoru, ktorý je možné analyzovať pomocou prenosného diagnostického zariadenia.
Tento prístup je nákladovo efektívny, pretože zariadenia pre monitorovanie, ako sú PLC, sú široko používané v mnohých továrňach a prevádzkach. Vibračné kanály možno pridať za zlomok nákladov na pridanie samostatného redundantného zariadenia pre monitorovanie vibrácií. Ostatné náklady, ako je inštalácia a školenie, sú tiež znížené, pretože monitorovacie prístrojové vybavenie je už nainštalované a vyškolený personál je na mieste.
Bezdrôtové monitorovanie vibrácií
Bezdrôtové vibračné senzory a systémy sú novým druhom monitorovania, ktorého popularita rastie. Na rozdiel od snímačov vibrácií, ktoré nepretržite monitorujú, tieto systémy obvykle zhromažďujú dáta a niekoľkokrát denne ich porovnávajú s úrovňami alarmov a poskytujú dáta existujúcim monitorovacím zariadeniam. Oproti vibračným snímačom majú výhodu v tom, že nevyžadujú drahé káblové vedenie.
Bezdrôtová technológia tiež umožňuje vykonávať meranie na strojoch v nebezpečných, odľahlých a ťažko dostupných miestach, ako sú oblasti s vysokou teplotou alebo v extrémnych výškach.
Konfigurácia sa u jednotlivých bezdrôtových systémoch líši, ale typická konfigurácia sa skladá z bezdrôtového senzoru, ktorý prenáša dáta do prijímača, a tie sú potom odosielané cez Ethernet do PLC. Tradičné senzory môžu byť použité namiesto bezdrôtových senzorov, ale pre prevod signálu do prijímača vyžadujú zapojenie do spojovacej krabice. Pre diagnostiku porúch táto metóda tiež umožňuje úplný zber dát pomocou prenosného zberača dát pri boxe.
Možnou nevýhodou bezdrôtových senzorov je, že fungujú na batérie. A čím častejšie zbierate dáta, tým kratšia je životnosť batérie. Z tohto dôvodu systémy obvykle nebežia nepretržite, ale sú skôr nastavené tak, aby vykonávali meranie v nastavených intervaloch. Tento plán funguje najlepšie pre zariadenia v režime dlhého zlyhania, to znamená na strojoch, ktoré môžu bezpečne bežať po určitú dobu po počiatočnom výskyte nadmerných vibrácií.
Poslednou úvahou je, že i keď sa tieto senzory môžu často dostať na miesta, kam by ľudia nemali ísť, signál musí byť stále schopný cestovať. Signály sú obzvlášť obmedzené v oblastiach s vysokým elektrickým polom, takže pri zvažovaní bezdrôtového pripojenia je dôležité skontrolovať dosah vysielania.
Tak si to zhrňme.
Pri implementácii akéhokoľvek programu monitorovania vibrácií je dôležité poznať vaše strojové zariadenie, jeho pravdepodobné závady a ako sa tieto závady prejavia z hľadiska nepravidelností vibrácií. S ohľadom na vyššie uvedené možnosti a obmedzenia zvážte:
- Je možné jednotku okamžite vypnúť, pokiaľ vibrácie prekročia stanovenú prahovú hodnotu alebo musíte byť upozornení, keď sa táto prahová hodnota blíži?
- Potrebujete nepretržité monitorovanie, aby ste získali trendy vibrácií v priebehu času alebo poslúži účelu pravidelné monitorovanie?
Aj keď sú senzorové systémy stále sofistikovanejšie a pohodlnejšie pre použitie, stále nie sú navrhnuté tak, aby nahradili ľudskú analýzu a nebudú diagnostikovať ani opravovať závadu. Najlepšie monitorovacie zariadenie pre akýkoľvek program preventívnej údržby je také, ktoré s najväčšou pravdepodobnosťou zabráni poškodeniu skôr, než k nemu príde.
V prípade otázok nás neváhajte kontaktovať.
