Jednoduše řečeno, monitorování vibrací funguje pro detekci poruch, protože poruchy strojů a výrobků mají specifické vibrační podpisy a znaky. Zatímco frekvence vibrací mohou pomoci určit způsob selhání, amplituda vibrací může pomoci určit závažnost vzniklého problému.
Ale se všemi možnostmi, které jsou dnes na trhu s technologiemi preventivní údržby k dispozici, jak poznáte, která zařízení pro sledování vibrací jsou pro vaše účely nejvhodnější?
Dnešní příspěvek poskytuje pohled na možnosti a omezení vibračních spínačů, vysílačů vibrací a bezdrátových vibračních systémů.
Pro detekci použijte vibrační spínače.
Vibrační spínače jsou relativně jednoduché nástroje používané k ochraně rotujících strojů proti selhání, která mohou vniknout v důsledku nadměrných vibrací. Vibrační spínače nepřetržitě monitorují vibrace na strojích a poskytují výstrahu a/nebo vypnutí stroje v závislosti na typu vibračního spínače a jeho konfiguraci. A to ve chvíli, kdy se úrovně vibrací stanou příliš vysoké.
Existují dva základní typy vibračních spínačů: mechanické a elektronické. S dnešní mikroprocesorovou technologií lze elektronické vibrační spínače dále rozdělit na dva typy, tradiční elektronické a programovatelné elektronické vibrační spínače.
Mechanické vibrační spínače
Mechanické vibrační spínače (neboli „zemětřesné spínače“) poskytují základní ochranu za nízkou cenu pro méně kritické stroje a výrobky. Tyto spínače se snadno instalují, nevyžadují napájení k provozu a jsou nejzákladnějším typem ochrany vibračními spínači, které jsou k dispozici.
Mechanické spínače využívají odporovou sílu a dráhu pružiny jako míru amplitudy vibrací. Když dráha pružiny překročí předem stanovený práh, spínač se aktivuje a zablokuje se magnetickou přitažlivostí. Prahová hodnota je nastavitelná změnou blízkosti magnetu k pružině a tím i dráhy pružiny potřebné pro ovládání. Reset spínače se provádí ručně odpojením magnetu od pružiny.
Hlavní nevýhodou tohoto systému je, že neexistuje přesnost nastavení úrovně vypnutí, má různé citlivosti v různých směrech, odezva není příliš opakovatelná a nevypne se kvůli čisté nevyváženosti bez sekundárních efektů. Kromě toho často chybí těsnění proti okolnímu prostředí kvůli mechanickému seřizovacímu šroubu. Koroze způsobená špatným těsněním může změnit citlivost spínače, takže časem bude méně citlivý na nárazy a vibrace.
Elektronické vibrační spínače
Elektronické vibrační spínače mají oproti mechanickým jednotkám několik výhod. Nemají žádné pohyblivé části, jsou spolehlivější a mají mnohem vyšší stupeň přesnosti.
Elektronické spínače používají ke sledování úrovně vibrací vestavěný přesný akcelerometr, spíše než mechanismus pružinové západky. Elektronický spínač se skládá z akcelerometru, obvodové desky a jednoho nebo více elektromechanických nebo polovodičových relé pro alarm a ochranu před vypnutím. Vnitřní obvod monitoruje úroveň vibrací snímače a porovnává ji s přednastavenou prahovou hodnotou nebo hodnotou alarmu. Když úroveň vibrací překročí tento práh, relé se aktivuje.
Mechanické vibrační spínače jsou ve výchozím nastavení blokovací, což znamená, že jakmile se aktivují, zůstanou vypnuté, dokud je někdo neresetuje. Elektronické spínače mohou fungovat také tímto způsobem, ale mohou být nastaveny na bezpřídržné. To znamená, že po sepnutí relé se automaticky resetuje, když úroveň vibrací klesne pod úroveň alarmu.
U elektronického vibračního spínače je nastavená hodnota buď pevná, nebo se nastavuje elektronicky pomocí programovacího softwaru. Programovatelné akcelerometry poskytují uživateli možnost nastavit konkrétní číselnou hodnotu (rychlost) pro práh, čímž ukončí nespolehlivost nastavených hodnot.
Další vymožeností elektronických vibračních spínačů je možnost časových prodlev, z nichž nejběžnější je zpoždění spuštění a alarmu. Zpoždění spouštění umožňuje určitou dobu, kdy je úroveň vibrací ignorována, dokud stroj nedosáhne ustáleného provozu. Při zpoždění alarmu musí vibrace překročit prahovou hodnotu po stanovenou dobu zpoždění, aby se spínač aktivoval. Vyhnete se tak vypnutí při náhodných přechodných událostech, jako je náraz do stroje.
Vysílače vibrací
Další metoda monitorování vibrací využívá stávající zařízení pro monitorování zařízení. Tato metoda kombinuje schopnosti levných piezoelektrických vibračních senzorů a 4-20mA vibračních vysílačů pro přímou komunikaci se systémy PLC, PI, SCADA nebo DCS. Tyto systémy mohou nepřetržitě testovat a poskytovat záznam výkonu v průběhu času, který pomáhá při diagnostice závad.
Příklad nastavení takového systému viz obrázek:
V tomto systému, když se úrovně vibrací stanou nadměrnými, PLC upozorní tým prediktivní údržby na potřebu bližšího prozkoumání, aby bylo možné přesně určit režim poruchy. Tato analýza je dále usnadněna nezpracovaným vibračním signálem dostupným také prostřednictvím vibračního vysílače, který lze analyzovat pomocí přenosného diagnostického zařízení.
Tento přístup je nákladově efektivní, protože zařízení pro monitorování, jako jsou PLC, jsou široce používána v mnoha továrnách a provozech. Vibrační kanály lze přidat za zlomek nákladů na přidání samostatného redundantního zařízení pro monitorování vibrací. Ostatní náklady, jako je instalace a školení, jsou také sníženy, protože monitorovací přístrojové vybavení je již nainstalováno a vyškolený personál je na místě.
Bezdrátové monitorování vibrací
Bezdrátové vibrační senzory a systémy jsou novým druhem monitorování, jehož popularita roste. Na rozdíl od vysílačů vibrací, které nepřetržitě monitorují, tyto systémy obvykle shromažďují data a několikrát denně je porovnávají s úrovněmi alarmů a poskytují data stávajícím monitorovacím zařízením. Oproti vibračním vysílačům mají výhodu v tom, že nevyžadují drahé kabelové vedení.
Bezdrátová technologie také umožňuje provádět měření na strojích v nebezpečných, odlehlých a těžko dostupných místech, jako jsou oblasti s vysokou teplotou nebo v extrémních výškách.
Konfigurace se u jednotlivých bezdrátových systémů liší, ale typická konfigurace se skládá z bezdrátového senzoru, který přenáší data do přijímače, která jsou poté odeslána přes Ethernet do PLC. Tradiční senzory mohou být použity místo bezdrátových senzorů, ale pro převod signálu do přijímače vyžadují zapojení do spojovací krabice. Pro diagnostiku poruch tato metoda také umožňuje úplný sběr dat pomocí přenosného sběrače dat u boxu.
Možnou nevýhodou bezdrátových senzorů je, že fungují na baterie. A čím častěji sbíráte data, tím kratší je životnost baterie. Z tohoto důvodu systémy obvykle neběží nepřetržitě, ale jsou spíše nastaveny tak, aby prováděly měření v nastavených intervalech. Tento plán funguje nejlépe pro zařízení v režimu dlouhého selhání, to znamená na strojích, které mohou bezpečně běžet po určitou dobu po počátečním výskytu nadměrných vibrací.
Poslední úvahou je, že i když se tyto senzory mohou často dostat na místa, kam by lidé neměli, signál musí být stále schopen cestovat. Signály jsou zvláště omezené v oblastech s vysokým elektrickým polem, takže při zvažování bezdrátového připojení je důležité zkontrolovat dosah vysílání.
Tak si to shrňme.
Při implementaci jakéhokoli programu monitorování vibrací je důležité znát vaše strojní zařízení, jeho pravděpodobné závady a jak se tyto závady projeví z hlediska nepravidelností vibrací. S ohledem na výše uvedené možnosti a omezení zvažte:
- Je možné jednotku okamžitě vypnout, pokud vibrace překročí stanovenou prahovou hodnotu, nebo musíte být upozorněni, když se tato prahová hodnota blíží?
- Potřebujete nepřetržité monitorování, abyste získali trendy vibrací v průběhu času, nebo poslouží účelu pravidelné monitorování?
Přestože jsou senzorové systémy stále sofistikovanější a pohodlnější pro použití, stále nejsou navrženy tak, aby nahradily lidskou analýzu a nebudou diagnostikovat ani opravovat závadu. Nejlepší monitorovací zařízení pro jakýkoli program preventivní údržby je takové, které s největší pravděpodobností zabrání poškození dříve, než k němu dojde.
V případě dotazů nás neváhejte kontaktovat.
