Monitorovanie stavu strojov: snímače teploty, ktoré včas zachytia poruchy

Každý stroj na prevádzke vám už hovorí, aký je to pocit. Ložisko, ktoré beží o niekoľko stupňov teplejšie ako minulý mesiac, olejová vaňa prevodovky, ktorá stúpa rýchlejšie, ako je okolitá teplota, vinutie motora, ktoré sa zahrieva pri zaťažení: to sú tiché signály a zvyčajne sa objavia dlho pred poruchou. Monitorovanie stavu strojov je jednoducho prax počúvania týchto signálov zámerne, namiesto čakania na zlyhanie, ktoré sa ohlási.

Pretože naša vlastná dielňa stavia teplotné senzory a riadiacich nástrojov, trávime veľa času premýšľaním o prvej vrstve reťazca. Tu je návod, ako teplota zapadá do moderného monitorovacieho programu, kam patria senzory a ako udržať údaje dostatočne dôveryhodné, aby sa podľa nich dalo konať.

Čo vlastne zahŕňa monitorovanie stavu strojov

Monitorovanie stavu je proces zhromažďovania a analýzy údajov zo zariadenia počas jeho normálnej prevádzky s cieľom posúdiť jeho stav. Nič sa nerozoberá, nič sa nezastavuje. Merania sa vykonávajú nepretržite alebo v intervaloch, porovnávajú sa so známym dobrým stavom a používajú sa na rozhodnutie, či je potrebný zásah.

Pomáha oddeliť stratégiu od snímacej vrstvy, ktorá ju podporuje:

• Opravná údržba: bežte, kým sa niečo nerozbije, potom to opravte.
• Preventívna údržba: servis podľa kalendára alebo prevádzkových hodín bez ohľadu na to, či to stroj potrebuje alebo nie.
• Údržba založená na podmienkach: konať iba vtedy, keď nameraná hodnota prekročí definovanú prahovú hodnotu.
• Prediktívna údržba: trendujte údaje a predpovedajte, kedy bude dosiahnutá táto hranica.

Monitorovanie stavu je vrstva snímania a analýzy pod nimi. Nenahrádza stratégiu údržby; dáva človeku niečo faktické, na čom stojí.

Prečo je teplota často prvým snímačom na inštaláciu

Väčšina mechanických problémov sa prejavuje ako teplo. Opotrebenie ložísk zvyšuje trenie. Nesúososť zaťažuje jeden koniec hriadeľa. Mazivo sa rozpadne a prestane niesť bremeno. Elektrická izolácia sa zhoršuje a odpor stúpa. Procesné zariadenie je preťažené alebo znečistené. V každom z týchto prípadov sa energia niekde premení na teplo a toto teplo je merateľné z vonkajšej strany krytu.

Snímanie teploty je tiež najjednoduchšia technika na dodatočnú montáž. Povrchovú sondu, magnetický snímač alebo závitový RTD je možné namontovať na existujúci stroj bez jeho prepracovania a jeden merací bod je lacný v porovnaní s úplným vibračným kanálom. Tieto nízke vstupné náklady sú dôvodom, prečo monitorovanie teploty zvyčajne začína program monitorovania prvého stavu.

Sám o sebe to nie je úplný obraz. Vyvíjajúca sa chyba ložiska je často viditeľná na údajoch o vibráciách skôr, ako sa prejaví ako zvýšenie teploty, pretože teplo potrebuje čas na vytvorenie. Pri spoločnom použití vibrácie a teplota dobre pokrývajú slepé miesta toho druhého.

Porovnanie hlavných techník monitorovania stavu

Žiadna jednotlivá technika nezachytí všetko. Najúspešnejšie programy kombinujú dva alebo tri, zvolené podľa aktíva a režimov zlyhania, na ktorých záleží.

Monitorovanie teploty v praxi

Kde si svoje miesto zaslúžia teplotné senzory

Body, ktoré si zaslúžia pozornosť, sú tie, kde sa teplo objaví ako prvé alebo kde je dôsledok prehriatia vážny:

• Vinutia motora a koncové štíty, kde životnosť izolácie rýchlo klesá s každým ďalším stupňom.
• Ložiskové puzdrá čerpadiel, ventilátorov, dúchadiel a dopravníkov.
• Olejové vane prevodovky, kde teplota oleja sleduje zaťaženie a stav mazania.
• Výtlačné potrubia kompresora a výfukové potrubia.
• Zóny pecí, pece, komory na tepelné spracovanie a linky na spracovanie hliníka.
• Procesné potrubia a nádoby v chemickej, petrochemickej a potravinárskej výrobe.
• Rozvádzače a transformátorové miestnosti, kde pomalý vzostup často predchádza poruche.

Výber medzi RTD a termočlánkom

Toto sú dve rodiny snímania, ktoré staviame každý deň, a výber zvyčajne závisí od rozsahu teplôt, očakávanej presnosti a drsnosti prostredia.

Pri teplote nižšej ako 400 °C, kde musí monitorovací bod zostať dôveryhodný roky, je zvyčajne lepšou odpoveďou platinový odporový detektor. Nerezový RTD triedy A 316, ako sú jednotky PT100, ktoré dodávame pre prevádzku motora a čerpadla, dobre drží svoju kalibráciu a vytvára čistý, lineárny signál, ktorý sa dá ľahko trendovať.

WZPK séria Pt100 RTD teplomerová sonda triedy A Pre priemyselné body s nižšou teplotou pod 400 °C táto sonda SS316 Pt100 triedy A podporuje stabilné, lineárne monitorovanie pri teplotách od -200 do 450 °C. Zobraziť produkt →

Nad týmto rozsahom preberajú termočlánky. Sú robustné, lacné a tolerujú vibrácie a opakované tepelné cykly, a preto dominujú v peciach, peciach a výfukových aplikáciách. Pre bod priemyselnej pece 1200 C je praktickým východiskovým bodom sonda typu K s plášťom z nehrdzavejúcej ocele a vhodnou montážnou prírubou.

Vysokoteplotný termočlánkový snímač z nehrdzavejúcej ocele typu K Pre pece, pece a výfukové body nad rozsahom RTD táto nerezová sonda typu K pokrýva aplikácie termočlánkov 1200 °C. Zobraziť produkt →

Dva detaily sú dôležitejšie ako technický list. Najprv prispôsobte upevnenie k povrchu: snímač, ktorý nemá pevný kontakt s puzdrom ložiska, bude snímať teplotu vzduchu, nie teplotu kovu. Po druhé, prispôsobte materiál plášťa prostrediu, pretože korózia zničí viac senzorov ako prehriatie.

Udržiavanie čestného signálu medzi strojom a monitorovacím systémom

Dobrý snímač môže stále produkovať zbytočné dáta. Dlhé káble zachytávajú elektrický šum z pohonov a stýkačov. Predlžovací vodič termočlánku nesprávneho typu spôsobuje pri každom pripojení vlastnú chybu. Zlé uzemnenie vytvára slučky, ktoré sa prejavujú ako pomalé oscilácie v trende a pomalé oscilácie vyzerajú presne ako problém procesu.

Zvyčajné odpovede sú jednoduché: použite správny kompenzačný alebo predlžovací vodič pre termočlánky, signálne káble držte ďalej od napájacích káblov, uzemnite tienenie na jednom konci a konvertujte nespracovaný signál na robustnú prúdovú slučku v blízkosti stroja. Prevodník teploty vykonáva túto konverziu, pričom odoberá nízkoúrovňový termočlánkový alebo RTD signál a poskytuje stabilný výstup 4 až 20 mA, ktorý môže prejsť stovky metrov do PLC alebo DCS bez degradácie.

Plne izolovaný integrovaný dvojvodičový vysielač teploty Konvertuje signály RTD alebo termočlánkov na stabilnú 4–20 mA slučku s izoláciou 3,75 kV a možnosťami HART/PROFIBUS-PA. Zobraziť produkt →

Úplná izolácia medzi vstupom a výstupom stojí za malé dodatočné náklady pri monitorovacích inštaláciách, pretože to úplne odstraňuje problém so zemnou slučkou a nie ho znižuje.

Od čítania k rozhodnutiu o výživnom

Dáta sa stanú užitočnými, keď niekto vie, ako vyzerá normálne. To znamená zaznamenávať základnú líniu počas stabilnej prevádzky, pri známom zaťažení, pri známej teplote okolia. Bez základnej línie je limit alarmu len odhad.

Keď už existuje základná línia, oplatí sa sledovať tri veci:

• Absolútna hodnota v porovnaní s limitom výrobcu alebo procesu.
• Odchýlka od základnej línie pre rovnaký prevádzkový stav.
• Rýchlosť zmeny, na ktorej často záleží viac ako na samotnej hodnote, pretože rýchle stúpanie poukazuje na aktívny problém.

Odtiaľ je možné nastaviť prahové hodnoty so skutočným významom: úroveň varovania, ktorá spustí kontrolu, a úroveň vypnutia, ktorá chráni stroj. Do tejto druhej úrovne prichádzajú riadiace prístroje. PID regulátor teploty s reléovým alebo analógovým výstupom môže priamo pôsobiť na meranie, zatvárať ventil, vypínať ohrievač alebo signalizovať alarm bez toho, aby čakal, kým si človek všimne obrazovku.

Praktická sekvencia pre prvý program

1. Zostavte si register vybavenia a zoraďte každé aktívum podľa kritickosti, aby úsilie smerovalo tam, kde zlyhanie bolí najviac.
2. Zaznamenajte základné hodnoty za normálnych, stabilných prevádzkových podmienok.
3. Identifikujte režimy zlyhania, ktoré sú dôležité pre každé aktívum, a vyberte techniky, ktoré ich dokážu odhaliť.
4. Vyberte snímací hardvér podľa rozsahu, prostredia, montáže a požadovanej presnosti, nie len podľa ceny.
5. Nainštalujte snímače s pevným tepelným kontaktom a zdokumentujte, kde presne každý sedí.
6. Zbierajte a trendujte údaje konzistentne, s rovnakým zaťažením a okolitými podmienkami, ak je to možné.
7. Definujte prahy varovania a vypnutia a zapíšte si, čo by mal každý prah spustiť.
8. Pravidelne kontrolujte výsledky a upravujte prahové hodnoty, keď sa nahromadia skutočné skúsenosti.

Na poradí záleží. Závody, ktoré kupujú senzory pred definovaním režimov zlyhania, zvyčajne skončia s údajmi, ktoré nikto nepoužíva.

Odvetvia, kde má monitorovanie teploty svoju váhu

Hodnota monitorovania stavu je najvyššia tam, kde je neplánovaná zastávka drahá alebo kde prehriatie predstavuje bezpečnostné riziko. Petrochemické a chemické závody monitorujú teplotu reaktora a linky, pretože odchýlky ovplyvňujú kvalitu produktu aj bezpečnosť procesu. Inštalácie zemného plynu sledujú teplotu kompresora a ohrievača na vzdialených miestach bez dozoru. Potravinárske stroje potrebujú opakovateľné teploty z kvalitatívnych aj hygienických dôvodov a pre presné výsledky sú analytické prístroje závislé od stabilných vnútorných teplôt.

Sektory, ktoré pravidelne zásobujeme, si môžete pozrieť na našom stránka priemyselných aplikácií , spolu s usporiadaním snímania, ktoré každému vyhovuje.

Správne nastavenie vrstvy senzora na prvýkrát

Monitorovanie stavu strojov je zriedka obmedzené softvérom. Najťažšie je vytvoriť meranie, ktorému môžete roky dôverovať v horúcom, vibrujúcom a niekedy korozívnom prostredí. Ide o výber správneho snímacieho prvku, jeho správnu montáž a ochranu signálu na ceste do riadiaceho systému.

Ak plánujete inštaláciu monitorovania alebo výmenu senzorov, ktoré sa ukázali ako nespoľahlivé, náš tím sa s vami rád pozrie na meracie body a odporučí vám praktické riešenie. Môžete kontaktujte nás tu a my vám pomôžeme priradiť termočlánky, RTD, vysielače a ovládače ku konkrétnym strojom, ktoré potrebujete sledovať.