Monitoraggio delle vibrazioni: la storia e il futuro
La tecnologia di rilevamento delle vibrazioni ha meno di 100 anni. E tuttavia, in tutto questo tempo, è diventata un punto fermo in contesti di produzione e industriali, assistenza sanitaria, telefoni cellulari o tablet e altro ancora. Rilevare la direzione, la gravità e le fluttuazioni delle vibrazioni è comune nel nostro mondo moderno, ancora di più negli spazi industriali o commerciali, dove i tempi di inattività delle risorse possono causare perdite di produzione o problemi di salute.
Proprio come è successo con la tecnologia nel secolo scorso, monitoraggio delle vibrazioni i sensori si sono evoluti notevolmente da quei primi giorni. Mentre all'inizio del secolo scorso, gli scienziati avevano appena sviluppato accelerometri; oggigiorno le persone li indossano sulle braccia o nelle tasche. E proprio come nella società, se vogliamo sapere dove stiamo andando, a volte è meglio guardare indietro.
Accelerometri pre-computerizzati
Dal 1920 fino ai primi anni '1940, la tecnologia di rilevamento delle vibrazioni era inesistente. Tuttavia, l'esplorazione scientifica delle vibrazioni era già in corso. Il primo accelerometro era uno strumento semplice ma pesante progettato da B. McCollum e OS Peters nel 1924. Un anno dopo, gli ingegneri lo applicarono all'architettura, all'aerospaziale, alle registrazioni dei terremoti e ad altri usi industriali, anche se non ancora nella manutenzione.
Mentre i primi accelerometri trovarono i loro utilizzi, lo sviluppo di sensori più piccoli e più precisi non diminuì mai. A metà secolo, il accelerometro piezoelettrico è stato lanciato sul mercato e ancora oggi continua a rivoluzionare la tecnologia di rilevamento delle vibrazioni.
Rilevatori di vibrazioni industriali
Entro gli anni '1950, le aziende creavano strumenti di rilevamento delle vibrazioni su scala di produzione di massa. I primi pionieri della tecnologia delle vibrazioni, come Bruel and Kjaer (B&K), Columbia Research Labs o Gulton Manufacturing, svilupparono la tecnologia degli accelerometri per usi specifici in aree industriali.
Nel pieno della seconda guerra mondiale, Per V. Brüel e Viggo Kjaer1 hanno creato la loro azienda (B&K). Hanno sviluppato il primo piezoelettrico al mondo accelerometro, ricavato dal sale di Rochelle. Il concetto era semplice: posizionando un accelerometro contro una macchina, si poteva determinare la direzione, la gravità e la frequenza della vibrazione, nonché determinare quando quella macchina potrebbe essere più vicina a un guasto.
Tecnologia delle vibrazioni del dopoguerra
Negli anni Sessanta, ai misuratori vennero aggiunti filtri analogici sintonizzabili in modo che gli utenti potessero distinguere tra le frequenze. Utili quando si risolvevano problemi con asset con componenti collegati. B&K lanciò anche il suo primo misuratore portatile, un'altra prima mondiale.
Nello stesso periodo, il rilevamento e l'analisi delle vibrazioni con trasformata di Fourier veloce (FFT) iniziarono ad aumentare (FFT è un algoritmo per trasformare un segnale nel dominio del tempo in un segnale nel dominio della frequenza). Questi dispositivi potevano non solo catturare ma anche registrare i dati. Tuttavia, con un peso di circa 75 libbre, erano solo un po' impraticabili. Affinché la tecnologia delle vibrazioni fosse applicabile alla manutenzione quotidiana, doveva essere facile da usare.
Verso la fine degli anni '80 si è assistito a un'esplosione di microprocessori, sia nelle capacità di elaborazione personali che industriali. Man mano che la tecnologia si rimpiccioliva, diventava più portatile. In un articolo del 1998 intitolato "Fifty Years Plus of Accelerometer History for Shock and Vibration (1940-1996)", Patrick L. Walter è stato succinto nella sua conclusione:
"Fin dal suo inizio, il mercato degli accelerometri si è notevolmente espanso... L'attuale tasso di avanzamento tecnologico nei microsensori e nella microelettronica indica che la futura espansione dei produttori e delle capacità degli accelerometri avverrà a un ritmo ancora più rapido rispetto al passato."
E questo è stato pubblicato più di 20 anni fa. Da allora, tecnologia di monitoraggio delle vibrazioni ha guadagnato terreno e si è evoluto ulteriormente.
Dispositivi di vibrazione più piccoli, più dati
Durante la prima parte del nuovo millennio, la tecnologia delle vibrazioni ha continuato a ridursi in termini di dimensioni, fornendo al contempo una capacità di dati sempre maggiore. Questo è stato più o meno il periodo Fluke è entrata nella mischia con il suo popolare Fluke 810 Misuratore di spettro di vibrazioniQuesti misuratori utilizzavano uno spettro di vibrazioni complessivo per fornire una descrizione dettagliata e una rappresentazione visiva della gravità delle vibrazioni.
Iterazioni successive del Fluke 810e il successivo 805, potevano inviare dati a software basati su cloud con la semplice pressione di un pulsante. Collegando i dati ai repository cloud e analisi delle vibrazioni il software ha aperto il mondo della manutenzione delle vibrazioni dalle mani di pochi ai palmi di molti. L'analisi delle vibrazioni non era più una competenza costosa; era democratizzata. Chiunque con un qualsiasi livello di esperienza poteva prendere le letture delle vibrazioni, inviarle al software e preparare l'analisi delle vibrazioni per la loro revisione.
Nel decennio trascorso dal loro primo prodotto per le vibrazioni, Fluke ha progettato diversi livelli di sensori per il rilevamento delle vibrazioni, dai misuratori portatili alle ultime novità in fatto di tecnologia dei sensori connessi. Sono stati lanciati sul mercato da Fluke Reliability, la divisione Industrial Internet of Things degli strumenti di test e misurazione Fluke.
Spettro vs. Analisi complessiva
Analisi dello spettro utilizza la FFT per ricostruire il segnale nel dominio del tempo mediante una serie di onde sinusoidali armoniche.
analisi globale è molto più semplice: si prende il segnale originale nel dominio del tempo e si assegna un valore di vibrazione complessivo ai dati.
Oggi porta al futuro
I sensori odierni e la realtà della manutenzione predittiva conducono direttamente al futuro della manutenzione prescrittiva potenziata dall'IIoT. Un futuro in cui il software informerà i team di manutenzione su quando, dove e perché completare la manutenzione.
Fluke 3563 Analysis Vibration Sensor
Un altro lancio recente di Fluke Reliability è il 3563 Analisi del sensore di vibrazioneQuesti sensori ad alta frequenza consentono ai team di manutenzione di monitorare e ottenere informazioni più approfondite dai dati. Individuare la causa principale del guasto aiuta i team di manutenzione a mantenere le risorse più affidabili e ad estendere le massime prestazioni operative. Oltre ai sensori, il sensore di vibrazione di analisi è dotato anche di servizi degli esperti di Fluke Reliability.
Portfolio delle vibrazioni di Prüftechnik
Prüftechnik ha anche una profonda esperienza in tecnologie di manutenzione predittiva, con soluzioni come quelle portatili strumenti di misurazione delle vibrazioni, sensori cablati e servizi di monitoraggio delle condizioni. Per i dispositivi portatili di raccolta e analisi delle vibrazioni, le loro serie VibScanner e VibXpert non hanno eguali. Mentre coloro che necessitano di un monitoraggio più rigoroso e continuo possono sfruttare il software e i servizi di Online Condition Monitoring di Prüftechnik per garantire tempi di attività.
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Risorse: Walter, Patrick L. "Review: Fifty Years plus of Accelerometer History for Shock and Vibration (1940-1996)." Semantics Scholar. Dipartimento di Ingegneria, Texas Christian University, Fort Worth, Texas, 7 dicembre 1998. shorturl.at/aioDI. History of the Piezoelectric Accelerometer. Brüel & Kjær, an HBK Company. Consultato il 17 novembre 2021. shorturl.at/elCGV.
