Trillingsbewaking: de geschiedenis en de toekomst
Trillingsdetectietechnologie is nog geen 100 jaar oud. En toch is het in die tijd een hoofdbestanddeel geworden in productie- en industriële omgevingen, gezondheidszorg, mobiele telefoons of tablets, en meer. Het detecteren van de richting, ernst en schommelingen van trillingen is gebruikelijk in onze moderne wereld, en nog meer in industriële of commerciële ruimtes — waar downtime van activa kan leiden tot productieverliezen of gezondheidsproblemen.
Net als met de technologie van de afgelopen eeuw, trillingsbewaking sensoren zijn enorm geëvolueerd sinds die vroege dagen. In het begin van de vorige eeuw hadden wetenschappers net accelerometers ontwikkeld; tegenwoordig dragen mensen ze op hun armen of in hun zakken. En net als in de maatschappij, als we willen weten waar we heen gaan, is het soms het beste om terug te kijken.
Vooraf gecomputeriseerde accelerometers
Van 1920 tot begin jaren 1940 bestond er geen technologie voor trillingsdetectie. De wetenschappelijke verkenning van trillingen was echter al in volle gang. De eerste gecommercialiseerde accelerometer was een eenvoudig maar zwaar instrument dat in 1924 door B. McCollum en OS Peters werd ontworpen. Een jaar later pasten ingenieurs het toe op architectuur, lucht- en ruimtevaart, aardbevingsregistraties en andere industriële toepassingen, hoewel het nog niet in onderhoud was.
Hoewel vroege accelerometers hun nut vonden, nam de ontwikkeling van kleinere en nauwkeurigere sensoren nooit af. Halverwege de eeuw, de piëzo-elektrische accelerometer op de markt kwam en zelfs vandaag de dag zorgt het nog steeds voor een revolutie in de technologie van trillingsdetectie.
Industriële trillingsdetectoren
In de jaren 1950 maakten bedrijven trillingsdetectie-instrumenten op massaproductieschaal. Vroege pioniers in trillingstechnologie, zoals Bruel en Kjaer (B&K), Columbia Research Labs of Gulton Manufacturing, ontwikkelden accelerometertechnologie voor specifieke toepassingen in industriële gebieden.
Op het hoogtepunt van de Tweede Wereldoorlog, Per V. Brüel en Viggo Kjaer1 richtten hun bedrijf (B&K) op. Ze ontwikkelden 's werelds eerste piëzo-elektrische accelerometer, gemaakt van Rochelle-zout. Het concept was simpel: door een accelerometer tegen een machine te plaatsen, kon men de richting, ernst en frequentie van de trilling bepalen, en ook bepalen wanneer die machine dichter bij een storing zou kunnen zijn.
Trillingstechnologie na de Tweede Wereldoorlog
In de jaren zestig werden afstembare analoge filters aan meters toegevoegd, zodat gebruikers onderscheid konden maken tussen frequenties. Waardevol bij het oplossen van problemen met assets met aangesloten componenten. B&K lanceerde ook hun eerste handheld meter, ook een wereldprimeur.
Rond dezelfde tijd begon de snelle Fourier-transformatie (FFT) trillingsdetectie en -analyse toe te nemen (FFT is een algoritme voor het transformeren van een tijdsdomeinsignaal naar een frequentiedomeinsignaal). Deze apparaten konden niet alleen gegevens vastleggen, maar ook registreren. Met een gewicht van ongeveer 75 pond waren ze echter net iets te onpraktisch. Om trillingstechnologie toepasbaar te maken in dagelijks onderhoud, moest het eenvoudig te gebruiken zijn.
Eind jaren 80 was er een explosie in microprocessoren, zowel in persoonlijke als industriële computercapaciteiten. Naarmate de technologie kleiner werd, werd het draagbaarder. In een paper uit 1998 getiteld "Fifty Years Plus of Accelerometer History for Shock and Vibration (1940-1996)" was Patrick L. Walter bondig in zijn conclusie:
“Sinds de oprichting is de markt voor accelerometers enorm uitgebreid… Het huidige tempo van technologische vooruitgang in microsensoren en micro-elektronica geeft aan dat toekomstige uitbreiding van accelerometerfabrikanten en -capaciteiten in een nog sneller tempo zal plaatsvinden dan in het verleden.”
En dat is meer dan 20 jaar geleden gepubliceerd. Sindsdien, technologie voor trillingsbewaking heeft aan populariteit gewonnen en zich verder ontwikkeld.
Kleinere trillingsapparaten, meer gegevens
Gedurende het eerste deel van het nieuwe millennium bleef de vibratietechnologie kleiner worden, terwijl het steeds meer datacapaciteit bood. Dit was rond de tijd Fluke stapte in de strijd met hun populaire Fluke 810 TrillingsspectrummeterDeze meters gebruikten een algemeen trillingsspectrum om een gedetailleerde beschrijving en visuele weergave van de ernst van de trillingen te geven.
Latere iteraties van de Fluke 810, en de daaropvolgende 805, konden met één druk op de knop gegevens naar cloudgebaseerde software sturen. Het verbinden van gegevens met cloudopslagplaatsen en trillingsanalyse software opende de wereld van trillingsonderhoud uit de handen van enkelen in de handen van velen. Trillingsanalyse was niet langer een dure expertise; het werd gedemocratiseerd. Iedereen met enige ervaring kon trillingsmetingen uitvoeren, deze naar software sturen en trillingsanalyses voorbereiden voor hun beoordeling.
In het decennium sinds hun eerste trillingsproduct heeft Fluke verschillende niveaus van trillingsdetectiesensoren ontworpen, van handmeters tot de nieuwste connected sensortechnologie. Ze zijn op de markt gebracht door Fluke Reliability, de Industrial Internet of Things-tak van Fluke-test- en meetinstrumenten.
Spectrum versus algehele analyse
Spectrumanalyse gebruikt FFT om het tijdsdomeinsignaal te reconstrueren met behulp van een reeks harmonische sinusgolven.
Algemene analyse is veel eenvoudiger, waarbij het oorspronkelijke tijdsdomeinsignaal wordt genomen en één algemene trillingswaarde aan de gegevens wordt toegewezen.
Vandaag leidt naar de toekomst
De huidige sensoren en de realiteit van voorspellend onderhoud leiden direct naar de IIoT-verbeterde, prescriptieve onderhoudstoekomst. Een toekomst waarin software onderhoudsteams informeert over wanneer, waar en waarom ze onderhoud moeten uitvoeren.
Azima Accel 310™ draadloze trillingssensoren
Een andere recente lancering van Fluke Reliability omvat het verzamelen van de Azima Accel 310™ draadloze trillingssensorenDeze sensoren met een hogere frequentie stellen onderhoudsteams in staat om data te monitoren en er diepere inzichten uit te halen. Door de hoofdoorzaak van de storing te vinden, kunnen onderhoudsteams hun assets betrouwbaarder houden en de piekprestaties verlengen. Naast sensoren wordt de analysetrillingssensor ook geleverd met services van Fluke Reliability-experts.
Prüftechnik-trillingsportfolio
Prüftechnik heeft ook diepgaande expertise in technologieën voor voorspellend onderhoud, met oplossingen zoals handheld trillingsmeetinstrumenten, bedrade sensorenen conditiebewakingsdiensten. Voor handheld trillingsverzamelings- en analyseapparaten zijn hun VibScanner en VibXpert series ongeëvenaard. Terwijl degenen die strengere en 24-uurs monitoring nodig hebben, de Online Condition Monitoring software en services van Prüftechnik kunnen gebruiken om uptime te garanderen.
Wilt u meer weten over trillingsbewaking? Meld u dan aan voor een gesprek met een van onze deskundige medewerkers.
Bronnen: Walter, Patrick L. “Review: Fifty Years plus of Accelerometer History for Shock and Vibration (1940-1996).” Semantics Scholar. Engineering Department, Texas Christian University, Fort Worth, Texas, 7 december 1998. shorturl.at/aioDI. History of the Piezoelectric Accelerometer. Brüel & Kjær, een HBK-bedrijf. Geraadpleegd op 17 november 2021. shorturl.at/elCGV.
