Przewodnik po czujnikach drgań silników

Normalne jest, że maszyny wibrują, ale zmiana wzorców wibracji maszyny może wskazywać na potencjalne problemy. Pomiar zmian wzorców wibracji pomaga zespołom identyfikować niewyważenie, luzy, niewspółosiowość lub zużycie łożysk w sprzęcie — zanim nastąpi awaria. Nienormalne lub nadmierne wibracje powodują przedwczesne zużycie komponentów i mogą skrócić żywotność aktywów. Czujniki wibracji silników są montowane na maszynach w celu monitorowania zmian amplitudy, częstotliwości i intensywności wibracji.

Czujniki wibracji może zbierać informacje ze źródeł takich jak struktura, rezonanse, środowisko, sąsiednie maszyny, proces, kawitacja i turbulencja. Dane zebrane przez czujniki drgań mogą być analizowane w celu identyfikacji usterek i określenia ich powagi. Kiedy zespoły konserwacyjne wiedzą, które maszyny wymagają uwagi i jak pilnie, mogą zaplanować i ustalić priorytety swojej pracy najskuteczniej.

Postęp technologiczny sprawił, że czujniki drgań stały się bardziej przystępne cenowo, a co za tym idzie — bardziej dostępne i skalowalne.  

Czujniki drgań silników są powszechne częściowo dlatego, że silniki znajdują się w przejściu między źródłami elektrycznymi i mechanicznymi. A chociaż czujniki drgań są bardziej skoncentrowane na źródłach mechanicznych, mogą one przesiewać niektóre źródła elektryczne.

Silniki występują w szerokiej gamie rozmiarów i są używane do napędzania wielu różnych typów sprzętu. Ustawienie i dostępność silnika również mają znaczenie. Z wieloma rodzaje czujników drgań dostępne są opcje na praktycznie każdy scenariusz.

Na przykład podczas monitorowania silnika napędzającego dużą i wolno poruszającą się maszynę często ma sens skupienie się na przemieszczeniu lub ruchu. W takim przypadku najlepiej sprawdza się sonda zbliżeniowa. Sondy zbliżeniowe są najczęściej używane w dużych sprężarkach lub turbinach, zwłaszcza gdy turbiny są napędzane hydro lub parą — czymś innym niż silnik elektryczny.

Czujniki drgań MEMS

W większości przypadków jednak akcelerometr jest bardziej odpowiedni. Obecnie zdecydowana większość czujników drgań to akcelerometry, które mierzą przyspieszenie. Czujniki MEMS są rodzajem akcelerometrów i stają się coraz powszechniejsze, ponieważ mają wysokie oceny za swoją odpowiedź częstotliwościową. Wiele z nich ma teraz również wysokie oceny IP, które odnoszą się do tego, jak skutecznie sprzęt zapobiega wnikaniu cieczy (takich jak woda) lub ciał stałych (takich jak kurz). Czujniki MEMS są opłacalne i oferują długą żywotność baterii. Te cechy sprawiają, że są dobrym wyborem do przesiewania na dużą skalę.

Czujniki MEMS nadają się do zakresu częstotliwości od 0 do 1,000 herców. W tym niższym zakresie częstotliwości można zazwyczaj zidentyfikować brak równowagi, niewspółosiowość i luzy.

Piezoelektryczne czujniki drgań

Ustawienia przemysłowe mogą wymagać wyższych stopni ochrony IP, a niektóre ustawienia i zastosowania wymagają sprzętu, który jest samoistnie bezpieczny. Samoistnie bezpieczny oznacza, że ​​coś nie jest w stanie spowodować wybuchu. Kryształy piezoelektryczne są nieprzepuszczalne dla wilgoci, pyłu i dymu, co czyni je powszechnym wyborem czujników drgań w ustawieniach przemysłowych. Są innym rodzajem akcelerometru.

W przypadku wyższych zakresów częstotliwości, powyżej 1,000 herców, czujnik piezoelektryczny należy stosować. Obejmuje to monitorowanie łożysk, sprężarek i skrzyń biegów. Wyższa częstotliwość to miejsce, w którym występują problemy z zazębieniem przekładni i prętami silnika.

Bezprzewodowe czujniki drgań do silników

Długa żywotność baterii jest szczególnie korzystna dla czujników drgań silników w niebezpiecznych lub trudno dostępnych obszarach — zmniejsza liczbę wizyt, które muszą wykonywać technicy konserwacyjni. Niektóre czujniki wymagają wymiany baterii nawet co kilka lat.

Silnik napędzający dmuchawę może być na tyle wysoko, że dostęp do niego może być niebezpieczny. Niektóre silniki napędzające pompy lub sprężarki znajdują się za panelami, w zamkniętych pomieszczeniach lub na dachach. Silniki mogą być też umieszczone w obszarach z gorącą parą lub materiałami żrącymi. Zdalne czujniki bezprzewodowe mogą być używane do monitorowania takich silników, zbierając i przesyłając dane o drganiach, dzięki czemu zespoły konserwacyjne mogą być informowane bez czasu i ryzyka częstych wizyt w pobliżu silnika.

Unikalne uwagi dotyczące silników

W przypadku maszyn złożonych lub konfiguracji, w których występują różne wały poruszające się z różnymi prędkościami i wykonujące różne czynności, jednym z rozwiązań jest użycie wielu czujników. Może to być szczególnie pomocna opcja w przypadku znajdowania usterek o różnych częstotliwościach.

Niektóre maszyny mają wiele małych silników napędzających małe przekładnie na przenośniku, przy czym duży silnik napędza koło główne, a pas na przenośniku napędza wszystko. Przekładnie i sprężarki mają tendencję do występowania usterek, które mieszczą się w wyższych zakresach częstotliwości, co oznacza, że ​​czujniki piezoelektryczne są zalecane zamiast czujników MEMS.  

Większość silników pracuje przez większość czasu ze stałą prędkością, co powoduje, że monitorowanie wibracji i analiza jest dość prosta. Ale podczas rozruchu silnika, silnik przechodzi przez wiele obciążeń i wiele zmian. Może to wymagać bardziej zaawansowanego i czułego czujnika drgań i może wymagać bardziej zaawansowanej analizy drgań.

Rozbieg i wybieg, testy rezonansowe, testy konstrukcji, ruch posuwisto-zwrotny — w takich przypadkach analiza drgań może stać się bardziej złożona i wymagać czujników drgań odpowiednich do tego zadania.