Monitorowanie drgań: historia i przyszłość
Technologia wykrywania wibracji ma mniej niż 100 lat. A jednak w tym czasie stała się podstawą w środowiskach produkcyjnych i przemysłowych, opiece zdrowotnej, telefonach komórkowych lub tabletach i nie tylko. Wykrywanie kierunku, nasilenia i wahań wibracji jest powszechne w naszym nowoczesnym świecie, a jeszcze bardziej w przestrzeniach przemysłowych lub komercyjnych — gdzie przestoje w zasobach mogą skutkować stratami produkcyjnymi lub problemami zdrowotnymi.
Podobnie jak w przypadku technologii w ostatnim stuleciu, monitorowanie wibracji czujniki znacznie ewoluowały od tamtych wczesnych dni. Na początku poprzedniego stulecia naukowcy dopiero co opracowali akcelerometry; obecnie ludzie noszą je na rękach lub w kieszeniach. I tak jak w społeczeństwie, jeśli chcemy wiedzieć, dokąd zmierzamy, czasami najlepiej jest spojrzeć wstecz.
Akcelerometry wstępnie skomputeryzowane
Od 1920 r. do początku lat 1940. XX w. technologia wykrywania drgań nie istniała. Jednak badania naukowe nad drganiami były w toku. Pierwszy komercjalny akcelerometr był prostym, ale ciężkim instrumentem skonstruowanym przez B. McColluma i OS Petersa w 1924 roku. Rok później inżynierowie zastosowali go w architekturze, lotnictwie, nagrywaniu trzęsień ziemi i innych zastosowaniach przemysłowych — choć jeszcze nie w konserwacji.
Podczas gdy wczesne akcelerometry znalazły zastosowanie, rozwój mniejszych i dokładniejszych czujników nigdy nie ustał. W połowie wieku akcelerometr piezoelektryczny pojawił się na rynku i do dziś kontynuuje rewolucję w technologii wykrywania wibracji.
Przemysłowe detektory drgań
W latach 1950. korporacje tworzyły instrumenty do wykrywania drgań na skalę masową. Wcześni pionierzy technologii wibracji, tacy jak Bruel and Kjaer (B&K), Columbia Research Labs lub Gulton Manufacturing, rozwinęli technologię akcelerometrów do konkretnych zastosowań w obszarach przemysłowych.
W szczytowym momencie II wojny światowej Per V. Brüel i Viggo Kjaer1 założyli swoją firmę (B&K). Opracowali pierwszy na świecie piezoelektryczny akcelerometr, wykonany z soli Rochelle. Koncepcja była prosta: umieszczając akcelerometr przy maszynie, można było określić kierunek, intensywność i częstotliwość drgań, a także określić, kiedy maszyna może być bliżej awarii.
Technologia wibracji po II wojnie światowej
W latach sześćdziesiątych do mierników dodano strojone filtry analogowe, aby użytkownicy mogli rozróżniać częstotliwości. Cenne podczas rozwiązywania problemów z zasobami z podłączonymi komponentami. B&K wprowadziło również na rynek swój pierwszy miernik ręczny, kolejny światowy debiut.
W tym samym czasie zaczęła się rozwijać szybka transformacja Fouriera (FFT) i analiza drgań (FFT to algorytm przekształcający sygnał w dziedzinie czasu w sygnał w dziedzinie częstotliwości). Urządzenia te mogły nie tylko przechwytywać, ale także zapisywać dane. Jednak ważąc około 75 funtów, były odrobinę niepraktyczne. Aby technologia drgań mogła być stosowana w codziennej konserwacji, musiała być łatwa w użyciu.
Pod koniec lat 80. nastąpił wybuch mikroprocesorów, zarówno w komputerach osobistych, jak i przemysłowych. Wraz ze zmniejszaniem się technologii stawała się ona bardziej przenośna. W artykule z 1998 r. zatytułowanym „Ponad pięćdziesiąt lat historii akcelerometrów dla wstrząsów i wibracji (1940–1996)” Patrick L. Walter był zwięzły w swoim wniosku:
„Od momentu powstania rynek akcelerometrów znacznie się rozszerzył… Obecne tempo rozwoju technologii w mikrosensorach i mikroelektronice wskazuje, że przyszła ekspansja producentów akcelerometrów i możliwości będzie następować w jeszcze szybszym tempie niż w przeszłości”.
I to zostało opublikowane ponad 20 lat temu. Od tego czasu, technologia monitorowania drgań zyskał popularność i rozwinął się jeszcze bardziej.
Mniejsze urządzenia wibracyjne, więcej danych
W pierwszej części nowego tysiąclecia technologia wibracji nadal się kurczyła, zapewniając jednocześnie coraz większą pojemność danych. Było to mniej więcej w tym samym czasie Fluke wkroczył do akcji ze swoją popularną marką Fluke 810 Miernik widma drgań. Mierniki te wykorzystują ogólne widmo drgań w celu zapewnienia szczegółowego opisu i wizualnej reprezentacji intensywności drgań.
Późniejsze wersje Fluke 810i późniejsze 805, mogły przesyłać dane do oprogramowania w chmurze za pomocą naciśnięcia przycisku. Łączenie danych z repozytoriami w chmurze i analiza drgań oprogramowanie otworzyło świat konserwacji drgań z rąk nielicznych do rąk wielu. Analiza drgań nie była już drogą wiedzą specjalistyczną; została zdemokratyzowana. Każdy, kto miał jakiekolwiek doświadczenie, mógł wykonywać odczyty drgań, wysyłać je do oprogramowania i przygotowywać analizę drgań do przeglądu.
W ciągu dekady od swojego pierwszego produktu do wykrywania drgań firma Fluke opracowała kilka poziomów czujników wykrywania drgań, od mierników ręcznych po najnowsze osiągnięcia w dziedzinie technologii czujników podłączonych. Zostały one wprowadzone na rynek przez Fluke Reliability, dział Industrial Internet of Things w narzędziach testowych i pomiarowych firmy Fluke.
Analiza widmowa a ogólna
Analiza widma wykorzystuje FFT do rekonstrukcji sygnału w dziedzinie czasu przy użyciu serii harmonicznych fal sinusoidalnych.
Ogólna analiza jest znacznie prostsze: bierze się oryginalny sygnał w dziedzinie czasu i przypisuje danym jedną ogólną wartość drgań.
Dzisiaj prowadzi do przyszłości
Dzisiejsze czujniki i rzeczywistość predykcyjnej konserwacji bezpośrednio prowadzą do przyszłości konserwacji preskryptywnej, ulepszonej przez IIoT. Przyszłości, w której oprogramowanie będzie informować zespoły konserwacyjne o tym, kiedy, gdzie i dlaczego należy wykonać konserwację.
Fluke 3563 Analysis Vibration Sensor
Kolejnym niedawnym produktem Fluke Reliability jest 3563 Analiza czujnika drgań. Te czujniki o wyższej częstotliwości umożliwiają zespołom konserwacyjnym monitorowanie i uzyskiwanie głębszych informacji z danych. Znalezienie przyczyny usterki pomaga zespołom konserwacyjnym utrzymać zasoby w większej niezawodności i wydłużyć szczytową wydajność operacyjną. Oprócz czujników, czujnik wibracji analitycznych jest również oferowany z usługami ekspertów Fluke Reliability.
Oferta wibracji Prüftechnik
Prüftechnik posiada również głęboką wiedzę specjalistyczną w zakresie technologie konserwacji predykcyjnejz rozwiązaniami takimi jak urządzenia przenośne narzędzia do pomiaru drgań, czujniki przewodowe, usługi monitorowania stanu. Jeśli chodzi o przenośne urządzenia do zbierania i analizy drgań, ich serie VibScanner i VibXpert są bezkonkurencyjne. Natomiast osoby potrzebujące bardziej rygorystycznego i całodobowego monitorowania mogą wykorzystać oprogramowanie i usługi Online Condition Monitoring firmy Prüftechnik, aby zapewnić dostępność.
Aby dowiedzieć się więcej na temat monitorowania drgań, prosimy o zapisanie się na rozmowę z jednym z naszych doświadczonych pracowników.
Zasoby: 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, Teksas, 7 grudnia 1998 r. shorturl.at/aioDI. History of the Piezoelectric Accelerometer. Brüel & Kjær, an HBK Company. Dostęp 17 listopada 2021 r. shorturl.at/elCGV.
