Forståelse af telemetri i vibrationsmåling
Definition: Hvad er telemetri?
Telemetri er teknologien til transmission af måledata fra fjerntliggende eller utilgængelige steder – især fra roterende komponenter – til stationært registrerings- og analyseudstyr. I forbindelse med roterende maskiner muliggør telemetri målinger på aksler, rotorer og vinger, hvor direkte kabelforbindelser er umulige på grund af rotation. Systemerne omfatter sensorer på roterende dele, roterende elektronik til signalbehandling og transmission, roterende strømforsyninger og stationære modtagere, der opfanger transmitterede data.
Telemetri er afgørende for specialiserede målinger som akselspænding (torsionsspænding), bladvibrationer med strain gauges, rotortemperatur og enhver parameter, der kræver et sensorelement monteret på en roterende komponent. Selvom telemetri er kompleks og dyr, giver den unikke målefunktioner, der ikke er tilgængelige via stationære sensorer.
Typer af telemetrisystemer
1. Slæberingstelemetri
Ældste og mest pålidelige:
- Princip: Roterende ringe forbundet til sensorer, stationære børster opfanger signaler
- Kanaler: Flere kanaler mulige (typisk 4-64)
- Båndbredde: DC til MHz (fremragende)
- Pålidelighed: Gennemprøvet teknologi
- Begrænsninger: Børsteslid, støj fra kontakt, hastighedsbegrænsninger
- Applikationer: Forskning, udviklingstest, en vis produktionsovervågning
2. FM/AM-radiotelemetri
- Princip: Roterende sender udsender FM- eller AM-modulerede signaler
- Kanaler: 1-16 kanaler typisk
- Båndbredde: DC til 100 kHz pr. kanal
- Fordele: Ingen kontakt, intet slid
- Begrænsninger: Strømslugende, begrænsede kanaler, potentiel interferens
3. Digital trådløs telemetri (moderne)
- Princip: Digital kodning, WiFi, Bluetooth eller proprietære protokoller
- Kanaler: Mange kanaler multiplexet
- Båndbredde: Afhænger af datahastigheden
- Fordele: Fleksibel, robust, fejlkorrektion
- Magt: Lavere end analog FM for tilsvarende ydeevne
- Trending: Bliver standard for nye systemer
4. Optisk telemetri
- Data transmitteret via moduleret lys (IR eller synligt)
- Højt båndbreddepotentiale
- Immun over for RF-interferens
- Krav om synslinje
- Specialiserede applikationer
Applikationer
Måling af torsionsvibrationer
- Tøjningsmålere på aksel, der måler forskydningsspænding
- Direkte måling umulig uden telemetri
- Kritisk for motordrevet udstyr
- Validerer torsionsanalysemodeller
Måling af bladspænding
- Strain gauges på turbine- eller kompressorblade
- Måler faktisk driftsbelastning
- Udviklingstest og fejlfinding
- Validerer bladspids timing målinger
Rotortemperatur
- Termoelementer på rotorviklinger eller komponenter
- Overvåger termiske forhold
- Overophedningsdetektion
- Kølesystemets effektivitet
Akselvibrationer
- Accelerometre monteret direkte på akslen
- Sand rotorvibration vs. lejehus
- Research og specialfejlfinding
Strømforsyningsmetoder
Batterier
- Primære batterier (typisk 1-5 år)
- Genopladelige batterier
- Det enkleste, men begrænsede liv
- Udskiftning under vedligeholdelsesafbrydelser
Slip Ring Power
- Kraftoverførsel gennem slæberinge
- Ubegrænset driftstid
- Kræver montering af slæbering
- Almindelig med telemetri af slæberingsdata
Induktiv kobling
- Trådløs strømoverførsel over luftgab
- Roterende spole optager strøm fra stationær spole
- Ingen kontakt, intet slid
- Begrænset strøm (typisk < 10W)
Energihøstning
- Høstvibrationsenergi (piezoelektrisk)
- Termiske gradienter (termoelektriske)
- Supplerer eller erstatter batterier
- Muliggør autonom drift
Udfordringer
Roterende miljø
- Centrifugalkræfter på elektronik
- Temperaturcykling
- Vibration af selve komponenterne
- Olietåge, forurening
Systemkompleksitet
- Roterende og stationære komponenter
- Synkronisering og timing
- Kalibreringsudfordringer
- Højere omkostninger end stationær registrering
Opretholdelse
- Udskiftning af batteri
- Sensor-/elektronikfejl
- Kræver maskinnedlukning for adgang
- Reservemoduler nødvendige
Moderne udviklinger
MEMS og miniaturisering
- Mindre, lettere elektronik
- Lavere strømforbrug
- Mere robust over for stød/vibrationer
- Muliggør nye applikationer
Digital signalbehandling
- Bearbejdning på roterende platform
- Overfør resultater (FFT), ikke rådata
- Reducerer båndbredde og strømbehov
Standardisering
- Industrielle trådløse standarder (WirelessHART, ISA100)
- Forbedring af interoperabilitet
- Lavere omkostninger fra stordriftsfordele
Telemetri muliggør vibrations- og tilstandsmålinger på roterende komponenter, hvor stationære sensorer ikke kan nå, hvilket giver adgang til kritiske parametre som akseltorsionsspænding, bladbelastning og rotortemperaturer. Selvom telemetrisystemer er komplekse og dyre, leverer de unikke målefunktioner, der er essentielle for specialiserede applikationer inden for udvikling af turbomaskiner, torsionsanalyse og avanceret rotordynamikkarakterisering.