Κατανόηση της τηλεμετρίας στη μέτρηση κραδασμών
Ορισμός: Τι είναι η τηλεμετρία;
Τηλεμετρία είναι η τεχνολογία για τη μετάδοση δεδομένων μετρήσεων από απομακρυσμένες ή δυσπρόσιτες τοποθεσίες - ιδιαίτερα από περιστρεφόμενα εξαρτήματα - σε σταθερό εξοπλισμό καταγραφής και ανάλυσης. Στο πλαίσιο των περιστρεφόμενων μηχανημάτων, η τηλεμετρία επιτρέπει μετρήσεις σε άξονες, ρότορες και πτερύγια όπου οι άμεσες ενσύρματες συνδέσεις είναι αδύνατες λόγω περιστροφής. Τα συστήματα περιλαμβάνουν αισθητήρες σε περιστρεφόμενα μέρη, περιστρεφόμενα ηλεκτρονικά για την επεξεργασία και μετάδοση σήματος, περιστρεφόμενα τροφοδοτικά και σταθερούς δέκτες που καταγράφουν μεταδιδόμενα δεδομένα.
Η τηλεμετρία είναι απαραίτητη για εξειδικευμένες μετρήσεις όπως η παραμόρφωση του άξονα (στρεπτική τάση), οι κραδασμοί των πτερυγίων με μετρητές παραμόρφωσης, η θερμοκρασία του ρότορα και οποιαδήποτε παράμετρος απαιτεί στοιχείο ανίχνευσης τοποθετημένο σε περιστρεφόμενο εξάρτημα. Αν και πολύπλοκη και ακριβή, η τηλεμετρία παρέχει μοναδικές δυνατότητες μέτρησης που δεν είναι διαθέσιμες μέσω σταθερών αισθητήρων.
Τύποι συστημάτων τηλεμετρίας
1. Τηλεμετρία δακτυλίου ολίσθησης
Παλαιότερο και πιο αξιόπιστο:
- Αρχή: Περιστρεφόμενοι δακτύλιοι συνδεδεμένοι με αισθητήρες, σταθερές βούρτσες που λαμβάνουν σήματα
- Κανάλια: Δυνατότητα πολλαπλών καναλιών (τυπικά 4-64)
- Εύρος ζώνης: DC σε MHz (άριστα)
- Αξιοπιστία: Αποδεδειγμένη τεχνολογία
- Περιορισμοί: Φθορά βουρτσών, θόρυβος από την επαφή, περιορισμοί ταχύτητας
- Εφαρμογές: Έρευνα, δοκιμές ανάπτυξης, κάποια παρακολούθηση παραγωγής
2. Τηλεμετρία ραδιοφώνου FM/AM
- Αρχή: Ο περιστρεφόμενος πομπός μεταδίδει σήματα διαμορφωμένα FM ή AM
- Κανάλια: 1-16 τυπικά κανάλια
- Εύρος ζώνης: DC έως 100 kHz ανά κανάλι
- Φόντα: Χωρίς επαφή, χωρίς φθορά
- Περιορισμοί: Ισχυρή ζήτηση, περιορισμένα κανάλια, πιθανές παρεμβολές
3. Ψηφιακή Ασύρματη Τηλεμετρία (Σύγχρονη)
- Αρχή: Ψηφιακή κωδικοποίηση, WiFi, Bluetooth ή ιδιόκτητα πρωτόκολλα
- Κανάλια: Πολλά κανάλια πολυπλεξίας
- Εύρος ζώνης: Εξαρτάται από τον ρυθμό δεδομένων
- Φόντα: Ευέλικτη, στιβαρή, διόρθωση σφαλμάτων
- Εξουσία: Χαμηλότερο από το αναλογικό FM για ισοδύναμη απόδοση.
- Τάσεις: Γίνεται πρότυπο για νέα συστήματα
4. Οπτική Τηλεμετρία
- Δεδομένα που μεταδίδονται μέσω διαμορφωμένου φωτός (IR ή ορατού)
- Δυνατότητα υψηλού εύρους ζώνης
- Ανοσία στις παρεμβολές RF
- Απαίτηση οπτικής επαφής
- Εξειδικευμένες εφαρμογές
Εφαρμογές
Μέτρηση στρεπτικής ταλάντωσης
- Μετρητές τάσης σε άξονα που μετρούν την τάση διάτμησης
- Άμεση μέτρηση αδύνατη χωρίς τηλεμετρία
- Κρίσιμο για τον εξοπλισμό που κινείται με κινητήρα
- Επικυρώνει μοντέλα στρεπτικής ανάλυσης
Μέτρηση τάσης λεπίδας
- Μετρητές τάσης σε πτερύγια στροβίλου ή συμπιεστή
- Μετράει την πραγματική λειτουργική καταπόνηση
- Δοκιμές ανάπτυξης και αντιμετώπιση προβλημάτων
- Επικυρώνει χρονισμός άκρης λεπίδας μετρήσεις
Θερμοκρασία ρότορα
- Θερμοστοιχεία σε περιελίξεις ή εξαρτήματα ρότορα
- Παρακολουθεί τις θερμικές συνθήκες
- Ανίχνευση υπερθέρμανσης
- Αποτελεσματικότητα του συστήματος ψύξης
Δόνηση άξονα
- Επιταχυνσιόμετρα τοποθετημένα απευθείας στον άξονα
- Πραγματική δόνηση ρότορα έναντι περιβλήματος ρουλεμάν
- Έρευνα και ειδική αντιμετώπιση προβλημάτων
Μέθοδοι τροφοδοσίας
Μπαταρίες
- Πρωτογενείς μπαταρίες (τυπικά 1-5 χρόνια)
- Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες
- Η πιο απλή αλλά περιορισμένη ζωή
- Αντικατάσταση κατά τη διάρκεια διακοπών συντήρησης
Δύναμη ολίσθησης δακτυλίου
- Μεταφορά ισχύος μέσω δακτυλίων ολίσθησης
- Απεριόριστος χρόνος λειτουργίας
- Απαιτείται συναρμολόγηση δακτυλίου ολίσθησης
- Κοινό με τηλεμετρία δεδομένων δακτυλίου ολίσθησης
Επαγωγική σύζευξη
- Ασύρματη μεταφορά ισχύος μέσω κενού αέρα
- Το περιστρεφόμενο πηνίο λαμβάνει ισχύ από το σταθερό πηνίο
- Χωρίς επαφή, χωρίς φθορά
- Περιορισμένη ισχύς (συνήθως < 10W)
Συγκομιδή ενέργειας
- Ενέργεια δόνησης συλλογής (πιεζοηλεκτρική)
- Θερμικές διαβαθμίσεις (θερμοηλεκτρικές)
- Συμπληρώνει ή αντικαθιστά τις μπαταρίες
- Επιτρέπει την αυτόνομη λειτουργία
Προκλήσεις
Περιστρεφόμενο περιβάλλον
- Φυγοκεντρικές δυνάμεις στα ηλεκτρονικά
- Κύκλος θερμοκρασίας
- Δόνηση των ίδιων των εξαρτημάτων
- Ομίχλη λαδιού, μόλυνση
Πολυπλοκότητα συστήματος
- Περιστρεφόμενα και σταθερά εξαρτήματα
- Συγχρονισμός και χρονισμός
- Προκλήσεις βαθμονόμησης
- Υψηλότερο κόστος από την σταθερή ανίχνευση
Συντήρηση
- Αντικατάσταση μπαταρίας
- Βλάβες αισθητήρων/ηλεκτρονικών
- Απαιτείται κλείσιμο του μηχανήματος για πρόσβαση
- Απαιτούνται εφεδρικές μονάδες
Σύγχρονες Εξελίξεις
MEMS και Μικροποίηση
- Μικρότερα, ελαφρύτερα ηλεκτρονικά
- Χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας
- Πιο ανθεκτικό σε κραδασμούς/κραδασμούς
- Ενεργοποιεί νέες εφαρμογές
Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος
- Επεξεργασία σε περιστρεφόμενη πλατφόρμα
- Μετάδοση αποτελεσμάτων (FFT) όχι ακατέργαστων δεδομένων
- Μειώνει το εύρος ζώνης και τις ανάγκες σε ενέργεια
Τυποποίηση
- Βιομηχανικά ασύρματα πρότυπα (WirelessHART, ISA100)
- Βελτίωση της διαλειτουργικότητας
- Χαμηλότερο κόστος από κλίμακα
Η τηλεμετρία επιτρέπει μετρήσεις κραδασμών και συνθηκών σε περιστρεφόμενα εξαρτήματα όπου οι σταθεροί αισθητήρες δεν μπορούν να φτάσουν, παρέχοντας πρόσβαση σε κρίσιμες παραμέτρους όπως η στρεπτική τάση του άξονα, η παραμόρφωση των πτερυγίων και οι θερμοκρασίες του ρότορα. Αν και πολύπλοκα και δαπανηρά, τα συστήματα τηλεμετρίας παρέχουν μοναδικές δυνατότητες μέτρησης απαραίτητες για εξειδικευμένες εφαρμογές στην ανάπτυξη στροβιλομηχανών, την στρεπτική ανάλυση και τον προηγμένο χαρακτηρισμό της δυναμικής του ρότορα.