Telemeetria mõistmine vibratsiooni mõõtmisel
Definitsioon: Mis on telemeetria?
Telemeetria on tehnoloogia mõõteandmete edastamiseks kaugetest või ligipääsmatutest kohtadest – eriti pöörlevatelt komponentidelt – statsionaarsetesse salvestus- ja analüüsiseadmetesse. Pöörlevate masinate kontekstis võimaldab telemeetria mõõtmisi võllidel, rootoritel ja labadel, mille puhul otsesed juhtmega ühendused pole pöörlemise tõttu võimalikud. Süsteemide hulka kuuluvad pöörlevate osade andurid, pöörlev elektroonika signaali töötlemiseks ja edastamiseks, pöörlevad toiteallikad ja statsionaarsed vastuvõtjad edastatud andmete jäädvustamiseks.
Telemeetria on oluline spetsiaalsete mõõtmiste jaoks, näiteks võlli pinge (väändpinge), laba vibratsiooni mõõtmine tõmbeanduritega, rootori temperatuuri ja mis tahes parameetri mõõtmine, mis nõuab pöörlevale komponendile paigaldatud anduri mõõtmist. Kuigi telemeetria on keeruline ja kallis, pakub see ainulaadseid mõõtmisvõimalusi, mida statsionaarsete andurite abil ei saa.
Telemeetriasüsteemide tüübid
1. Libisemisrõnga telemeetria
Vanim ja usaldusväärseim:
- Põhimõte: Anduritega ühendatud pöörlevad rõngad, statsionaarsed harjad võtavad signaale vastu
- Kanalid: Võimalik on mitu kanalit (tüüpiliselt 4–64)
- Ribalaius: DC MHz-ni (suurepärane)
- Usaldusväärsus: Tõestatud tehnoloogia
- Piirangud: Harjade kulumine, kokkupuutest tulenev müra, kiirusepiirangud
- Rakendused: Uuringud, arendustestid, mõningane tootmise jälgimine
2. FM/AM raadio telemeetria
- Põhimõte: Pöörlev saatja edastab FM- või AM-moduleeritud signaale
- Kanalid: 1–16 kanalit tüüpiliselt
- Ribalaius: Alalisvool kuni 100 kHz kanali kohta
- Eelised: Puudub kontakt, puudub kulumine
- Piirangud: Võimas, piiratud kanalid, võimalikud häired
3. Digitaalne traadita telemeetria (kaasaegne)
- Põhimõte: Digitaalne kodeering, WiFi, Bluetooth või patenteeritud protokollid
- Kanalid: Paljud kanalid multipleksitud
- Ribalaius: Sõltub andmeedastuskiirusest
- Eelised: Paindlik, vastupidav, veaparandus
- Võimsus: Madalam kui analoog-FM, kuid samaväärne jõudlus
- Trendid: Uute süsteemide standardiks saamine
4. Optiline telemeetria
- Andmed edastatakse moduleeritud valguse (infrapuna või nähtava valguse) kaudu
- Suur ribalaiuse potentsiaal
- RF-häirete suhtes immuunne
- Nähtavuse nõue
- Spetsialiseeritud rakendused
Rakendused
Väändvibratsiooni mõõtmine
- Võlli pingemõõturid, mis mõõdavad nihkepinget
- Otsemõõtmine ilma telemeetriata võimatu
- Kriitiline mootoriga töötavate seadmete jaoks
- Valideerib torsioonanalüüsi mudeleid
Tera pinge mõõtmine
- Turbiini või kompressori labade pingemõõturid
- Mõõdab tegelikku töökoormust
- Arendustestimine ja tõrkeotsing
- Valideerib tera otsa ajastus mõõtmised
Rootori temperatuur
- Rootori mähiste või komponentide termopaarid
- Jälgib termilisi tingimusi
- Ülekuumenemise tuvastamine
- Jahutussüsteemi efektiivsus
Võlli vibratsioon
- Otse võllile paigaldatud kiirendusmõõturid
- Rootori tegelik vibratsioon vs. laagrikorpus
- Uuringud ja spetsiaalne tõrkeotsing
Toiteallika meetodid
Patareid
- Primaarpatareid (tüüpiliselt 1-5 aastat)
- Laetavad akud
- Lihtsaim, aga piiratud elu
- Asendamine hoolduskatkestuste ajal
Libisemisrõnga võimsus
- Võimsusülekanne libisemisrõngaste kaudu
- Piiramatu tööaeg
- Vajab libisemisrõnga kokkupanekut
- Ühine libisemisrõnga andmete telemeetriaga
Induktiivne sidestus
- Juhtmevaba energiaülekanne õhupilu kaudu
- Pöörlev mähis võtab energiat statsionaarselt mähiselt
- Puudub kontakt, puudub kulumine
- Piiratud võimsus (tavaliselt <10W)
Energia kogumine
- Saagi vibratsioonienergia (piesoelektriline)
- Termilised gradiendid (termoelektrilised)
- Täiendab või asendab patareisid
- Võimaldab autonoomset tööd
Väljakutsed
Pöörlev keskkond
- Tsentrifugaaljõud elektroonikale
- Temperatuuri tsükkel
- Komponentide endi vibratsioon
- Õliudu, saastumine
Süsteemi keerukus
- Pöörlevad ja statsionaarsed komponendid
- Sünkroniseerimine ja ajastus
- Kalibreerimise väljakutsed
- Kõrgem hind kui statsionaarsel sensoril
Hooldus
- Aku vahetamine
- Anduri/elektroonika rikked
- Ligipääsuks on vaja masinat välja lülitada
- Vajalikud on varumoodulid
Kaasaegsed arengud
MEMS ja miniaturiseerimine
- Väiksem ja kergem elektroonika
- Väiksem energiatarve
- Vastupidavam löökidele/vibratsioonile
- Võimaldab uusi rakendusi
Digitaalne signaalitöötlus
- Töötlemine pöörleval platvormil
- Edasta tulemused (FFT), mitte toorandmed
- Vähendab ribalaiust ja energiatarvet
Standardimine
- Tööstuslikud traadita ühenduse standardid (WirelessHART, ISA100)
- Koostalitlusvõime paraneb
- Madalamad kulud tänu mastaabile
Telemeetria võimaldab vibratsiooni ja seisukorra mõõtmist pöörlevatel komponentidel, kuhu statsionaarsed andurid ei pääse, pakkudes juurdepääsu kriitilistele parameetritele, nagu võlli väändpinge, labade pinge ja rootori temperatuur. Kuigi keerulised ja kulukad, pakuvad telemeetriasüsteemid ainulaadseid mõõtmisvõimalusi, mis on olulised spetsiaalsete rakenduste jaoks turbomootorite arendamisel, väändanalüüsil ja rootori dünaamika täiustatud iseloomustamisel.