Telemeetria mõistmine vibratsiooni mõõtmisel
Telemeetria on tehnoloogia, mis võimaldab edastada mõõtmisandmeid kaugetest või muul viisil raskesti ligipääsetavatest kohtadest – eelkõige pöörlevatest komponentidest – statsionaarsetesse salvestus- ja analüüsiseadmetesse. Pöörlevate masinate puhul võimaldab telemeetria mõõta võllidel, rootoritel ja labadel, kus otsene juhtmega ühendus on võimatu, sest detail pöörleb. Täielik süsteem koosneb pöörlevale osale paigaldatud anduritest, pöörlevast elektroonikast signaali töötlemiseks ja edastamiseks, pöörlevast toiteallikast ning statsionaarsest vastuvõtjast, mis salvestab edastatud andmed. See on tehnoloogia, mis võimaldab spetsiaalseid mõõtmisi, näiteks võlli deformatsiooni (väändepinge), tera vibratsioon tensoandurite kaudu ja rootori temperatuur - mis tahes parameeter, mis nõuab liikuvale komponendile paigaldatud mõõteelementi. Telemeetria on keeruline ja kulukas, kuid see pakub mõõtmisvõimalusi, millega ükski statsionaarne andur ei suuda võistelda.
1. Telemetriasüsteemide tüübid
Domineerivad neli süsteemiperekonda, mida eristab see, kuidas signaal ületab piiri pöörleva ja paigalseisva raami vahel.
Libisemisrõnga telemeetria
Vanim ja kõige usaldusväärsem lähenemisviis.
- Põhimõte: pöörlevad rõngad on ühendatud anduritega ja seisvad harjad võtavad signaalid üles.
- Kanalid: mitu kanalit on praktiline, tavaliselt 4-64.
- Ribalaius: DC kuni MHz - suurepärane.
- Usaldusväärsus: tõestatud, hästi mõistetud tehnoloogia.
- Piirangud: harjad kuluvad, kontakt tekitab müra ja kiirus on piiratud.
- Rakendused: Uuringud, arendustestid, mõningane tootmise jälgimine
FM/AM raadiotelemeetria
- Põhimõte: pöörlev saatja edastab FM- või AM-moduleeritud signaale.
- Kanalid: tavaliselt 1-16.
- Ribalaius: DC kuni 100 kHz kanali kohta.
- Eelised: ei mingit kokkupuudet ega kulumist.
- Piirangud: energiamahukas, piiratud kanalite arvuga ja häiretele vastuvõtlik.
Digitaalne traadita telemeetria (kaasaegne)
- Põhimõte: digitaalne kodeerimine Wi-Fi, Bluetoothi või patenteeritud protokollide kaudu.
- Kanalid: palju, multipleksitud ühele lingile.
- Ribalaius: määratud andmeedastuskiirusega.
- Eelised: paindlik ja töökindel, veakorrektsiooniga ja väiksema võimsusega kui analoog FM samaväärse jõudluse korral.
- Trend: muutumas uute süsteemide standardiks, olles tihedalt seotud laiema liikumisega traadita seisundi jälgimine.
Optiline telemeetria
- Andmed edastatakse moduleeritud valguse, infrapuna või nähtava valguse abil.
- Saavutatav on suur ribalaius ja ühendus on immuunne raadiohäirete suhtes.
- Vajalik on selge nähtavus, seega sobib see spetsiaalsetele paigaldistele.
2. Rakendused
Telemeetria teenib oma keerukuse seal, kus huvipakkuv parameeter elab rootoril endal.
Väändvibratsiooni mõõtmine
- Võllile kinnitatud tensomeetrid mõõdavad otseselt nihkepinget.
- See mõõtmine on võimatu ilma telemeetriata.
- See on kriitilise tähtsusega mootoriga töötavate seadmete puhul, millel on tugev väändusärritus.
- See kinnitab prognoosi väändeanalüüs mudel.
Tera pinge mõõtmine
- Turbiini või kompressori labade tüvemõõturid mõõdavad tegelikku tööpinget.
- Seda kasutatakse arendustegevuse testimisel ja tõrkeotsingul, eriti seoses järgmisega laba resonants.
- See kinnitab kontaktivabu tera otsa ajastus mõõtmised ja täiendab prognoose, mis on esitatud turbiinilabade loodussagedus uuring.
Rootori temperatuur
- Rootori mähiste või komponentide termopaarid jälgivad termilisi tingimusi.
- Nad tuvastavad ülekuumenemise ja kinnitavad jahutussüsteemide tõhusust.
Võlli vibratsioon
- Otse võllile paigaldatud kiirendusmõõturid registreerivad tegelikku rootori külgmine ja aksiaalne vibratsioon, mitte laagri-korpuse liikumine.
- See on reserveeritud teadusuuringuteks ja spetsiaalseks tõrkeotsinguks ning võib paljastada rootori käitumise - näiteks areneva võlli pragu - et korpusandurid jätavad vahele.
3. Toiteallikate meetodid
Toite saamine rootorile rootor on sama suur väljakutse kui andmete saamine sealt seda ja neli meetodit on levinud.
- Patareid: primaarelemendid (tavaliselt 1-5 aastat) või laetavad akud - lihtsaim variant, kuid nende kasutusiga on piiratud ja asendamine on seotud hoolduskatkestustega.
- Libisemisrõnga võimsus: toide, mis edastatakse liugrõngaste kaudu piiramatuks tööajaks, liugrõngakomplekti hinnaga; tavaline koos liugrõngastel põhineva andmetelemeetriaga.
- Induktiivne sidumine: traadita energiaülekanne üle õhuvahe, pöörlev mähis, mis korjab energiat paigalolevalt mähiselt ilma kokkupuute või kulumiseta, kuigi piirdub ligikaudu alla 10 W.
- Energia kogumine: vibratsioonienergia taaskasutamine (piesoelektriline) või soojusgradientide kasutamine (termoelektriline), et täiendada või asendada patareisid ja võimaldada autonoomset toimimist.
4. Väljakutsed
Pöörlev keskkond on elektroonika jaoks vaenulik ja kaheraamiline arhitektuur lisab oma raskused.
- Pöörlev keskkond: tsentrifugaaljõud mõjuvad elektroonikale, lisaks temperatuurimuutustele, komponentide enda vibratsioonile ja õliudu või muudele saasteainetele.
- Süsteemi keerukus: pöörlevate ja statsionaarsete poolte koordineerimine toob kaasa probleeme sünkroniseerimise, ajastuse ja kalibreerimisega ning suuremaid kulusid kui statsionaarne andur.
- Hooldus: patareid tuleb välja vahetada ja andurid või elektroonika võivad minna katki; juurdepääs nõuab tavaliselt masina väljalülitamist, seega hoitakse varumooduleid käepärast.
5. Kaasaegsed arengud
Mitmed suundumused vähendavad pidevalt kulusid ja laiendavad telemeetria ulatust.
- MEMS ja miniaturiseerimine: väiksem ja kergem elektroonika, mis tarbib vähem energiat ning talub paremini põrutusi ja vibratsiooni, mis avab uusi rakendusi.
- Rootorisisene digitaalne signaalitöötlus: andmete töötlemine pöörleval platvormil ja ainult tulemuste edastamine - FFT-spekter, mitte töötlemata lainekuju -, mis vähendab nii ribalaiust kui ka võimsusvajadust.
- Standardiseerimine: tööstuslikud traadita standardid, nagu WirelessHART ja ISA100, parandavad koostalitlusvõimet ja vähendavad koos mastaabiga kulusid.
Tasub hoida telemeetria perspektiivi. Suurem osa rutiinsetest töödest - tasakaalustamine, laagrite diagnostika, seisundi jälgimine — laagrikorpustele paigaldatud statsionaarsed andurid on täiesti piisavad ja kaasaskantav kahekanaliline analüsaator, nagu näiteks Balanset-1A mõõdab amplituudi ja faasi töökiirusel ilma igasuguse pöörleva mõõteriistata. Telemeetria tuleb tõeliselt mängu alles siis, kui parameetrit ei saa statsionaarsest raamistikust üldse kätte — näiteks võlli väändepinge, laba deformatsioon või rootori temperatuur — just sellise niši see täidabki turbomasinate arendamisel, väändeuuringutes ja täiustatud rootor-dünaamika iseloomustus. Täienduseks alalisele veebiseire, see laiendab mõõtmist kohtadesse, kuhu ülejäänud tööriistakomplekt lihtsalt ei ulatu.
