A telemetria megértése a rezgésmérésben
Definíció: Mi a telemetria?
Telemetria a technológia, amely lehetővé teszi a mérési adatok távoli vagy nehezen hozzáférhető helyekről – különösen forgó alkatrészekről – történő, álló rögzítő és elemző berendezésekbe történő továbbítását. Forgó gépek esetében a telemetria lehetővé teszi a tengelyeken, rotorokon és lapátokon végzett méréseket, ahol a közvetlen vezetékes csatlakozás a forgás miatt nem lehetséges. A rendszerek közé tartoznak a forgó alkatrészeken lévő érzékelők, a jelfeldolgozáshoz és -átvitelhez használt forgó elektronika, a forgó tápegységek, valamint az átvitt adatokat rögzítő álló vevők.
A telemetria elengedhetetlen olyan speciális mérésekhez, mint a tengelyfeszültség (torziós feszültség), a lapátrezgés nyúlásmérőkkel, a rotor hőmérséklete és bármely olyan paraméter, amely forgó alkatrészre szerelt érzékelőelemet igényel. Bár összetett és drága, a telemetria egyedi mérési képességeket kínál, amelyek az álló érzékelőkkel nem elérhetők.
Telemetriai rendszerek típusai
1. Csúszógyűrűs telemetria
A legrégebbi és legmegbízhatóbb:
- Alapelv: Forgó gyűrűk érzékelőkhöz csatlakoztatva, álló kefék jeleket vesznek fel
- Csatornák: Több csatorna is lehetséges (tipikusan 4-64)
- Sávszélesség: DC-ről MHz-re (kiváló)
- Megbízhatóság: Bevált technológia
- Korlátozások: Kefék kopása, érintkezési zaj, sebességkorlátozások
- Alkalmazások: Kutatás, fejlesztés, tesztelés, némi termelési monitorozás
2. FM/AM rádió telemetria
- Alapelv: Forgó adó FM vagy AM modulált jeleket sugároz
- Csatornák: 1-16 csatorna jellemzően
- Sávszélesség: Csatornánként 100 kHz-ig DC
- Előnyök: Nincs érintkezés, nincs kopás
- Korlátozások: Energiaigényes, korlátozott csatornák, potenciális interferencia
3. Digitális vezeték nélküli telemetria (modern)
- Alapelv: Digitális kódolás, WiFi, Bluetooth vagy saját protokollok
- Csatornák: Sok csatorna multiplexelve
- Sávszélesség: Az adatsebességtől függ
- Előnyök: Rugalmas, robusztus, hibajavító
- Hatalom: Alacsonyabb, mint az analóg FM, de azonos teljesítményt nyújt
- Trendek: Szabványossá válik az új rendszerek számára
4. Optikai telemetria
- Modulált fényen (infravörös vagy látható) keresztül továbbított adatok
- Nagy sávszélesség-potenciál
- RF interferenciával szemben immunis
- Rálátási követelmény
- Speciális alkalmazások
Alkalmazások
Torziós rezgésmérés
- Nyúlásmérő bélyegek tengelyen, nyírófeszültség mérése
- Közvetlen mérés telemetria nélkül lehetetlen
- Kritikus a motorral hajtott berendezések számára
- Torziós analízis modellek validálása
Pengefeszültség mérése
- Nyúlásmérők turbina- vagy kompresszorlapátokon
- Méri a tényleges üzemi igénybevételt
- Fejlesztési tesztelés és hibaelhárítás
- Érvényesíti pengecsúcs időzítése mérések
Rotor hőmérséklete
- Hőelemek rotor tekercseken vagy alkatrészeken
- Figyelemmel kíséri a hőmérsékleti viszonyokat
- Túlmelegedés érzékelése
- Hűtőrendszer hatékonysága
Tengelyrezgés
- Közvetlenül a tengelyre szerelt gyorsulásmérők
- Valódi rotor rezgés vs. csapágyház
- Kutatás és speciális hibaelhárítás
Tápellátási módszerek
Elemek
- Elsődleges elemek (átlagosan 1-5 év)
- Újratölthető akkumulátorok
- A legegyszerűbb, de korlátozott élet
- Csere karbantartási leállások esetén
Csúszógyűrűs teljesítmény
- Csúszógyűrűkön keresztül továbbított teljesítmény
- Korlátlan működési idő
- Csúszógyűrűs szerelvényt igényel
- Közös a csúszógyűrűs adattelemetriával
Induktív csatolás
- Vezeték nélküli energiaátvitel légrésen keresztül
- A forgó tekercs az álló tekercsről veszi fel az energiát
- Nincs érintkezés, nincs kopás
- Korlátozott teljesítmény (általában < 10W)
Energiatermelés
- Aratási rezgési energia (piezoelektromos)
- Termikus gradiensek (termoelektromos)
- Kiegészíti vagy kicseréli az elemeket
- Lehetővé teszi az autonóm működést
Kihívások
Forgó környezet
- Centrifugális erők az elektronikára
- Hőmérséklet-ciklus
- Maguk az alkatrészek rezgése
- Olajköd, szennyeződés
Rendszer komplexitása
- Forgó és álló alkatrészek
- Szinkronizálás és időzítés
- Kalibrációs kihívások
- Magasabb költségek, mint a helyhez kötött érzékelésnél
Karbantartás
- Akkumulátorcsere
- Érzékelő/elektronikai hibák
- A hozzáféréshez le kell állítani a gépet
- Tartalék modulokra van szükség
Modern fejlesztések
MEMS és miniatürizálás
- Kisebb, könnyebb elektronika
- Alacsonyabb energiafogyasztás
- Ellenállóbb az ütésekkel/rezgéssel szemben
- Új alkalmazásokat tesz lehetővé
Digitális jelfeldolgozás
- Feldolgozás forgó platformon
- Eredmények (FFT) továbbítása, nem nyers adatok
- Csökkenti a sávszélességet és az energiaigényt
Szabványosítás
- Ipari vezeték nélküli szabványok (WirelessHART, ISA100)
- Az interoperabilitás javulása
- Alacsonyabb költségek a méretarányos növekedésből adódóan
A telemetria lehetővé teszi a forgó alkatrészek rezgés- és állapotmérését, ahová az álló érzékelők nem érnek el, hozzáférést biztosítva olyan kritikus paraméterekhez, mint a tengely torziós feszültsége, a lapátok alakváltozása és a rotor hőmérséklete. Bár összetettek és költségesek, a telemetriai rendszerek egyedi mérési képességeket biztosítanak, amelyek elengedhetetlenek a turbógép-fejlesztés, a torziós elemzés és a fejlett rotordinamikai jellemzés speciális alkalmazásaihoz.