Telemetrijos supratimas vibracijos matavime
Apibrėžimas: Kas yra telemetrija?
Telemetrija yra technologija, skirta matavimo duomenims perduoti iš nutolusių arba nepasiekiamų vietų, ypač iš besisukančių komponentų, į stacionarią įrašymo ir analizės įrangą. Besisukančių mašinų kontekste telemetrija leidžia atlikti matavimus ant velenų, rotorių ir menčių, kur tiesioginės laidinės jungtys neįmanomos dėl sukimosi. Sistemas sudaro jutikliai ant besisukančių dalių, besisukanti elektronika signalo apdorojimui ir perdavimui, besisukantys maitinimo šaltiniai ir stacionarūs imtuvai, fiksuojantys perduodamus duomenis.
Telemetrija yra būtina atliekant specializuotus matavimus, tokius kaip veleno deformacija (sukimo įtempis), mentės vibracija su deformacijos matuokliais, rotoriaus temperatūra ir bet koks parametras, kuriam reikalingas ant besisukančio komponento sumontuotas jutiklis. Nors telemetrija yra sudėtinga ir brangi, ji suteikia unikalias matavimo galimybes, kurių negalima pasiekti naudojant stacionarius jutiklius.
Telemetrijos sistemų tipai
1. Slydimo žiedų telemetrija
Seniausi ir patikimiausi:
- Principas: Su jutikliais prijungti besisukantys žiedai, stacionarūs šepetėliai surenka signalus
- Kanalai: Galimi keli kanalai (įprastai 4–64)
- Pralaidumas: Nuolatinė srovė iki MHz (puikus)
- Patikimumas: Patikrinta technologija
- Apribojimai: Šepetėlių susidėvėjimas, kontaktinis triukšmas, greičio apribojimai
- Paraiškos: Tyrimai, plėtros bandymai, tam tikra gamybos stebėsena
2. FM/AM radijo telemetrija
- Principas: Besisukantis siųstuvas transliuoja FM arba AM moduliuotus signalus
- Kanalai: 1–16 kanalų tipiškas
- Pralaidumas: Nuolatinė dažnis iki 100 kHz vienam kanalui
- Privalumai: Nėra kontakto, nėra susidėvėjimo
- Apribojimai: Didelės galios, riboti kanalai, galimi trukdžiai
3. Skaitmeninė belaidė telemetrija (moderni)
- Principas: Skaitmeninis kodavimas, „WiFi“, „Bluetooth“ arba patentuoti protokolai
- Kanalai: Daug kanalų multipleksuota
- Pralaidumas: Priklauso nuo duomenų perdavimo spartos
- Privalumai: Lankstus, tvirtas, klaidų taisymas
- Galia: Žemesnis nei analoginis FM, užtikrinantis tokį patį našumą
- Tendencijos: Tampa standartu naujoms sistemoms
4. Optinė telemetrija
- Duomenys perduodami moduliuota šviesa (IR arba matoma)
- Didelio pralaidumo potencialas
- Atsparus radijo dažnių trukdžiams
- Reikalavimas, kad būtų užtikrintas tiesioginis matomumas
- Specializuotos programos
Paraiškos
Sukamosios vibracijos matavimas
- Įtempio matuokliai ant veleno, matuojantys šlyties įtempį
- Tiesioginis matavimas neįmanomas be telemetrijos
- Svarbu varikliu varomai įrangai
- Patvirtina torsijos analizės modelius
Ašmenų įtempio matavimas
- Turbinos arba kompresoriaus menčių įtempimo matuokliai
- Matuoja faktinį darbinį įtempį
- Kūrimo testavimas ir trikčių šalinimas
- Patvirtina peilio galiuko laikas matavimai
Rotoriaus temperatūra
- Termoelementai ant rotoriaus apvijų arba komponentų
- Stebi šilumines sąlygas
- Perkaitimo aptikimas
- Aušinimo sistemos efektyvumas
Veleno vibracija
- Akselerometrai, sumontuoti tiesiai ant veleno
- Tikroji rotoriaus vibracija, palyginti su guolio korpusu
- Tyrimai ir specialus trikčių šalinimas
Maitinimo metodai
Baterijos
- Pirminės baterijos (įprastai 1–5 metai)
- Įkraunamos baterijos
- Paprasčiausias, bet ribotas gyvenimas
- Pakeitimas techninės priežiūros sutrikimų metu
Slydimo žiedo galia
- Galia perduodama per slydimo žiedus
- Neribotas veikimo laikas
- Reikalingas slydimo žiedo surinkimas
- Bendra su slydimo žiedų duomenų telemetrija
Indukcinis sujungimas
- Belaidis energijos perdavimas per oro tarpą
- Besisukanti ritė sugeria energiją iš stacionarios ritės
- Nėra kontakto, nėra susidėvėjimo
- Ribota galia (paprastai < 10 W)
Energijos surinkimas
- Derliaus vibracijos energija (pjezoelektrinė)
- Terminiai gradientai (termoelektriniai)
- Papildo arba pakeičia baterijas
- Įgalina autonominį veikimą
Iššūkiai
Besisukanti aplinka
- Išcentrinės jėgos, veikiančios elektroniką
- Temperatūros ciklai
- Pačių komponentų vibracija
- Alyvos rūkas, užterštumas
Sistemos sudėtingumas
- Besisukantys ir stacionarūs komponentai
- Sinchronizavimas ir laiko nustatymas
- Kalibravimo iššūkiai
- Didesnė kaina nei stacionarus jutiklis
Priežiūra
- Baterijos keitimas
- Jutiklių / elektronikos gedimai
- Norint pasiekti, reikia išjungti įrenginį
- Reikalingi atsarginiai moduliai
Šiuolaikiniai pokyčiai
MEMS ir miniatiūrizacija
- Mažesnė, lengvesnė elektronika
- Mažesnis energijos suvartojimas
- Atsparesnis smūgiams / vibracijai
- Įgalina naujas programas
Skaitmeninis signalų apdorojimas
- Apdorojimas ant besisukančios platformos
- Perduoti rezultatus (FFT), o ne neapdorotus duomenis
- Sumažina pralaidumą ir energijos poreikius
Standartizacija
- Pramoniniai belaidžio ryšio standartai (WirelessHART, ISA100)
- Sąveikumo gerinimas
- Mažesnės išlaidos dėl mastelio keitimo
Telemetrija leidžia matuoti besisukančių komponentų vibraciją ir būklę, kurių negali pasiekti stacionarūs jutikliai, suteikdama prieigą prie svarbių parametrų, tokių kaip veleno sukimo įtempis, menčių deformacija ir rotoriaus temperatūra. Nors sudėtingos ir brangios, telemetrijos sistemos suteikia unikalias matavimo galimybes, būtinas specializuotoms turbinų mašinų kūrimo, sukimo analizės ir pažangios rotorių dinamikos charakterizavimo reikmėms.