ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการวัดระยะไกลในการวัดการสั่นสะเทือน
คำจำกัดความ: Telemetry คืออะไร?
การวัดระยะไกล คือเทคโนโลยีสำหรับการส่งข้อมูลการวัดจากสถานที่ห่างไกลหรือสถานที่เข้าถึงยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากชิ้นส่วนที่หมุนได้ ไปยังอุปกรณ์บันทึกและวิเคราะห์แบบคงที่ ในบริบทของเครื่องจักรที่หมุนได้ การวัดระยะไกลช่วยให้สามารถวัดค่าบนเพลา โรเตอร์ และใบพัดได้ในกรณีที่ไม่สามารถเชื่อมต่อสายโดยตรงได้เนื่องจากการหมุน ระบบต่างๆ ประกอบด้วยเซ็นเซอร์บนชิ้นส่วนที่หมุนได้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบหมุนสำหรับปรับสภาพและส่งสัญญาณ แหล่งจ่ายไฟแบบหมุน และตัวรับสัญญาณแบบคงที่ที่บันทึกข้อมูลที่ส่งมา.
การวัดระยะไกลเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวัดเฉพาะทาง เช่น ความเครียดของเพลา (ความเค้นบิด) การสั่นสะเทือนของใบพัดพร้อมเกจวัดความเครียด อุณหภูมิโรเตอร์ และพารามิเตอร์ใดๆ ที่ต้องใช้ชิ้นส่วนตรวจจับที่ติดตั้งบนชิ้นส่วนหมุน แม้จะซับซ้อนและมีราคาแพง แต่การวัดระยะไกลก็ให้ความสามารถในการวัดที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวที่เซ็นเซอร์แบบคงที่ไม่สามารถวัดได้.
ประเภทของระบบโทรมาตร
1. การวัดระยะไกลด้วยแหวนสลิป
เก่าแก่ที่สุดและเชื่อถือได้ที่สุด:
- หลักการ: วงแหวนหมุนที่เชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ แปรงคงที่รับสัญญาณ
- ช่องทาง: เป็นไปได้หลายช่อง (โดยทั่วไป 4-64 ช่อง)
- แบนด์วิดท์: DC ถึง MHz (ดีเยี่ยม)
- ความน่าเชื่อถือ: เทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว
- ข้อจำกัด: แปรงสึกหรอ เสียงจากการสัมผัส ข้อจำกัดความเร็ว
- Applications: การวิจัย การพัฒนา การทดสอบ การติดตามการผลิตบางส่วน
2. การวัดและส่งสัญญาณวิทยุ FM/AM
- หลักการ: เครื่องส่งสัญญาณแบบหมุนจะส่งสัญญาณที่ปรับความถี่ FM หรือ AM
- ช่องทาง: 1-16 ช่องโดยทั่วไป
- แบนด์วิดท์: DC ถึง 100 kHz ต่อช่อง
- ข้อดี: ไม่ต้องสัมผัส ไม่ต้องสวมใส่
- ข้อจำกัด: ความต้องการพลังงานสูง ช่องสัญญาณจำกัด และอาจเกิดการรบกวน
3. การวัดระยะไกลแบบไร้สายแบบดิจิทัล (สมัยใหม่)
- หลักการ: การเข้ารหัสแบบดิจิทัล, WiFi, Bluetooth หรือโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์
- ช่องทาง: หลายช่องสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์
- แบนด์วิดท์: ขึ้นอยู่กับอัตราข้อมูล
- ข้อดี: ยืดหยุ่น แข็งแกร่ง แก้ไขข้อผิดพลาด
- พลัง: ต่ำกว่า FM แบบอนาล็อกเพื่อประสิทธิภาพที่เทียบเท่า
- กำลังเป็นที่นิยม: การเป็นมาตรฐานสำหรับระบบใหม่
4. การวัดระยะไกลด้วยแสง
- ข้อมูลที่ส่งผ่านแสงที่ปรับ (IR หรือแสงที่มองเห็นได้)
- ศักยภาพแบนด์วิดท์สูง
- ทนทานต่อการรบกวน RF
- ข้อกำหนดด้านการมองเห็น
- การใช้งานเฉพาะทาง
แอปพลิเคชั่น
การวัดการสั่นสะเทือนแบบบิด
- เกจวัดความเครียดบนเพลาวัดแรงเฉือน
- การวัดโดยตรงเป็นไปไม่ได้หากไม่มีการวัดจากระยะไกล
- สำคัญสำหรับอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์
- ตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองการวิเคราะห์แรงบิด
การวัดความเครียดของใบมีด
- เกจวัดความเครียดบนใบพัดกังหันหรือใบพัดคอมเพรสเซอร์
- วัดความเครียดจากการทำงานจริง
- การทดสอบการพัฒนาและการแก้ไขปัญหา
- ตรวจสอบแล้ว จังหวะปลายใบมีด การวัด
อุณหภูมิโรเตอร์
- เทอร์โมคัปเปิลบนขดลวดโรเตอร์หรือส่วนประกอบ
- ตรวจสอบสภาพความร้อน
- การตรวจจับความร้อนสูงเกินไป
- ประสิทธิภาพของระบบระบายความร้อน
การสั่นสะเทือนของเพลา
- เครื่องวัดความเร่งติดตั้งโดยตรงบนเพลา
- การสั่นสะเทือนของโรเตอร์จริงเทียบกับตัวเรือนลูกปืน
- การวิจัยและการแก้ไขปัญหาเฉพาะทาง
วิธีการจ่ายไฟ
แบตเตอรี่
- แบตเตอรี่หลัก (โดยทั่วไป 1-5 ปี)
- แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้
- ชีวิตที่เรียบง่ายแต่จำกัด
- การเปลี่ยนทดแทนระหว่างช่วงหยุดซ่อมบำรุง
พลังของแหวนสลิป
- กำลังที่ถ่ายโอนผ่านแหวนสลิป
- ระยะเวลาดำเนินการไม่จำกัด
- ต้องใช้ชุดประกอบแหวนสลิป
- ใช้ร่วมกับข้อมูลโทรมาตรแบบสลิปริง
การเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำ
- การถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สายผ่านช่องว่างอากาศ
- ขดลวดหมุนจะรับพลังงานจากขดลวดคงที่
- ไม่ต้องสัมผัส ไม่ต้องสวมใส่
- กำลังไฟจำกัด (โดยทั่วไป < 10 วัตต์)
การเก็บเกี่ยวพลังงาน
- เก็บเกี่ยวพลังงานการสั่นสะเทือน (เพียโซอิเล็กทริก)
- การไล่ระดับความร้อน (เทอร์โมอิเล็กทริก)
- เสริมหรือเปลี่ยนแบตเตอรี่
- เปิดใช้งานการดำเนินการอัตโนมัติ
ความท้าทาย
สภาพแวดล้อมแบบหมุนเวียน
- แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
- การหมุนเวียนอุณหภูมิ
- การสั่นสะเทือนของส่วนประกอบต่างๆ
- ละอองน้ำมันปนเปื้อน
ความซับซ้อนของระบบ
- ส่วนประกอบที่หมุนและคงที่
- การซิงโครไนซ์และการกำหนดเวลา
- ความท้าทายในการสอบเทียบ
- ต้นทุนสูงกว่าการตรวจจับแบบคงที่
การซ่อมบำรุง
- การเปลี่ยนแบตเตอรี่
- ความล้มเหลวของเซ็นเซอร์/อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
- ต้องปิดเครื่องก่อนจึงจะเข้าถึงได้
- จำเป็นต้องมีโมดูลสำรอง
การพัฒนาที่ทันสมัย
MEMS และการย่อส่วน
- อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและเบากว่า
- การใช้พลังงานต่ำลง
- ทนทานต่อแรงกระแทก/แรงสั่นสะเทือนมากขึ้น
- เปิดใช้งานแอปพลิเคชันใหม่
การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล
- การประมวลผลบนแพลตฟอร์มหมุน
- ส่งผล (FFT) ไม่ใช่ข้อมูลดิบ
- ลดแบนด์วิดท์และความต้องการพลังงาน
การสร้างมาตรฐาน
- มาตรฐานไร้สายอุตสาหกรรม (WirelessHART, ISA100)
- การปรับปรุงการทำงานร่วมกัน
- ลดต้นทุนจากขนาด
ระบบโทรมาตรช่วยให้สามารถวัดการสั่นสะเทือนและสภาพของชิ้นส่วนหมุนที่เซ็นเซอร์แบบคงที่เข้าถึงไม่ได้ ทำให้สามารถเข้าถึงพารามิเตอร์สำคัญต่างๆ เช่น ความเค้นบิดของเพลา ความเครียดของใบพัด และอุณหภูมิของโรเตอร์ แม้จะซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง แต่ระบบโทรมาตรก็มอบความสามารถในการวัดที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานเฉพาะด้านในการพัฒนาเครื่องจักรเทอร์โบ การวิเคราะห์แรงบิด และการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของโรเตอร์แบบไดนามิกขั้นสูง.