Monitorizarea stării utilajelor: senzori de temperatură care detectează defecțiunile devreme

Fiecare mașină de pe podeaua fabricii vă spune deja cum se simte. Un rulment care rulează cu câteva grade mai cald decât luna trecută, o carter de ulei de cutie de viteze care urcă mai repede decât temperatura ambiantă, o înfășurare a motorului care se încălzește sub sarcină: acestea sunt semnale silențioase și, de obicei, apar cu mult înainte de o avarie. Monitorizarea stării mașinilor este pur și simplu practica de a asculta acele semnale intenționat, în loc să aștepte ca un eșec să se anunțe.

Pentru că propriul nostru atelier construiește senzori de temperatură și instrumentele de control, petrecem mult timp gândindu-ne la primul strat al lanțului. Iată cum se încadrează temperatura într-un program modern de monitorizare, unde aparțin senzorii și cum să păstrați datele suficient de demne de încredere pentru a acționa.

Ce acoperă de fapt monitorizarea stării utilajelor

Monitorizarea stării este procesul de colectare și analiză a datelor de la echipament în timp ce acesta funcționează normal, pentru a-și judeca starea de sănătate. Nimic nu este demontat, nimic nu este oprit. Măsurătorile sunt efectuate continuu sau la intervale, comparate cu o stare bună cunoscută și utilizate pentru a decide dacă este necesară intervenția.

Ajută la separarea strategiei de stratul de detectare care o susține:

• Întreținere corectivă: rulați până când ceva se sparge, apoi reparați-l.
• Întreținere preventivă: service pe un calendar sau program de ore de funcționare, indiferent dacă mașina are nevoie sau nu.
• Întreținere bazată pe condiții: acționați numai atunci când o valoare măsurată depășește un prag definit.
• Întreținere predictivă: tendința datelor și prognoza când va fi atins acel prag.

Monitorizarea condiției este stratul de detectare și analiză de sub toate acestea. Nu înlocuiește o strategie de întreținere; dă cuiva ceva concret pe care să stea.

De ce temperatura este adesea primul senzor instalat

Majoritatea problemelor mecanice se anunță ca căldură. Uzura rulmentului crește frecarea. Nealinierea încarcă un capăt al arborelui. Lubrifiantul se defectează și nu mai transportă sarcina. Izolația electrică se degradează și rezistența crește. Echipamentele de proces sunt supraîncărcate sau murdare. În fiecare dintre aceste cazuri, energia este convertită în căldură undeva, iar căldura respectivă este măsurabilă din exteriorul carcasei.

Sensarea temperaturii este, de asemenea, cea mai ușoară tehnică de modernizat. O sondă de suprafață, un senzor magnetic sau un RTD filetat pot fi montate pe o mașină existentă fără a o reproiecta, iar un singur punct de măsurare este ieftin în comparație cu un canal de vibrații complet. Acest cost scăzut de intrare este motivul pentru care monitorizarea temperaturii este de obicei locul unde începe un prim program de monitorizare a stării.

Nu este o imagine completă în sine. O defecțiune în curs de dezvoltare este adesea vizibilă în datele de vibrație înainte de a apărea ca o creștere a temperaturii, deoarece căldura are nevoie de timp pentru a se acumula. Folosite împreună, vibrațiile și temperatura acoperă bine punctele moarte ale celuilalt.

Compararea tehnicilor principale de monitorizare a stării

Nicio tehnică nu prinde totul. Cele mai multe programe de succes combină două sau trei, alese în funcție de activ și de modurile de eșec care contează pentru acesta.

Monitorizarea temperaturii în practică

Unde senzorii de temperatură își câștigă locul

Punctele care merită instrumentate sunt cele în care căldura apare prima sau în care consecința supraîncălzirii este severă:

• Înfășurările motorului și scuturile de capăt, unde durata de viață a izolației scade rapid cu fiecare grad în plus.
• Carcase de rulmenți pe pompe, ventilatoare, suflante și transportoare.
• Baie de ulei cutie de viteze, unde temperatura uleiului urmărește sarcina și starea de lubrifiere.
• Linii de refulare a compresorului și galerii de evacuare.
• Zone de cuptor, cuptoare, camere de tratament termic și linii de prelucrare a aluminiului.
• Conducte de proces și recipiente în producția chimică, petrochimică și alimentară.
• Dulapuri de control și camere de transformare, unde o creștere lentă precede adesea o defecțiune.

Alegerea între un RTD și un termocuplu

Acestea sunt cele două familii de senzori pe care le construim în fiecare zi, iar alegerea se reduce de obicei la intervalul de temperatură, așteptările de precizie și cât de dur este mediul.

Sub aproximativ 400 C, unde un punct de monitorizare trebuie să rămână credibil ani de zile, un detector de rezistență cu platină este de obicei răspunsul mai bun. Un RTD din inoxidabil clasa A 316, cum ar fi unitățile PT100 pe care le furnizăm pentru funcționarea motorului și a pompei, își menține bine calibrarea și produce un semnal curat, liniar, ușor de observat.

Seria WZPK Pt100 Sondă pentru termometru RTD clasa A Pentru punctele industriale cu temperatură mai joasă, sub 400°C, această sondă SS316 Pt100 Clasa A acceptă monitorizarea stabilă, liniară, de la -200 la 450°C. Vizualizare produs →

Peste acest interval, termocuplurile preiau controlul. Sunt robuste, ieftine și tolerante la vibrații și la ciclurile termice repetate, motiv pentru care domină aplicațiile în cuptor, cuptoare și evacuare. Pentru un punct de cuptor industrial de 1200 C, o sondă de tip K cu o manta din oțel inoxidabil și o flanșă de montare adecvată este un punct de plecare practic.

Senzor de termocuplu tip K din oțel inoxidabil la temperatură înaltă Pentru cuptor, cuptor și puncte de evacuare peste intervalul RTD, această sondă din oțel inoxidabil de tip K acoperă aplicații cu termocuplu de 1200°C. Vizualizare produs →

Două detalii contează mai mult decât fișa de date. Mai întâi, potriviți montarea la suprafață: un senzor care nu face contact solid cu carcasa rulmentului va citi temperatura aerului, nu temperatura metalului. În al doilea rând, potriviți materialul învelișului cu mediul înconjurător, deoarece coroziunea distruge mai mulți senzori decât supraîncălzirea.

Menținerea sinceră a semnalului între mașină și sistemul de monitorizare

Un senzor bun poate produce în continuare date inutile. Treptele lungi de cablu captează zgomotul electric de la unități și contactori. Prelungirea termocuplului de tip greșit introduce propria eroare la fiecare conexiune. Împământarea slabă creează bucle care apar ca oscilații lente în tendință, iar oscilațiile lente arată exact ca o problemă de proces.

Răspunsurile obișnuite sunt simple: utilizați cablul corect de compensare sau prelungire pentru termocupluri, țineți cablurile de semnal departe de cablurile de alimentare, împământați scutul la un capăt și transformați semnalul brut într-o buclă de curent robustă aproape de mașină. Un transmițător de temperatură realizează această conversie, luând un semnal de termocuplu sau RTD de nivel scăzut și oferind o ieșire stabilă de 4 până la 20 mA care poate parcurge sute de metri la un PLC sau DCS fără a se degrada.

Transmițător de temperatură integrat cu două fire cu izolare completă Convertește semnalele RTD sau termocuplu într-o buclă stabilă de 4–20 mA, cu izolație de 3,75 kV și opțiuni HART/PROFIBUS-PA. Vizualizare produs →

Izolarea completă între intrare și ieșire merită mic cost suplimentar în instalațiile de monitorizare, deoarece înlătură complet problema buclei de masă, mai degrabă decât o reduce.

De la o lectură la o decizie de întreținere

Datele devin utile atunci când cineva știe cum arată normalul. Aceasta înseamnă înregistrarea unei linii de bază în timpul funcționării stabile, la sarcină cunoscută, la o temperatură ambientală cunoscută. Fără o linie de bază, o limită de alarmă este doar o presupunere.

Odată ce există o linie de bază, trei lucruri merită urmărite:

• Valoare absolută, în comparație cu limita producătorului sau a procesului.
• Abatere de la linia de bază pentru aceeași condiție de funcționare.
• Rata de schimbare, care adesea contează mai mult decât valoarea în sine, deoarece o ascensiune rapidă indică o problemă activă.

De acolo, pot fi setate praguri cu semnificație reală: un nivel de avertizare care declanșează o inspecție și un nivel de declanșare care protejează mașina. Acest al doilea nivel este locul în care instrumentele de control intervin. Un regulator de temperatură PID cu un releu sau ieșire analogică poate acționa direct asupra măsurării, închizând o supapă, întrerupând un încălzitor sau semnalând o alarmă fără a aștepta ca un om să observe un ecran.

O secvență practică pentru un prim program

1. Construiți un registru de echipamente și clasificați fiecare activ în funcție de criticitate, astfel încât efortul să se ducă acolo unde eșecul doare cel mai mult.
2. Înregistrați citirile de referință în condiții normale de funcționare constantă.
3. Identificați modurile de defecțiune care contează pentru fiecare activ și alegeți tehnicile care le pot detecta.
4. Selectați hardware-ul de detectare în funcție de gamă, mediu, montaj și precizia necesară, nu numai după preț.
5. Instalați senzori cu contact termic solid și documentați exact unde se află fiecare.
6. Colectați și urmăriți datele în mod consecvent, cu aceeași încărcare și condiții ambientale, acolo unde este posibil.
7. Definiți praguri de avertizare și de declanșare și notați ce ar trebui să declanșeze fiecare prag.
8. Analizați periodic rezultatele și rafinați pragurile pe măsură ce se acumulează experiența reală.

Ordinea contează. Instalațiile care cumpără senzori înainte de a defini moduri de defecțiune ajung de obicei cu date pe care nimeni nu le folosește.

Industrii în care monitorizarea temperaturii are greutatea sa

Valoarea monitorizării stării este cea mai mare acolo unde o oprire neplanificată este costisitoare sau acolo unde supraîncălzirea creează un risc de siguranță. Instalațiile petrochimice și chimice monitorizează temperaturile reactoarelor și ale liniei, deoarece excursiile afectează atât calitatea produsului, cât și siguranța procesului. Instalațiile de gaze naturale urmăresc temperaturile compresoarelor și încălzitoarelor în locații îndepărtate, nesupravegheate. Mașinile alimentare au nevoie de temperaturi repetabile atât din motive de calitate, cât și din motive de igienă, iar instrumentele analitice depind de temperaturi interne stabile pentru rezultate precise.

Puteți vedea sectoarele pe care le furnizăm în mod regulat pe site-ul nostru pagina de aplicații industriale , împreună cu aranjamentele de detectare care se potrivesc fiecăruia.

Obținerea corectă a stratului senzorului de prima dată

Monitorizarea stării utilajelor este rareori limitată de software. Partea grea este să produci o măsurătoare în care poți avea încredere ani de zile într-un mediu fierbinte, vibrant, uneori coroziv. Aceasta se reduce la alegerea elementului de detectare potrivit, montarea lui corect și protejarea semnalului în drumul său către sistemul de control.

Dacă plănuiți o instalație de monitorizare sau înlocuiți senzori care s-au dovedit nesiguri, echipa noastră este bucuroasă să se uite cu dvs. la punctele de măsurare și să vă recomande un aranjament practic. Poți luați legătura cu noi aici și vă vom ajuta să potriviți termocuplurile, RTD-urile, transmițătoarele și controlerele la aparatele specifice pe care trebuie să le urmăriți.