Giám sát tình trạng máy móc: Cảm biến nhiệt độ phát hiện lỗi sớm

Mọi máy móc trong nhà máy đều đã cho bạn biết cảm giác của nó. Vòng bi chạy ấm hơn vài độ so với tháng trước, thùng dầu hộp số tăng nhanh hơn nhiệt độ môi trường, cuộn dây động cơ nóng lên khi tải: đây là những tín hiệu yên lặng và chúng thường xuất hiện rõ ràng trước khi xảy ra sự cố. Giám sát tình trạng của máy móc chỉ đơn giản là thực hành cố ý lắng nghe những tín hiệu đó, thay vì chờ đợi lỗi tự thông báo.

Bởi vì xưởng của chúng tôi xây dựng cảm biến nhiệt độ và các công cụ điều khiển, chúng tôi dành nhiều thời gian để suy nghĩ về lớp đầu tiên của chuỗi. Đây là cách nhiệt độ phù hợp với một chương trình giám sát hiện đại, nơi chứa các cảm biến và cách giữ cho dữ liệu đủ tin cậy để hành động.

Giám sát tình trạng của máy móc thực sự bao gồm những gì

Giám sát tình trạng là quá trình thu thập và phân tích dữ liệu từ thiết bị khi thiết bị đang hoạt động bình thường để đánh giá tình trạng của thiết bị. Không có gì bị phá bỏ, không có gì bị dừng lại. Các phép đo được thực hiện liên tục hoặc theo từng khoảng thời gian, so sánh với trạng thái tốt đã biết và được sử dụng để quyết định xem có cần can thiệp hay không.

Nó giúp tách chiến lược khỏi lớp cảm biến hỗ trợ nó:

• Bảo trì khắc phục: chạy cho đến khi có lỗi gì đó thì sửa chữa.
• Bảo trì phòng ngừa: bảo trì theo lịch hoặc lịch chạy theo giờ, cho dù máy có cần hay không.
• Bảo trì dựa trên điều kiện: chỉ hành động khi giá trị đo được vượt qua ngưỡng xác định.
• Bảo trì dự đoán: xu hướng dữ liệu và dự báo khi đạt đến ngưỡng đó.

Giám sát tình trạng là lớp cảm biến và phân tích bên dưới tất cả những lớp này. Nó không thay thế chiến lược bảo trì; nó mang lại cho người ta một cái gì đó thực tế để đứng vững.

Tại sao nhiệt độ thường là cảm biến đầu tiên được cài đặt

Hầu hết các vấn đề cơ học đều biểu hiện dưới dạng nhiệt. Vòng bi mòn làm tăng ma sát. Sự lệch tâm tải một đầu của trục. Chất bôi trơn bị hỏng và ngừng mang tải. Cách điện giảm và điện trở tăng. Thiết bị xử lý bị quá tải hoặc bị tắc nghẽn. Trong mọi trường hợp đó, năng lượng được chuyển hóa thành nhiệt ở đâu đó và lượng nhiệt đó có thể đo được từ bên ngoài vỏ.

Cảm biến nhiệt độ cũng là kỹ thuật dễ dàng nhất để trang bị thêm. Đầu dò bề mặt, cảm biến từ tính hoặc RTD có ren có thể được lắp trên máy hiện có mà không cần thiết kế lại và một điểm đo duy nhất sẽ không tốn kém so với một kênh rung hoàn chỉnh. Chi phí đầu vào thấp đó là lý do tại sao giám sát nhiệt độ thường là nơi bắt đầu chương trình giám sát tình trạng đầu tiên.

Bản thân nó không phải là một bức tranh hoàn chỉnh. Lỗi ổ trục đang phát triển thường có thể nhìn thấy được trong dữ liệu rung động trước khi nó xuất hiện khi nhiệt độ tăng lên, vì nhiệt cần thời gian để hình thành. Được sử dụng cùng nhau, độ rung và nhiệt độ che phủ tốt các điểm mù của nhau.

So sánh các kỹ thuật giám sát tình trạng chính

Không có kỹ thuật nào nắm bắt được mọi thứ. Hầu hết các chương trình thành công đều kết hợp hai hoặc ba chương trình, được chọn tùy theo nội dung và các dạng lỗi quan trọng đối với nó.

Giám sát nhiệt độ trong thực tế

Nơi cảm biến nhiệt độ giành được vị trí của họ

Những điểm cần đo là những điểm mà nhiệt xuất hiện đầu tiên hoặc khi hậu quả của việc quá nhiệt là nghiêm trọng:

• Cuộn dây động cơ và tấm chắn cuối, nơi tuổi thọ cách điện giảm nhanh chóng với mọi mức độ tăng thêm.
• Vỏ ổ trục trên máy bơm, quạt, máy thổi và băng tải.
• Bể chứa dầu hộp số, nơi nhiệt độ dầu theo dõi tình trạng tải và bôi trơn.
• Đường xả của máy nén và ống xả.
• Khu lò nung, lò nung, buồng xử lý nhiệt và dây chuyền gia công nhôm.
• Xử lý đường ống và bồn chứa trong sản xuất hóa chất, hóa dầu và thực phẩm.
• Tủ điều khiển và phòng máy biến áp, nơi mà tốc độ tăng chậm thường báo trước sự cố.

Lựa chọn giữa RTD và cặp nhiệt điện

Đây là hai dòng cảm biến mà chúng tôi xây dựng hàng ngày và sự lựa chọn thường phụ thuộc vào phạm vi nhiệt độ, kỳ vọng về độ chính xác và mức độ khắc nghiệt của môi trường.

Dưới khoảng 400 C, nơi mà điểm giám sát cần phải duy trì độ tin cậy trong nhiều năm, máy dò kháng bạch kim thường là câu trả lời tốt hơn. RTD không gỉ Loại A 316, chẳng hạn như thiết bị PT100 mà chúng tôi cung cấp cho động cơ và máy bơm, giữ hiệu chuẩn tốt và tạo ra tín hiệu tuyến tính rõ ràng, dễ theo xu hướng.

Đầu dò nhiệt kế RTD loại A WZPK Series Pt100 Đối với các điểm công nghiệp có nhiệt độ thấp hơn dưới 400°C, đầu dò SS316 Pt100 Loại A này hỗ trợ giám sát tuyến tính, ổn định trên -200 đến 450°C. Xem sản phẩm →

Trên phạm vi đó, cặp nhiệt điện sẽ tiếp quản. Chúng chắc chắn, rẻ tiền và có khả năng chịu rung động cũng như chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại, đó là lý do tại sao chúng chiếm ưu thế trong các ứng dụng lò nung, lò nung và ống xả. Đối với điểm lò công nghiệp 1200 C, đầu dò loại K có vỏ bọc bằng thép không gỉ và mặt bích lắp phù hợp là điểm khởi đầu thực tế.

Cảm biến cặp nhiệt điện loại K bằng thép không gỉ nhiệt độ cao Đối với các điểm lò nung, lò nung và khí thải trên phạm vi RTD, đầu dò loại K bằng thép không gỉ này đáp ứng các ứng dụng cặp nhiệt điện 1200°C. Xem sản phẩm →

Hai chi tiết quan trọng hơn bảng dữ liệu. Đầu tiên, hãy khớp giá đỡ với bề mặt: cảm biến không tiếp xúc chắc chắn với vỏ ổ trục sẽ đọc nhiệt độ không khí chứ không phải nhiệt độ kim loại. Thứ hai, hãy làm vật liệu vỏ bọc phù hợp với môi trường vì sự ăn mòn sẽ phá hủy nhiều cảm biến hơn là quá nhiệt.

Giữ tín hiệu trung thực giữa máy và hệ thống giám sát

Một cảm biến tốt vẫn có thể tạo ra những dữ liệu vô dụng. Dây cáp dài chạy gây nhiễu điện từ bộ truyền động và công tắc tơ. Dây nối dài cặp nhiệt điện không đúng loại sẽ gây ra lỗi riêng ở mỗi lần kết nối. Nền tảng kém tạo ra các vòng lặp hiển thị dưới dạng dao động chậm trong xu hướng và dao động chậm trông giống hệt như một vấn đề về quy trình.

Các câu trả lời thông thường rất đơn giản: sử dụng dây bù hoặc dây nối dài chính xác cho cặp nhiệt điện, giữ cáp tín hiệu cách xa cáp nguồn, nối đất tấm chắn ở một đầu và chuyển tín hiệu thô thành vòng dòng điện mạnh gần máy. Bộ truyền nhiệt độ thực hiện quá trình chuyển đổi đó, lấy tín hiệu cặp nhiệt điện hoặc RTD mức thấp và cung cấp đầu ra ổn định 4 đến 20 mA có thể truyền đi hàng trăm mét tới PLC hoặc DCS mà không bị suy giảm.

Máy phát nhiệt độ hai dây tích hợp cách ly hoàn toàn Chuyển đổi tín hiệu RTD hoặc cặp nhiệt điện thành vòng lặp 4–20 mA ổn định, với cách ly 3,75 kV và các tùy chọn HART/PROFIBUS-PA. Xem sản phẩm →

Sự cách ly hoàn toàn giữa đầu vào và đầu ra đáng giá với chi phí bổ sung nhỏ trong việc giám sát lắp đặt vì nó loại bỏ hoàn toàn vấn đề vòng lặp nối đất thay vì giảm bớt nó.

Từ việc đọc đến quyết định bảo trì

Dữ liệu trở nên hữu ích khi ai đó biết bình thường trông như thế nào. Điều đó có nghĩa là ghi lại đường cơ sở trong quá trình hoạt động ổn định, ở tải đã biết, ở nhiệt độ môi trường đã biết. Nếu không có đường cơ sở thì giới hạn cảnh báo chỉ là phỏng đoán.

Khi có đường cơ sở, có ba điều đáng xem:

• Giá trị tuyệt đối, so với giới hạn của nhà sản xuất hoặc quy trình.
• Độ lệch so với đường cơ sở cho cùng điều kiện vận hành đó.
• Tốc độ thay đổi, thường quan trọng hơn bản thân giá trị, vì tốc độ tăng nhanh cho thấy một vấn đề đang diễn ra.

Từ đó, các ngưỡng có thể được thiết lập với ý nghĩa thực sự: mức cảnh báo kích hoạt kiểm tra và mức ngắt để bảo vệ máy. Cấp độ thứ hai đó là nơi sử dụng các thiết bị điều khiển. Bộ điều khiển nhiệt độ PID có đầu ra rơle hoặc analog có thể tác động trực tiếp đến phép đo, đóng van, cắt lò sưởi hoặc phát tín hiệu cảnh báo mà không cần đợi con người chú ý đến màn hình.

Trình tự thực hành cho chương trình đầu tiên

1. Xây dựng danh sách đăng ký thiết bị và xếp hạng từng tài sản theo mức độ quan trọng để nỗ lực có thể được thực hiện khi thất bại gây tổn hại nhiều nhất.
2. Ghi lại số đọc cơ bản trong điều kiện hoạt động bình thường, ổn định.
3. Xác định các dạng lỗi quan trọng đối với từng nội dung và chọn các kỹ thuật có thể phát hiện chúng.
4. Chọn phần cứng cảm biến theo phạm vi, môi trường, cách lắp đặt và độ chính xác cần thiết chứ không chỉ theo giá cả.
5. Lắp đặt các cảm biến có tiếp xúc nhiệt chắc chắn và ghi lại chính xác vị trí của từng cảm biến.
6. Thu thập và xu hướng dữ liệu một cách nhất quán, với cùng mức tải và điều kiện môi trường xung quanh nếu có thể.
7. Xác định ngưỡng cảnh báo và ngưỡng chuyến đi, đồng thời viết ra mỗi ngưỡng sẽ kích hoạt những gì.
8. Xem xét kết quả định kỳ và tinh chỉnh các ngưỡng khi tích lũy kinh nghiệm thực tế.

Thứ tự quan trọng. Các nhà máy mua cảm biến trước khi xác định các dạng lỗi thường có dữ liệu không ai sử dụng.

Các ngành cần theo dõi nhiệt độ

Giá trị của việc giám sát tình trạng là cao nhất khi việc dừng xe ngoài kế hoạch gây tốn kém hoặc khi quá nhiệt gây ra rủi ro về an toàn. Các nhà máy hóa dầu và hóa chất giám sát nhiệt độ lò phản ứng và dây chuyền vì những sai lệch sẽ ảnh hưởng đến cả chất lượng sản phẩm và độ an toàn của quy trình. Việc lắp đặt khí đốt tự nhiên theo dõi nhiệt độ máy nén và máy sưởi ở những địa điểm xa, không có người giám sát. Máy móc thực phẩm cần nhiệt độ lặp lại vì lý do chất lượng và vệ sinh, đồng thời các thiết bị phân tích phụ thuộc vào nhiệt độ bên trong ổn định để có kết quả chính xác.

Bạn có thể thấy các lĩnh vực chúng tôi thường xuyên cung cấp trên trang ứng dụng công nghiệp , cùng với đó là cách bố trí cảm biến phù hợp với từng người.

Sử dụng đúng lớp cảm biến ngay lần đầu tiên

Việc giám sát tình trạng máy móc hiếm khi bị giới hạn bởi phần mềm. Phần khó khăn là tạo ra một phép đo mà bạn có thể tin cậy trong nhiều năm trong môi trường nóng, rung, đôi khi bị ăn mòn. Điều đó phụ thuộc vào việc chọn đúng phần tử cảm biến, lắp đặt nó đúng cách và bảo vệ tín hiệu trên đường tới hệ thống điều khiển.

Nếu bạn đang lên kế hoạch lắp đặt thiết bị giám sát hoặc thay thế các cảm biến được chứng minh là không đáng tin cậy, nhóm của chúng tôi rất sẵn lòng cùng bạn xem xét các điểm đo và đề xuất cách sắp xếp thiết thực. bạn có thể liên hệ với chúng tôi tại đây và chúng tôi sẽ giúp bạn kết hợp cặp nhiệt điện, RTD, bộ truyền và bộ điều khiển với các máy cụ thể mà bạn cần xem.