帳號:
密碼:
CTIMES / 文章 /   
用於設備狀態監控系統的感測技術
 

【作者: 國家儀器/小樵】   2016年03月17日 星期四

瀏覽人次:【19585】
  


通常來說,我們通過評估設備的關鍵性和可靠性來確定重要設備和常見的故障模式。選定好設備和故障模式後,就可以確定感測器來監控設備的特定元件,以判斷元件是否出現健康退化以及選定的故障模式是否出現。


用於狀態監控應用的測量技術和感測器

許多感測器可用於探測設備元件的變化。振動感測器是監控旋轉機械的最常用感測器;它們的優點在於能夠在故障發生前兩個月左右感測到設備元件的機械性能退化。其它設備狀態監控感測技術,包括電機電流、機油分析、熱成像、動態壓力以及速度等工作狀態感測器(參見圖1、圖2)。



圖1 : 設備原件的性能退化
圖1 : 設備原件的性能退化

表1列出了用於狀態監控的感測器類型及一些廠商。


表1 測量、感測器、頻率、信號調理和廠商

測量

感測器

頻率範圍

可能的信號調理需求

廠商

振動

加速度計

>100 Hz

IEPE
交流/直流耦合
±24 V輸入或交流耦合
抗混疊濾波器

IMI Sensors
Connection Technology Corporation
Endevco/Wilcoxon

振動

速度

>20 Hz to <2 kHz

IEPE
交流/直流耦合
±24 V輸入或交流耦合
抗混疊濾波器

IMI Sensors
Connection Technology Corporation
Endevco/Wilcoxon

振動

接近式探針(位移)

<300 Hz

調製/解調抗混疊濾波器
±30 V輸入範圍

Connection Technology Corporation

速度

接近式探針

<300 Hz

調製/解調抗混疊濾波器
±30 V輸入範圍

Connection Technology Corporation

速度

磁效應零速度感測器

高達15 kHz

24 V直流電源
±20 V

Honeywell
SPECTEC

電機電流

電流分流器
電流鉗

高達50 kHz

±333 mV或±5 V

Magnelab

溫度

RTD
熱電偶

高達10 Hz

雜訊抑制、激勵、冷端補償

NI

溫度

紅外線相機

每秒多幀

基於乙太網的GigE Vision連接

FLIR Systems

溫度

動態壓力

>100 Hz

交流/直流耦合
IEPE(部分模型)
±24 V輸入或交流耦合
抗混疊濾波器

Endevco
PCB
Kulite
Kistler

機油品質
油珠粒徑

黏度
污染
微粒

高達10 Hz

mA電流輸入
±10 V輸入
50/60 Hz雜訊抑制

Kittiwake
Honeywell
HYDAC
Poseidon Systems

高頻“雜訊”

超聲感測器

>20 kHz

交流/直流耦合
±24 V輸入範圍
抗混疊濾波器

UE Systems



每種感測器均可用於監控旋轉機械設備內部機械和電子部件的性能退化。


1.振動感測器用於檢測滾子軸承的磨損、齒輪箱的磨損、軸傾斜、失衡和機械鬆動。


2.速度感測器與振動感測器結合可將振動與轉速和軸角位置相關聯。


3.電動電流感測器通常安裝在電機控制中心。這些感測器可用於檢測轉子偏心、繞組鬆動、轉子條退化和電力供應不平衡。


4.動態壓力感測器可用於測量燃燒動力學、流動湍流度和氣穴現象。


5.溫度感測器通常用於感測摩擦引起的熱量。它們經常與振動感測器搭配使用,結合振動情況來探測健康退化。


6.熱成像可檢測相機視場範圍內的數百個溫度點。


7.超聲波感測器可以檢測電氣問題,包括電暈、電弧和漏電痕跡。 它們也可以用於檢測滾子軸承磨損的早期跡象。


8.機油感測器可以檢測軸承和齒輪的磨屑。這些感測器還可檢測會降低機油潤滑作用的污染物。


確定設備、故障模式和感測器後,接下來就是選擇用於數位化感測器的測量硬體。測量硬體的選擇取決於感測器特性,包括頻率範圍、電壓範圍和信號調理需求。


根據頻率範圍可以選擇兩種類型的感測器:靜態和動態。動態感測器可測量遠高於2赫茲的頻率範圍。例如,一個典型加速度計的頻率範圍為1 Hz或2 Hz至15 kHz或20 kHz。超聲波感測器的頻率範圍最高可達100 kHz或以上,其中外差輸出範圍為幾百赫茲到40 kHz。相反,靜態感測器能夠以1 Hz到10 Hz或20 Hz的速率將所監控的物理參數轉換成電信號。


其它兩個感測器特性是電壓範圍和信號調理需求。有些感測器可生成高達30 V的電壓,而有些感測器生成的電壓可能只有幾毫伏。一些感測器需要IEPE電源等感測器電源,而其他感測器可能需要冷端補償。表1列出了每種測量和感測器的常見信號調理需求。


使用模組化軟硬體支援下一代設備監控感測作業

近年來逐步躍居主流的是可於線上遠端監控、與企業IT系統結合的智慧監控解決方案。因此一些開放式的線上狀態監控的軟硬體解決方案如NI InsightCM Enterprise等則因應而生,其具有可擷取動態和靜態資料、分析波形資料、視覺化原始資料和結果、產生和管理警示、管理資料、配置和監控節點、與現有IT設備整合等優勢,可協助企業監控更多設備與資產、滿足多變的維護需求,並整合至商務營運程序,而更具成本效益與彈性。


其中,感測器整合是狀態監控解決方案的第一步,如以NI InsightCM Enterprise解決方案為例,其納入多種狀態指標與感測器量測功能,提高機台故障的診斷準確度,有助於擷取並分析動態感測資料含振動、速度和速率,及靜態程序資料如壓力、溫度、電壓和電流;還可搭配專業感測器如超音波,執行熱寫法、監視成像與量測作業。動態輸入模組NI9232可獲得動態輸入,用於數位化的速度、速度、位移和速度感測器的感測器輸出,以及電流鉗、動態壓力和超聲波感測器的外差輸出。同時考量到監控項目的多變性與擴充性,設備監控系統的建構人員可使用多達24個通道的CMS-9068狀態監控系統,其設備節點可通過使用多個NI9232模組在單個主機殼中實現,因此使用者可以根據實際需求搭配熱電偶模組、RTD模組、隔離電壓輸入模組、觸點閉合監控模組等。熱電偶模組提供冷端補償和可選的雜訊抑制、RTD模組提供感測器激勵和可選的雜訊抑制、數位輸入模組可監控機器或程序控制中的觸點閉合、而NI 9219模組具有獨立的通道配置,適用於各種靜態輸入模組。


以上提到的技術與解決方案,已在台灣中國鋼鐵的線上監診系統、韓國SM Instruments風電場的風機狀態監控、與美國Duke Energy多個發電廠實現;用平台式的概念來簡化數千種感測器的設定與量測作業,已可預見會是明日設備監測感測技術的主流趨勢。(參見圖2)



圖2 : 智能設備監測維護系統
圖2 : 智能設備監測維護系統
相關文章
智慧物聯網趨勢已成 台灣應發揮優勢掌握利基市場
5G服務加緊腳步 毫米波頻段競賽越演越烈
網路邊緣之嵌入式視覺處理:Crosslink-NX
智慧溫室種期最佳化管理系統
企業專網加速成型 開啟5G新興應用領域
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新聞
» 醫護需求超前部署 台灣首台醫療級呼吸器原型機現形
» 工研院攜手北醫附醫 打造零接觸式防疫科技平台
» 第12屆「國研盃i-ONE儀器科技創新獎」強力徵件中
» 新一代紅外線熱像儀可即時動態偵測
» 5G行動網路創新 安裝與維護測量解決方案為第一要務
  相關產品
» Hyperstone推出低功耗SSD控制器 X1支持可靠的3D閃存
» 是德科技全新 PathWave方案加速產品開發工作流程案
» Infortrend EonServ 7000系列機種:Milestone 認表現最佳的伺服器
» 技嘉推出新AORUS RGB系列機種
» Infortrend全快閃儲存陣列機種—實現更加彈性的 VDI 部署

AD


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2020 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29號11樓 / 電話 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw