مراقبة حالة الآلات: أجهزة استشعار درجة الحرارة التي تكتشف الأعطال مبكرًا

كل آلة على أرضية المصنع تخبرك بالفعل بما تشعر به. المحمل الذي يعمل بضع درجات أكثر دفئًا عما كان عليه في الشهر الماضي، وحوض زيت علبة التروس الذي يصعد بشكل أسرع من درجة الحرارة المحيطة، ولف المحرك الذي يسخن تحت الحمل: هذه إشارات هادئة، وعادةً ما تظهر قبل حدوث العطل بوقت طويل. إن مراقبة حالة الآلات هي ببساطة ممارسة الاستماع إلى تلك الإشارات عن قصد، بدلاً من انتظار الفشل في الإعلان عن نفسه.

لأن ورشة العمل الخاصة بنا تبني أجهزة استشعار درجة الحرارة وأدوات التحكم، نقضي الكثير من الوقت في التفكير في الطبقة الأولى من السلسلة. وإليك كيفية ملائمة درجة الحرارة لبرنامج المراقبة الحديث، ومكان استخدام أجهزة الاستشعار، وكيفية الحفاظ على البيانات جديرة بالثقة بدرجة كافية للعمل بناءً عليها.

ما الذي تغطيه عملية مراقبة حالة الآلات فعليًا؟

مراقبة الحالة هي عملية جمع وتحليل البيانات من المعدات أثناء تشغيلها بشكل طبيعي، من أجل الحكم على صحتها. لم يتم تفكيك أي شيء، ولم يتم إيقاف أي شيء. يتم أخذ القياسات بشكل مستمر أو على فترات، ومقارنتها بحالة جيدة معروفة، وتستخدم لتحديد ما إذا كانت هناك حاجة للتدخل.

يساعد على فصل الإستراتيجية عن طبقة الاستشعار التي تدعمها:

• الصيانة التصحيحية: تشغيل الشيء حتى ينكسر ثم إصلاحه.
• الصيانة الوقائية: الخدمة وفقًا للتقويم أو جدول ساعات التشغيل، سواء احتاج الجهاز إليها أم لا.
• الصيانة القائمة على الحالة: لا تعمل إلا عندما تتجاوز القيمة المقاسة حدًا محددًا.
• الصيانة التنبؤية: قم بتوجيه البيانات والتنبؤ بالوقت الذي سيتم فيه الوصول إلى هذا الحد.

مراقبة الحالة هي طبقة الاستشعار والتحليل تحت كل هذه العناصر. ولا يحل محل استراتيجية الصيانة؛ إنه يمنح المرء شيئًا واقعيًا ليقف عليه.

لماذا غالبًا ما تكون درجة الحرارة هي المستشعر الأول الذي يتم تثبيته

تعلن معظم المشاكل الميكانيكية عن نفسها على أنها حرارة. تآكل المحمل يزيد من الاحتكاك. يؤدي عدم المحاذاة إلى تحميل أحد طرفي العمود. ينهار زيت التشحيم ويتوقف عن حمل الحمولة. يتدهور العزل الكهربائي وترتفع المقاومة. يتم تحميل معدات المعالجة بشكل زائد أو تلوثها. في كل حالة من تلك الحالات، يتم تحويل الطاقة إلى حرارة في مكان ما، ويمكن قياس تلك الحرارة من خارج المسكن.

يعد استشعار درجة الحرارة أيضًا أسهل تقنية للتعديل التحديثي. يمكن تركيب مسبار سطحي أو مستشعر مغناطيسي أو RTD ملولب على جهاز موجود دون إعادة تصميمه، كما أن نقطة القياس الواحدة غير مكلفة مقارنة بقناة اهتزاز كاملة. تكلفة الدخول المنخفضة هذه هي السبب في أن مراقبة درجة الحرارة عادة ما تكون المكان الذي يبدأ فيه برنامج مراقبة الحالة الأول.

إنها ليست صورة كاملة في حد ذاتها. غالبًا ما يكون خطأ المحمل المتطور مرئيًا في بيانات الاهتزاز قبل أن يظهر كارتفاع في درجة الحرارة، لأن الحرارة تحتاج إلى وقت للتكوين. عند استخدامهما معًا، يغطي الاهتزاز ودرجة الحرارة النقاط العمياء لبعضهما البعض جيدًا.

مقارنة تقنيات مراقبة الحالة الرئيسية

لا توجد تقنية واحدة تلتقط كل شيء. تجمع معظم البرامج الناجحة بين برنامجين أو ثلاثة، يتم اختيارها وفقًا للأصول وطرق الفشل التي تهمها.

مراقبة درجة الحرارة في الممارسة العملية

حيث تأخذ أجهزة استشعار درجة الحرارة مكانها

النقاط التي تستحق القياس هي تلك التي تظهر فيها الحرارة أولاً أو حيث تكون نتيجة ارتفاع درجة الحرارة شديدة:

• ملفات المحرك والدروع الطرفية، حيث ينخفض عمر العزل بسرعة مع كل درجة إضافية.
• تحمل المساكن على المضخات والمراوح والمنافيخ والناقلات.
• أحواض زيت علبة التروس، حيث تتتبع درجة حرارة الزيت الحمل وحالة التشحيم.
• خطوط تفريغ الضاغط ومشعبات العادم.
• مناطق الأفران والأفران وغرف المعالجة الحرارية وخطوط معالجة الألومنيوم.
• معالجة الأنابيب والأوعية في إنتاج المواد الكيميائية والبتروكيميائية والغذائية.
• خزائن التحكم وغرف المحولات، حيث غالبًا ما يسبق الارتفاع البطيء حدوث خطأ.

الاختيار بين RTD والمزدوجة الحرارية

هاتان هما مجموعتا الاستشعار اللتان نبنيهما كل يوم، وعادةً ما يعود الاختيار إلى نطاق درجة الحرارة، وتوقع الدقة، ومدى قسوة البيئة.

أقل من 400 درجة مئوية تقريبًا، حيث يجب أن تظل نقطة المراقبة موثوقة لسنوات، عادةً ما يكون كاشف المقاومة البلاتينية هو الحل الأفضل. إن فئة A 316 غير القابل للصدأ RTD، مثل وحدات PT100 التي نوفرها لأعمال المحرك والمضخة، تحافظ على معايرتها جيدًا وتنتج إشارة خطية نظيفة يسهل توجيهها.

WZPK سلسلة Pt100 فئة A RTD ميزان الحرارة التحقيق بالنسبة للنقاط الصناعية ذات درجات الحرارة المنخفضة التي تقل عن 400 درجة مئوية، يدعم مسبار الفئة A SS316 Pt100 مراقبة خطية مستقرة تزيد عن -200 إلى 450 درجة مئوية. عرض المنتج →

وفوق هذا النطاق، تتولى المزدوجات الحرارية المهمة. فهي متينة وغير مكلفة وتتحمل الاهتزاز والتدوير الحراري المتكرر، ولهذا السبب تهيمن على تطبيقات الأفران والأفران والعادم. بالنسبة لنقطة الفرن الصناعي 1200 درجة مئوية، يعد المسبار من النوع K المزود بغمد من الفولاذ المقاوم للصدأ وشفة تركيب مناسبة نقطة بداية عملية.

مستشعر مزدوج حراري من الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع K عالي الحرارة بالنسبة للفرن والفرن ونقاط العادم التي تزيد عن نطاق RTD، يغطي هذا المسبار المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع K تطبيقات مزدوجة حرارية تبلغ 1200 درجة مئوية. عرض المنتج →

هناك تفصيلان أكثر أهمية من ورقة البيانات. أولاً، قم بمطابقة التركيب مع السطح: المستشعر الذي لا يتصل بشكل قوي بغطاء المحمل سوف يقرأ درجة حرارة الهواء، وليس درجة حرارة المعدن. ثانيًا، قم بمطابقة مادة الغلاف مع البيئة، لأن التآكل يدمر أجهزة استشعار أكثر مما تفعله الحرارة الزائدة.

الحفاظ على صدق الإشارة بين الآلة ونظام المراقبة

لا يزال بإمكان المستشعر الجيد إنتاج بيانات غير مفيدة. تلتقط مسارات الكابلات الطويلة الضوضاء الكهربائية من محركات الأقراص والموصلات. يؤدي سلك التمديد المزدوج الحراري من النوع الخاطئ إلى حدوث خطأ خاص به عند كل اتصال. يؤدي التأريض السيئ إلى إنشاء حلقات تظهر على شكل تذبذبات بطيئة في الاتجاه، وتبدو التذبذبات البطيئة تمامًا مثل مشكلة عملية.

الإجابات المعتادة واضحة ومباشرة: استخدم سلك التعويض أو التمديد الصحيح للمزدوجات الحرارية، واحتفظ بكابلات الإشارة بعيدًا عن كابلات الطاقة، وقم بتأريض الدرع من أحد طرفيه، وقم بتحويل الإشارة الخام إلى حلقة تيار قوية قريبة من الجهاز. يقوم جهاز إرسال درجة الحرارة بهذا التحويل، حيث يأخذ إشارة مزدوجة حرارية أو إشارة RTD منخفضة المستوى ويقدم خرجًا ثابتًا من 4 إلى 20 مللي أمبير يمكنه السفر لمئات الأمتار إلى PLC أو DCS دون تدهور.

عزل كامل لجهاز إرسال درجة الحرارة المتكامل بسلكين يحول إشارات RTD أو المزدوجة الحرارية إلى حلقة مستقرة 4-20 مللي أمبير، مع عزل 3.75 كيلو فولت وخيارات HART/PROFIBUS-PA. عرض المنتج →

إن العزل الكامل بين المدخلات والمخرجات يستحق التكلفة الإضافية الصغيرة في مراقبة التركيبات، لأنه يزيل مشكلة الحلقة الأرضية بالكامل بدلاً من تقليلها.

من القراءة إلى قرار الصيانة

تصبح البيانات مفيدة عندما يعرف شخص ما كيف يبدو الوضع الطبيعي. وهذا يعني تسجيل خط الأساس أثناء التشغيل الثابت، عند حمل معروف، وفي درجة حرارة محيطة معروفة. بدون خط الأساس، يكون حد الإنذار مجرد تخمين.

بمجرد وجود خط الأساس، هناك ثلاثة أشياء تستحق المشاهدة:

• القيمة المطلقة، مقارنة مع حدود الشركة المصنعة أو حدود العملية.
• الانحراف عن خط الأساس لنفس حالة التشغيل.
• معدل التغير، والذي غالبًا ما يكون أكثر أهمية من القيمة نفسها، نظرًا لأن الصعود السريع يشير إلى مشكلة نشطة.

ومن هنا، يمكن تعيين الحدود بالمعنى الحقيقي: مستوى التحذير الذي يؤدي إلى إجراء الفحص، ومستوى الرحلة الذي يحمي الماكينة. هذا المستوى الثاني هو المكان الذي تأتي فيه أدوات التحكم. يمكن لجهاز التحكم في درجة الحرارة PID مع مرحل أو مخرج تناظري أن يعمل على القياس مباشرة، حيث يغلق صمامًا أو يقطع سخانًا أو يطلق إنذارًا دون انتظار أن يلاحظ الإنسان الشاشة.

تسلسل عملي للبرنامج الأول

1. أنشئ سجلًا للمعدات وقم بتصنيف كل أصل حسب الأهمية، بحيث يذهب الجهد إلى حيث يكون الفشل أكثر ضررًا.
2. سجل قراءات خط الأساس في ظل ظروف التشغيل العادية والثابتة.
3. حدد أوضاع الفشل المهمة لكل أصل واختر التقنيات التي يمكنها اكتشافها.
4. حدد أجهزة الاستشعار حسب النطاق والبيئة والتركيب والدقة المطلوبة، وليس حسب السعر وحده.
5. قم بتركيب أجهزة استشعار ذات اتصال حراري متين وقم بتوثيق مكان وجود كل جهاز بالضبط.
6. جمع البيانات وتوجيهها بشكل متسق، مع نفس الحمل والظروف المحيطة حيثما أمكن ذلك.
7. حدد حدود التحذير والرحلة، واكتب ما يجب أن يؤدي إليه كل حد.
8. قم بمراجعة النتائج بشكل دوري وقم بتحسين الحدود مع تراكم الخبرة الحقيقية.

الترتيب مهم. عادةً ما تنتهي المصانع التي تشتري أجهزة الاستشعار قبل تحديد أوضاع الفشل ببيانات لا يستخدمها أحد.

الصناعات التي تتحمل فيها مراقبة درجة الحرارة ثقلها

تكون قيمة مراقبة الحالة أعلى عندما يكون التوقف غير المخطط له مكلفًا، أو عندما يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى خطر على السلامة. تقوم مصانع البتروكيماويات والكيماويات بمراقبة درجات حرارة المفاعلات والخطوط لأن الرحلات تؤثر على جودة المنتج وسلامة العملية. تقوم منشآت الغاز الطبيعي بمراقبة درجات حرارة الضاغط والسخان في الأماكن النائية غير المراقبة. تحتاج الآلات الغذائية إلى درجات حرارة متكررة لأسباب تتعلق بالجودة والنظافة، وتعتمد الأدوات التحليلية على درجات حرارة داخلية ثابتة للحصول على نتائج دقيقة.

يمكنك رؤية القطاعات التي نوردها بانتظام على موقعنا صفحة تطبيقات الصناعة بالإضافة إلى الترتيبات الاستشعارية التي تناسب كل منها.

الحصول على طبقة الاستشعار بشكل صحيح في المرة الأولى

نادراً ما تكون مراقبة حالة الآلات محدودة بالبرمجيات. الجزء الصعب هو إنتاج قياس يمكنك الوثوق به لسنوات في بيئة ساخنة ومهتزة ومسببة للتآكل في بعض الأحيان. ويتعلق ذلك باختيار عنصر الاستشعار المناسب، وتركيبه بشكل صحيح، وحماية الإشارة في طريقها إلى نظام التحكم.

إذا كنت تخطط لتركيب مراقبة، أو استبدال أجهزة الاستشعار التي ثبت عدم موثوقيتها، فإن فريقنا سيكون سعيدًا بفحص نقاط القياس معك والتوصية بترتيب عملي. يمكنك ذلك تواصل معنا هنا ، وسنساعدك على مطابقة المزدوجات الحرارية وأجهزة RTD وأجهزة الإرسال ووحدات التحكم مع الأجهزة المحددة التي تحتاج إلى مشاهدتها.