Acquisizione «Wireless»: l’innovativo sistema SKF per il monitoraggio e la diagnostica delle vibrazioni dei macchinari industriali.SKF «Condition Monitoring» lancia sul mercato il sistema di acquisizione dati senza cavetteria, assolutà novità nello scenario degli strumenti di misura dei livelli vibrazionali del macchinario rotante: una metodologia sicura ed affidabile dedicata al monitoraggio degli impianti di difficile accessibilità.
Architettura del sistema; caratteristiche e benefici
Il sistema «Wireless», sviluppato da SKF, consta dell’unità trasmittente D-DAQ (incorporata all’accelerometro), di un modulo ricevente (collegato via interfaccia seriale al PC in postazione remota) e di un software dedicato all’impostazione dei parametri di misura, nonchè al trattamento diagnostico dei dati vibrazionali attraverso interfacciamento con la piattaforma PRISM4; ciò consente di effettuare analisi e diagnosi relativamente a fenomeni di sbilanciamento dinamico, disallineamento tra alberi (parallelo e/o angolare), usura delle ruote dentate e danneggiamenti dei cuscinetti volventi. La procedura di installazione delle centraline è molto veloce ed economica, efficace soprattutto nei casi in cui i sensori necessitino di essere spostati frequentemente da un punto all’altro del macchinario monitorato. I benefici apportati dai sistemi «Wireless» rispetto alle tecniche metrologiche tradizionali (con cavetteria) sono i seguenti:

• possibilità di monitorare macchinari in movimento
  o con parti in movimento (accessibilità pressochè illimitata alla misura)

• acquisizioni su impianti soggetti a manutenzione molto frequente (facilità di spostamento, tempi e costi di implementazione ridotti)
• applicazioni in cui la cavetteria sia di disturbo alla
  produzione o suscettibile
  di danneggiamento

• maggiore affidabilità di misura; infatti il segnale analogico viene convertito in forma digitale a monte della trasmissione. La conversione immediata A/D induce l’annullamento delle problematiche correlate alla sensibilità (con conseguente possibile corruzione) dei segnali analogici ai fattori ambientali. Inoltre, al fine di consentire che la trasmissione dei dati avvenga in maniera corretta, il sistema è dotato di protocolli avanzati di comunicazione quali l’FHSS («Frequency Hopping Spread Spectrum»).
• miglioramento sensibile dei margini di sicurezza per l’operatore (riduzione dei rischi di infortuni legati all’acquisizione delle misure su punti di difficile accessibilità).

Specifiche tecniche
Le misurazioni possono essere effettuate oltre che attraverso «input» manuale («start» da software), anche per mezzo di condizioni di «trigger» definite su base temporale o in concorrenza con i cicli di funzionamento del macchinario in esame. Gli intervalli temporali vengono specificati da apposite istruzioni software in funzione delle esigenze metrologiche contingenti (con cadenza impostabile, variabile da un’acquisizione ogni 6 minuti fino ad una ogni 24 ore). Tra le principali caratteristiche tecniche di riferimento possiamo segnalare:

• fino a 32 canali di acquisizione in parallelo per ciascuna stazione radio-base
• compatibilità con qualsiasi accelerometro in commercio
• TTL, input logico di trigger per la sincronizzazione delle acquisizioni su eventi non stazionari
• ingresso Tacho (controllo sulla velocità di rotazione)
• trasmissione radio su banda libera (ISM, Industrial-Scientific-Medical) con
  frequenza a 2.4GHz

• acquisizione spettri in velocità di vibrazione (RMS, vibrazioni globali del macchinario) ed in inviluppo (Ge, verifica del grado di usura dei cuscinetti)
• impostazione soglie di
  allarme nel dominio della frequenza

• «range» in frequenza 0Hz-10KHz, con campo dinamico fino a 90dB
• analisi FFT con risoluzione fino a 6400 linee
• notevole potenzialità di trattamento dati e diagnostica vibrazionale (piattaforma Prism4).

Condizioni operative
Ciascuna stazione trasmittente D-DAQ è alimentata da batterie ricaricabili la cui durata media (autonomia) è di circa 6 mesi (per n.2 acquisizioni/ora, comunque variabile in funzione della cadenza temporale delle acquisizioni stesse). Nel caso di n.1 acquisizioni/ora, la relativa autonomia di ciascuna stazione si protrae fino a 9 mesi. I sistemi D-DAQ sono stati sviluppati per operare in un «range» di temperatura compreso tra –15°C e +80°C (i sensori utilizzati tollerano comunque temperature ben superiori) e sono certificati alla protezione da agenti intrusivi esterni con grado IP66. La portata del segnale (distanza ammissibile tra emettitore e stazione ricevente) è di circa 100m per ambienti interni con occlusione della linea di vista sorgente-ricevitore (solai, pareti verticali etc.) ed aumenta di un fattore 10 (1000m) nel caso di campo libero e linea di vista diretta. Le dimensioni relative ad una stazione trasmittente (escluso il sensore) sono 129X84X67mm ed il peso (comprensivo di batterie) risulta di 1.1 Kg.
Applicazioni correnti
I sistemi di monitoraggio vibrazionale «Wireless-SKF» sono stati implementati su diverse applicazioni industriali, non correlabili esclusivamente al miglioramento dell’affidabilità degli impianti, ma anche alla ricerca dell’incremento degli standards qualitativi di vari componenti meccanici. Tra le applicazioni operative possiamo citare:

• misure su carrelli di locomotive ferroviarie in esercizio
• acquisizioni vibrazionali su mandrini di precisione per lavorazioni di componentistica «automotive»
• monitoraggio cuscinetti sotto-cappa su laminatoi «Sendzimir» di acciaieria
• controllo sbilanciamento giranti di ventilatori per forni di cottura cilindri in grafite.

Francesco Caropreso
  
SKF, Service Division
  
Tel: 335/7265793
  
francesco.caropreso@skf.com