Новая беспроводная система SKF преодолевает трудности на пути внедрения и расширяет спектр применения мониторинга состояния.

Технология мониторинга технического состояния используется в промышленности в течение многих лет для оптимизации техобслуживания и производства. Основным контролируемым параметром являются вибрации.

Приборы, которые используются для сбора данных, – это либо портативные сборщики данных для «обхода», либо стационарные системы, которые автоматически собирают данные в режиме реального времени и записывают их в память. Использование последних стало уже традиционным, особенно в случае машин, жизненно важных для работы производства.

Есть ряд препятствий для более широкого их применения:

• высокая стоимость установки, особенно в опасных зонах;
• недостаточная оправданность стационарной системы в случае «не основного» оборудования;
• перемещающиеся/движущиеся машины, на которых невозможна прокладка жестко закрепленной кабельной проводки.

ПРЕИМУЩЕСТВА БЕСПРОВОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

SKF использовала беспроводную технологию для того, чтобы преодолеть эти препятствия. Беспроводная технология избавляет от необходимости прокладки проводки для обеспечения связи, а также значительно сокращает длину кабелей датчиков. К ее преимуществам относятся меньшая стоимость установки, мобильность/портативность, возможность работы без соединительного кабеля, удобство и надежность.

ПРОБЛЕМЫ БЕСПРОВОДНОГО МОНИТОРИНГА ВИБРАЦИЙ

Мониторинг вибраций предъявляет специфические требования к беспроводным устройствам. Требуется широкая полоса пропускания, так как по беспроводным каналам необходимо передавать большие объемы данных; нужен достаточно большой динамический диапазон, низкий уровень шума и возможность обработки данных высокого уровня, способность собирать данные в нужное время, а также повышенные требования к ключам для кодирования передаваемых данных с целью обеспечения их безопасности. Устройства с питанием от аккумуляторов, которые нужны для автономной работы на борту, должны отвечать требованиям заказчика с точки зрения длительности срока службы.

Устройства и датчики, а также элементы беспроводной сети также должны быть способны работать в условиях данной отрасли (воздействие воды, повышенных температур и т.д.).

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В настоящее время из беспроводных технологий лучше всего для мониторинга состояния подходит стандарт 802.11 b/g (часто называемый WiFi). Эта же технология используется для связи переносных компьютеров (ноутбуков) и беспроводных офисных ЛВС, в промышленности для мониторинга и решения определенных специальных задач автоматизации. Она способна удовлетворить технические потребности мониторинга состояния (например, широкая полоса пропускания) и, в качестве инфраструктурного решения, несет в себе ряд преимуществ с точки зрения обеспечения безопасности в сети, стандартизованности реализации, хорошо понятной сотрудникам отделов информационных технологий, универсальности и экономичности.

Потребление мощности – умеренное, и аккумуляторы стандартной системы мониторинга состояния могут работать 1-2 года.

РЕШЕНИЕ SKF

Беспроводная система мониторинга SKF (рис. 1) – это автономная система с питанием от аккумуляторов, использующая технологию WiFi. Она осуществляет мониторинг вибрации по четырем каналам и имеет четыре входа для данных технологического процесса (4-20 мА), плюс один вход тахометра. Эта система обычно программируется так, чтобы включаться и выполнять измерения через фиксированные интервалы времени, или же запускаться тогда, когда это требуется, с помощью внешнего сигнала от программируемого логического контроллера (ПЛК). Система использует стандартные акселерометры, включая те, что имеют также и выход сигнала температуры. Она выполняет стандартные измерения вибрации, а также анализ огибающей вибросигнала SKF, и сохраняет динамические данные (в частотной области, полученные с помощью БПФ, и/или во временной области) в памяти для диагностики. Данные от самой беспроводной системы сохраняются в памяти и анализируются программным обеспечением SKF @ptitude вместе с данными от других портативных устройств SKF или устройств контроля в реальном времени.

ПРИМЕР: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ КАТАСТРОФИЧЕСКОГО ОТКАЗА ПОДШИПНИКА

В ходе плановых проверок на целлюлозно-бумажном комбинате с помощью ручных анализаторов заказчик обнаружил повреждение повреждение, возникшее на дорожке качения внутреннего кольца трехкольцевого подшипника в прессовой части бумагоделательной машины. Остановка машины была запланирована через две недели, но было неясно, сможет ли подшипник проработать до этого времени. Была установлена беспроводная система мониторинга SKF (рис. 2), обеспечивающая круглосуточный мониторинг и индикацию данных операторам машины.

Операторы смогли контролировать состояние подшипника каждый час. Полученные данные (рис. 3) показали, что состояние подшипника было серьезным, заставляющим заменить подшипник как можно скорее. Последующее обследование подтвердило, что подшипник был настолько серьезно поврежден, что не смог бы проработать до плановой остановки оборудования (рис. 4). Таким образом удалось избежать длительного простоя и было предотвращено серьезное повреждение рубашки вала и гидравлической балки.

ПРИМЕР: ПЕРЕДОВОЕ РЕШЕНИЕ СПЕЦИФИЧЕСКОЙ ПРОБЛЕМЫ

На крупном торговом складе одним из основных элементов оборудования является кран-штабелер. Этот кран-робот, передвигающийся по рельсам, автоматически забирает нужный товар и укладывает его в складские помещения большой вместимости.

Одна из проблем, с которой столкнулся заказчик, заключалась в ухудшении состояния рельсов (рис. 5), о чем свидетельствовал шум при работе крана.

Поскольку весь агрегат перемещался по рельсам, монтаж жестко закрепленной проводки не представлялся возможным, и выбор пал на беспроводную систему мониторинга SKF, которая была установлена для выявления конкретных мест износа рельсов. Для этого система была настроена на сбор данных о вибрации при перемещении крана по всей длине пути. Полученные в результате «пики» сигнала во времени (рис. 6) сопоставили с местонахождением крана, чтобы определить опасные участки.

В результате вместо полной замены всех рельсов были отремонтированы изношенные участки. Последующие испытания подтвердили успешность проведенного ремонта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

WiFi/802.11 b/g – практичное решение как с технической точки зрения, так и с точки зрения стоимости, и ожидается, что применение этой технологии будет быстро расширяться. Беспроводная технология – важный инструмент реализации систем мониторинга состояния, позволяющий преодолеть такие препятствия, как стоимость, целесообразность и мобильность.

 БЕСПРОВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА В ОПАСНЫХ ЗОНАХ

Система SKF Multilog WMx,компактное 8-канальное устройство мониторинга, осуществляет сбор данных об о вибрационных характеристиках ускорения и, скорости, температуре и состоянии подшипников в опасных зонах.

Эта модель сертифицирована на соответствие требованиям ATEX 2/IEC для зоны 2, что позволяет использовать ее в большинстве зон в отрасли обработки углеводородов, где использование несертифицированных систем запрещено. Устройство может питаться от аккумуляторов. Система Multilog WMx поддерживает кодирование WEP, WPA или WPA2 для повышения безопасности передаваемых данных.

WMx может оказаться экономичным решением, ускоряющим внедрение и сокращающим потребность в дорогостоящей кабельной проводке.