Per il monitoraggio e la supervisione di macchine rotanti (pompe, motori, ventilatori, riduttori), è naturale che si vogliano utilizzare sistemi di monitoraggio delle vibrazioni affidabili e di alta qualità. In questo articolo, esaminiamo 11 punti chiave da considerare nella scelta dell'accelerometro giusto per le applicazioni industriali.
#1 Campo di misura dell'accelerazione
La maggior parte delle applicazioni industriali utilizza un campo di misura dell'accelerazione di 80g o 50g.
- I sensori da 80 g offrono una gamma di misura dinamica più ampia.
- I sensori da 50g possono interrompere il segnale, con conseguente sovraccarico del sensore, se l'ampiezza della vibrazione supera il campo di misura. In inglese, questa interruzione viene definita "clipping".
#2 Affidabilità del segnale di misura per tutta la durata di vita del sensore
- Un sensore può essere influenzato da molti fattori esterni, che ne compromettono la precisione a lungo termine:
- La stabilizzazione piezoelettrica del cristallo PZT riduce al minimo la deriva del segnale per un lungo periodo (diversi anni).
- La sigillatura ermetica (preferibilmente verificata con test di tenuta all'elio) protegge i componenti interni dalla contaminazione esterna e dall'ossidazione.
- Verificare se il produttore fornisce dati sull'affidabilità, come il tempo medio tra i guasti (MTBF), che indica l'intervallo medio durante il quale il sensore funziona senza guasti.
#3 Tolleranza di sensibilità
Gli accelerometri industriali hanno in genere una tolleranza di sensibilità compresa tra il 5% e il 20%. Una banda di tolleranza del 5% offre la massima precisione e riproducibilità, mentre una tolleranza più ampia del 10-20% può essere utilizzata quando il valore esatto della sensibilità può essere programmato nell'apparecchiatura di acquisizione dati.
Le tolleranze sono molto importanti se il raccoglitore di dati o il sistema online non è in grado di gestire efficacemente le variazioni di sensibilità dei singoli accelerometri. Un trend di misura può mostrare deviazioni significative quando si scambiano sensori con una tolleranza del 20%.
#4 Accelerazione vs. Velocità
I sensori di accelerazione e di velocità rilevano diversi tipi di guasti della macchina:
- Per la maggior parte delle applicazioni, i sensori di velocità vengono utilizzati perché il segnale di velocità è generalmente il miglior indicatore per il monitoraggio delle condizioni della macchina, adatto a macchine/componenti rotanti sia lenti che veloci.
- Il segnale degli accelerometri può essere convertito in velocità attraverso l'integrazione, se si scelgono la sensibilità e la qualità appropriate.
- La misura dell'accelerazione è più adatta al monitoraggio delle frequenze degli ingranaggi e al rilevamento precoce dei problemi dei cuscinetti.
- Il segnale degli accelerometri può essere convertito in velocità mediante integrazione, consentendo di registrare entrambi i tipi di misura con un unico sensore.
- Per entrambe le soluzioni, sono disponibili diverse opzioni per il segnale di uscita: uscita dall'alto o laterale, una gamma di sensibilità e tolleranze, cablaggio integrato e certificazioni per aree pericolose.
#5 Certificazioni per aree pericolose
I sensori di vibrazione sono disponibili con certificazioni per quasi tutti i tipi di aree pericolose presenti negli ambienti industriali (ATEX). Quando si sceglie l'accelerometro, assicurarsi che sia adatto alla zona in cui verrà installato.
#6 Frequenza di risonanza del sensore
Le frequenze di misura vicine alla frequenza di risonanza del sensore possono causare letture errate. Il segnale può interrompersi, dando luogo a segnali fantasma a bassa frequenza. Le frequenze di risonanza del sensore dovrebbero essere circa il doppio della frequenza di misura più alta prevista.
#7 Intervallo di temperatura
Determinare in anticipo la temperatura del luogo in cui verrà installato l'accelerometro. La temperatura ambiente influenza notevolmente il tipo di accelerometro adatto all'applicazione.
- Gli accelerometri industriali standard con elettronica incorporata sono limitati a 120°C.
- I componenti di alta qualità consentono ad alcuni sensori di funzionare a temperature fino a 150°C.
- Gli accelerometri piezoelettrici, che non contengono circuiti elettronici interni, funzionano tipicamente fino a 260°C.
- Elementi speciali per sensori ad alta temperatura consentono di operare a temperature fino a 760°C, ma questi sensori richiedono anche altre considerazioni, rendendo importante bilanciare i requisiti di temperatura con fattori quali il costo e la robustezza.
#8 Cablaggio
Esistono molte scelte per il cablaggio dell'accelerometro, quindi è importante considerare i seguenti punti:
- I passanti in ceramica/metallo separano i componenti interni del sensore dal cavo per evitare l'umidità e la contaminazione all'interno del sensore.
- Se si testano i sensori solo al livello di pressione indicato nelle specifiche, è possibile che non si riesca a rilevare una frattura. Per le applicazioni subacquee, i sensori devono essere testati anche a più livelli di pressione per individuare eventuali problemi.
- Per le applicazioni subacquee in profondità, è necessario utilizzare un cavo con isolamento che impedisca il danneggiamento in caso di infiltrazioni d'acqua.
#9 - Isolamento e custodia
La progettazione del sensore e dei cavi deve proteggere il segnale da fattori ambientali che possono influenzare i dati:
- È necessario utilizzare un cavo schermato che prosegua fino alla scatola di giunzione (e non solo fino al sensore) per evitare loop di massa e cariche statiche.
- I sensori dovrebbero essere progettati per resistere alle scariche elettrostatiche (ESD) fino a 20.000 volt, ma di solito questa specifica non è riportata nelle schede tecniche e deve essere richiesta al produttore.
- Le piastre di montaggio possono fornire isolamento (fino a 1.500 volt) in ambienti con differenze di potenziale ad alta tensione, accumulo di cariche statiche o condizioni di messa a terra incerte.
#10 - Campo di misura
I sensori da 100 mV/g sono più comunemente utilizzati per il monitoraggio delle apparecchiature rotanti industriali, ma ci sono delle eccezioni:
- Sensori da 10 mV/g per applicazioni ad alta forza di gravità, come le turbine ad alta velocità o il monitoraggio delle seconde e terze armoniche delle frequenze degli ingranaggi.
- Sensori da 500 mV/g per applicazioni a bassa frequenza, come il monitoraggio delle pale delle turbine eoliche o delle macchine che ruotano lentamente nelle torri di raffreddamento.
#11 - Assistenza tecnica
Dato il numero di considerazioni importanti nella scelta dell'accelerometro, il supporto tecnico del produttore e di un team di vendita competente è fondamentale per selezionare l'accelerometro giusto per la vostra applicazione. Istec può guidarvi nell'ampia gamma di accelerometri e aiutarvi a scegliere il sensore giusto per le varie applicazioni industriali. I nostri specialisti, con anni di esperienza nelle misure e nei sensori di vibrazione, possono anche eseguire l'installazione o supportarvi in questo processo.
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