Il supporto tecnico di IMI Sensors è impareggiabile. Anni di esperienza nella progettazione di applicazioni hanno prodotto suggerimenti tecnici per aiutare i team di manutenzione a proteggere i loro macchinari critici dai tempi di inattività non programmati. Scopriteli!

Sensore di spostamento IMI Sensors per applicazioni a bassissima frequenza

Un'aggiunta rivoluzionaria al campo del trend delle vibrazioni 4-20 mA

La differenza tra i macchinari industriali a bassa velocità e quelli ad alta velocità non sta nel fatto che debbano essere monitorati per le vibrazioni, ma nel modo in cui devono essere monitorati per le vibrazioni, poiché tutte le apparecchiature industriali possono essere vittime di guasti catastrofici.
Le vibrazioni vengono tipicamente quantificate attraverso una delle tre unità di misura:

  • Spostamento - Lo spostamento misura la lunghezza del percorso più breve tra il punto finale e il punto iniziale di un oggetto ed è più comunemente misurato in mils (0,001 pollici) o millimetri.
  • Velocità - La velocità è la variazione dello spostamento in un determinato periodo di tempo e viene più comunemente misurata in pollici al secondo (ips) o millimetri al secondo (mm/s).
  • Accelerazione - L'accelerazione è la variazione di velocità in un determinato periodo di tempo e viene più comunemente misurata in g o in metri al secondo quadrato (m/s2).


L'unità di misura più appropriata dipende generalmente dalla frequenza della vibrazione. Le vibrazioni a bassa frequenza prodotte da macchinari industriali a bassa velocità producono solo una piccola quantità di vibrazioni in termini di accelerazione, moderate vibrazioni in termini di velocità, ma sostanziali vibrazioni in termini di spostamento, a causa della bassa velocità. Al contrario, le vibrazioni ad alta frequenza producono solo una piccola quantità di vibrazioni in termini di spostamento, vibrazioni moderate in termini di velocità ma vibrazioni sostanziali in termini di accelerazione a causa delle vibrazioni ad alta velocità. Si veda la Figura 1 per capire quando le vibrazioni devono essere misurate in accelerazione, velocità o spostamento.

Quando si tratta di monitorare le vibrazioni in spostamento di macchine a bassa velocità, il sensore di spostamento modello 653A01 di IMI Sensors con accelerometro incorporabile è la soluzione ideale (vedi Figura 2). (Il sensore ha un campo di misura da 2 a 40 mil da picco a picco e una gamma di frequenza da 1,5 a 300 Hz. Poiché l'accelerometro incorporabile misura le vibrazioni in accelerazione e poi le integra doppiamente in spostamento grazie all'elettronica interna, il rumore è un problema importante che deve essere gestito. Poiché i macchinari a bassa velocità producono pochissime vibrazioni in termini di accelerazione, la situazione può essere paragonata alla caduta di uno spillo: il suono dello spillo può essere percepito in una stanza silenziosa, ma probabilmente non sarebbe in grado di essere sentito in una stanza rumorosa. Quanto è piccola l'accelerazione percepibile? Alla frequenza minima e alla misura minima dello spostamento del Modello 653A01 (1,5 Hz e 2 mil), l'accelerazione è di soli 0,0002 g. Anche quando la frequenza viene aumentata a 10 Hz (frequenza massima a cui sono suggerite le misure in spostamento) e il valore dello spostamento viene aumentato a 40 mil (valore massimo dello spostamento del Modello 653A01), l'accelerazione è ancora di soli 0,2 g.

Con valori di accelerazione così bassi, il segnale può facilmente perdersi nel rumore di fondo se il sensore non è in grado di produrre un segnale di uscita forte in mV/g senza l'uso del guadagno dell'amplificatore. Quando è necessario un guadagno per rafforzare il segnale, il guadagno aumenta inavvertitamente anche i livelli di rumore. Nel caso del modello 653A01, un segnale di uscita forte è garantito dall'uso di un elemento con struttura flessibile (vedi Figura 3). (Nella struttura a flessione, l'elemento piezoelettrico è fissato alla massa sismica sotto forma di una doppia trave a sbalzo. Grazie alla loro potenza molto elevata (fino a 100 V/g), le strutture a flessione eccellono nelle applicazioni a basso livello e a bassa frequenza.
Il segnale di uscita più forte della struttura a flessione non solo riduce la necessità di un guadagno complessivo del segnale, ma aiuta anche a compensare il rumore introdotto nel segnale durante la doppia integrazione del segnale dall'accelerazione allo spostamento. Durante il processo di doppia integrazione, l'elettronica del sensore amplifica la porzione di segnale a bassa frequenza e filtra quella ad alta frequenza. Il guadagno a bassa frequenza amplifica e accentua il rumore a bassa frequenza dell'accelerometro e dello strumento. Come nel caso del guadagno complessivo del segnale, il guadagno della porzione di bassa frequenza del segnale amplifica inavvertitamente anche il rumore associato a tale segnale a bassa frequenza.
Una volta eseguita la doppia integrazione del segnale dall'accelerazione allo spostamento, il segnale viene convertito da alta impedenza a bassa impedenza e viene quindi emesso come segnale 4-20 mA, garantendo il monitoraggio continuo e l'andamento delle vibrazioni, nonché una facile integrazione con PLC, DCS e/o sistemi SCADA.

Il sensore di spostamento è costruito per applicazioni di monitoraggio delle vibrazioni impegnative, 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con un alloggiamento in acciaio inox sigillato ermeticamente e un connettore superiore MIL-C-5015 a 2 pin. Se alimentato da un loop di corrente standard, il sensore si collega semplicemente a un canale aperto del sistema di controllo dell'impianto. Il sensore può essere alimentato anche da un alimentatore CC. La protezione contro l'inversione del cablaggio consente di realizzare le installazioni elettriche più semplici.