機械の状態監視：故障を早期に発見する温度センサー

工場のフロアにあるすべての機械が、その感触をすでに伝えています。先月よりも数度高いベアリング、周囲温度よりも速く上昇するギアボックスのオイルサンプ、負荷がかかると加熱するモーター巻線など、これらは静かな信号であり、通常は故障が発生するかなり前に現れます。機械の状態監視とは、故障が通知されるのを待つのではなく、単に意図的に信号を聞くことです。

自社工房で作っているので 温度センサー 私たちは、チェーンの最初の層について考えることに多くの時間を費やしています。ここでは、温度が現代の監視プログラムにどのように適合するか、センサーがどこに属するか、そして行動に十分な信頼性のあるデータを維持する方法について説明します。

機械の状態監視は実際に何をカバーするのか

状態監視は、機器が正常に稼働しているかを判断するために、機器が正常に動作しているときにデータを収集および分析するプロセスです。何も解体されず、何も停止されません。測定は継続的または間隔を置いて取得され、既知の良好な状態と比較され、介入が必要かどうかを決定するために使用されます。

これは、戦略をそれをサポートするセンシング層から分離するのに役立ちます。

• 事後保全: 何かが壊れるまで実行し、その後修理します。
• 予防保守: マシンに必要かどうかに関係なく、カレンダーまたは稼働時間スケジュールに基づいてサービスを提供します。
• 状態ベースのメンテナンス: 測定値が定義されたしきい値を超えた場合にのみ実行されます。
• 予測メンテナンス: データの傾向を分析し、いつそのしきい値に達するかを予測します。

状態監視は、これらすべての下にあるセンシングおよび分析層です。これはメンテナンス戦略に代わるものではありません。それは人に何か事実に基づくものを与えます。

多くの場合、最初に設置するセンサーが温度である理由

ほとんどの機械的問題は、熱として認識されます。ベアリングが磨耗すると摩擦が増加します。ミスアライメントによりシャフトの一端に負荷がかかります。潤滑油が劣化して荷重を支えられなくなります。電気絶縁が劣化し、抵抗が上昇します。プロセス機器が過負荷になったり、汚れたりします。いずれの場合も、エネルギーはどこかで熱に変換され、その熱は筐体の外側から測定できます。

温度検知は、改造するのが最も簡単な技術でもあります。表面プローブ、磁気センサー、またはねじ付き RTD は、既存の機械を再設計することなく取り付けることができ、単一の測定点は完全な振動チャネルと比較して安価です。このように導入コストが低いため、通常、最初の状態監視プログラムは温度監視から開始されます。

それ自体では完全な画像ではありません。ベアリングの故障の進行は、熱が蓄積するのに時間がかかるため、温度上昇として現れる前に振動データで確認できることがよくあります。振動と温度を組み合わせて使用​​すると、お互いの死角をうまくカバーできます。

主な状態監視手法の比較

単一のテクニックですべてをカバーできるわけではありません。成功したプログラムのほとんどは、資産とその資産にとって重要な障害モードに応じて選択された 2 つまたは 3 つを組み合わせています。

温度監視の実際

温度センサーが活躍する場所

計測する価値のあるポイントは、熱が最初に現れる場所、または過熱の影響が深刻な場所です。

• モーター巻線とエンドシールド。絶縁寿命は、度が増すごとに急速に低下します。
• ポンプ、ファン、ブロワー、コンベアのベアリング ハウジング。
• ギアボックスのオイル サンプ。油温が負荷と潤滑状態を追跡します。
• コンプレッサーの吐出ラインと排気マニホールド。
• 炉ゾーン、キルン、熱処理チャンバー、アルミニウム加工ライン。
• 化学、石油化学、食品生産におけるプロセス配管および容器。
• 制御盤や変電室では、故障の前にゆっくりとした上昇が起こることがよくあります。

RTD と熱電対のどちらを選択するか

これらは私たちが毎日構築している 2 つのセンシング ファミリであり、選択は通常、温度範囲、精度の期待、環境の厳しさによって決まります。

約 400 ℃ 未満では、監視ポイントの信頼性を何年にもわたって維持する必要があるため、通常は白金抵抗検出器の方が適切です。当社がモーターおよびポンプ用に供給する PT100 ユニットなどのクラス A 316 ステンレス RTD は、校正を適切に保持し、傾向を把握しやすいクリーンでリニアな信号を生成します。

WZPK シリーズ Pt100 クラス A RTD 温度計プローブ 400°C 未満の低温工業用ポイントの場合、この SS316 Pt100 クラス A プローブは、-200 ～ 450°C にわたる安定した線形モニタリングをサポートします。 製品を見る→

その範囲を超えると、熱電対が優先されます。これらは頑丈で安価で、振動や繰り返しの熱サイクルに耐えられるため、炉、窯、排気用途で主流を占めています。 1200 C の工業炉ポイントの場合、ステンレス鋼シースと適切な取り付けフランジを備えた K タイプ プローブが実用的な出発点となります。

高温ステンレス鋼タイプ K 熱電対センサー RTD 範囲を超える炉、窯、排気ポイントの場合、このステンレス鋼タイプ K プローブは 1200°C の熱電対アプリケーションをカバーします。 製品を見る→

データシートよりも 2 つの詳細が重要です。まず、取り付けを表面に合わせます。ベアリング ハウジングにしっかりと接触していないセンサーは、金属の温度ではなく、空気の温度を読み取ります。次に、過熱よりも腐食の方が多くのセンサーを破壊するため、シースの材質を環境に合わせます。

マシンと監視システム間の信号を正直に保つ

優れたセンサーでも、役に立たないデータが生成される可能性があります。ケーブルが長いと、ドライブやコンタクタからの電気ノイズが拾われます。間違ったタイプの熱電対延長線を使用すると、接続するたびにエラーが発生します。接地が不十分だと、トレンドの遅い振動として現れるループが作成され、遅い振動はプロセスの問題とまったく同じように見えます。

通常の答えは簡単です。熱電対に正しい補償線または延長線を使用し、信号ケーブルを電源ケーブルから離し、シールドの一端を接地し、生の信号を機械の近くで堅牢な電流ループに変換します。温度トランスミッターはその変換を行い、低レベルの熱電対または RTD 信号を受け取り、劣化することなく PLC または DCS まで数百メートル伝送できる安定した 4 ～ 20 mA 出力を供給します。

完全絶縁一体型 2 線式温度トランスミッタ 3.75 kV 絶縁および HART/PROFIBUS-PA オプションを使用して、RTD または熱電対信号を安定した 4 ～ 20 mA ループに変換します。 製品を見る→

入力と出力の間の完全な絶縁は、グランド ループの問題を軽減するのではなく完全に取り除くため、監視設備に少額の追加コストを支払う価値があります。

読み取りからメンテナンスの決定まで

データは、正常な状態がどのようなものであるかを誰かが知っているときに役に立ちます。これは、既知の負荷、既知の周囲温度での定常動作中のベースラインを記録することを意味します。ベースラインがなければ、アラーム制限は単なる推測にすぎません。

ベースラインが存在したら、次の 3 つの点に注目する価値があります。

• メーカーまたはプロセスの制限と比較した絶対値。
• 同じ動作条件におけるベースラインからの逸脱。
• 変化率。急上昇は進行中の問題を示しているため、多くの場合、値自体よりも重要です。

そこから、検査を開始する警告レベルや機械を保護するトリップ レベルなど、実際の意味を持つしきい値を設定できます。その 2 番目のレベルは、制御機器が登場する場所です。リレーまたはアナログ出力を備えた PID 温度コントローラーは、人間が画面に気づくのを待たずに、測定値に直接作用して、バルブを閉じたり、ヒーターを遮断したり、警報を発したりすることができます。

最初のプログラムの実際的な手順

1. 機器登録を作成し、各資産を重要度に応じてランク付けすることで、失敗が最も深刻な部分に労力が費やされます。
2. 通常の安定した動作条件下でベースラインの測定値を記録します。
3. 各資産にとって重要な障害モードを特定し、それらを検出できる手法を選択します。
4. 価格だけではなく、範囲、環境、取り付け、必要な精度に応じてセンシングハードウェアを選択してください。
5. 確実な熱接触を備えたセンサーを設置し、それぞれが設置されている場所を正確に記録します。
6. 可能な限り同じ負荷と周囲条件で、一貫してデータを収集して傾向を調べます。
7. 警告とトリップのしきい値を定義し、各しきい値が何をトリガーするかを書き留めます。
8. 結果を定期的に確認し、実際の経験が蓄積されるにつれてしきい値を調整します。

順序が重要です。故障モードを定義する前にセンサーを購入したプラントでは、通常、誰も使用しないデータが残ることになります。

温度監視が重視される業界

状態監視の価値が最も高まるのは、計画外の停止に費用がかかる場合、または過熱により安全上のリスクが生じる場合です。変動は製品の品​​質とプロセスの安全性の両方に影響を与えるため、石油化学および化学プラントでは反応器とラインの温度を監視しています。天然ガス設備は、遠隔地の無人の場所でコンプレッサーとヒーターの温度を監視します。食品機械は品質と衛生上の理由から再現可能な温度を必要とし、分析機器は正確な結果を得るために安定した内部温度に依存します。

当社が定期的に供給しているセクターは、 産業用アプリケーションのページ 、それぞれに適したセンシングの配置とともに。

初めてセンサー層を正しく理解する

機械の状態監視がソフトウェアによって制限されることはほとんどありません。難しいのは、高温、振動、場合によっては腐食性の環境で、何年も信頼できる測定値を生成することです。つまり、適切なセンシング素子を選択し、適切に取り付け、制御システムに送られる信号を保護することが重要になります。

監視の設置を計画している場合、または信頼性が低いことが判明したセンサーの交換を計画している場合は、当社のチームが喜んでお客様と一緒に測定ポイントを確認し、実際的な配置を推奨します。できます ここから連絡してください 熱電対、RTD、トランスミッター、コントローラーを監視する必要がある特定のマシンに適合させるお手伝いをいたします。