기계 상태 모니터링: 오류를 조기에 포착하는 온도 센서

공장 현장의 모든 기계는 이미 그 느낌을 알려주고 있습니다. 지난달보다 몇 도 더 따뜻해진 베어링, 주변 온도보다 빠르게 올라가는 기어박스 오일통, 부하가 걸리면 뜨거워지는 모터 와인딩 등은 조용한 신호이며 일반적으로 고장이 발생하기 훨씬 전에 나타납니다. 기계 상태 모니터링은 오류가 스스로 발표될 때까지 기다리는 대신 의도적으로 해당 신호를 듣는 단순한 방법입니다.

저희가 직접 작업실을 짓기 때문에 온도 센서 그리고 제어 장비에 대해 우리는 체인의 첫 번째 레이어에 대해 생각하는 데 많은 시간을 보냅니다. 센서가 속한 최신 모니터링 프로그램에 온도를 적용하는 방법과 조치를 취할 수 있을 만큼 신뢰할 수 있는 데이터를 유지하는 방법은 다음과 같습니다.

기계 상태 모니터링이 실제로 다루는 내용

상태 모니터링은 장비가 정상적으로 작동하는 동안 장비의 상태를 판단하기 위해 장비에서 데이터를 수집하고 분석하는 프로세스입니다. 아무것도 해체되지 않고, 아무것도 중단되지 않습니다. 측정은 지속적으로 또는 간격을 두고 수행되며 알려진 양호한 상태와 비교되어 개입이 필요한지 여부를 결정하는 데 사용됩니다.

전략을 지원하는 감지 계층에서 전략을 분리하는 데 도움이 됩니다.

• 교정 유지 관리: 문제가 발생할 때까지 실행한 다음 수리합니다.
• 예방적 유지 관리: 기계에 필요한지 여부에 관계없이 달력 또는 실행 시간 일정에 따라 서비스를 제공합니다.
• 상태 기반 유지 관리: 측정된 값이 정의된 임계값을 초과하는 경우에만 작동합니다.
• 예측 유지 관리: 데이터 추세를 파악하고 해당 임계값에 도달할 시기를 예측합니다.

상태 모니터링은 이 모든 것 아래에 있는 감지 및 분석 계층입니다. 이는 유지 관리 전략을 대체하지 않습니다. 그것은 우리에게 설 수 있는 사실적인 것을 제공합니다.

온도가 종종 첫 번째로 설치되는 센서인 이유

대부분의 기계적 문제는 열로 나타납니다. 베어링 마모는 마찰을 증가시킵니다. 정렬 불량으로 인해 샤프트의 한쪽 끝에 하중이 가해집니다. 윤활유가 분해되어 하중 운반이 중단됩니다. 전기 절연성이 저하되고 저항이 상승합니다. 공정 장비가 과부하되거나 오염됩니다. 모든 경우에 에너지는 어딘가에서 열로 변환되며, 그 열은 하우징 외부에서 측정할 수 있습니다.

온도 감지는 개조하기 가장 쉬운 기술이기도 합니다. 표면 프로브, 자기 센서 또는 나사식 RTD는 재설계 없이 기존 기계에 장착할 수 있으며 전체 진동 채널에 비해 단일 측정 지점이 저렴합니다. 낮은 진입 비용으로 인해 일반적으로 온도 모니터링이 첫 번째 상태 모니터링 프로그램이 시작되는 이유입니다.

그 자체로는 완전한 그림이 아닙니다. 발전하는 베어링 결함은 온도 상승으로 나타나기 전에 진동 데이터에서 종종 볼 수 있습니다. 왜냐하면 열이 쌓이는 데 시간이 필요하기 때문입니다. 함께 사용하면 진동과 온도가 서로의 사각지대를 잘 커버해줍니다.

주요 상태 모니터링 기술 비교

단일 기술이 모든 것을 포착할 수는 없습니다. 대부분의 성공적인 프로그램은 자산과 중요한 실패 모드에 따라 선택된 두세 가지를 결합합니다.

실제 온도 모니터링

온도 센서가 자리를 잡는 곳

계측할 가치가 있는 지점은 열이 먼저 나타나는 지점 또는 과열의 결과가 심각한 지점입니다.

• 절연 수명이 추가될 때마다 빠르게 감소하는 모터 권선 및 엔드 실드.
• 펌프, 팬, 송풍기 및 컨베이어의 베어링 하우징.
• 오일 온도가 부하 및 윤활 상태를 추적하는 기어박스 오일통.
• 압축기 배출 라인 및 배기 매니폴드.
• 용광로 구역, 가마, 열처리 챔버 및 알루미늄 가공 라인.
• 화학, 석유화학 및 식품 생산 분야의 공정 배관 및 용기.
• 느린 상승이 종종 결함을 발생시키는 제어 캐비닛 및 변압기실.

RTD와 열전대 중에서 선택

이는 우리가 매일 구축하는 두 가지 감지 제품군이며 선택은 일반적으로 온도 범위, 정확도 기대치 및 환경이 얼마나 가혹한지에 따라 결정됩니다.

모니터링 지점이 수년 동안 신뢰성을 유지해야 하는 약 400C 미만에서는 일반적으로 백금 저항 감지기가 더 나은 대답입니다. 모터 및 펌프 용도로 공급하는 PT100 장치와 같은 클래스 A 316 스테인리스 RTD는 교정을 잘 유지하고 추세 파악이 쉬운 깨끗하고 선형적인 신호를 생성합니다.

WZPK 시리즈 Pt100 클래스 A RTD 온도계 프로브 400°C 미만의 저온 산업용 지점의 경우 이 SS316 Pt100 클래스 A 프로브는 -200~450°C에서 안정적인 선형 모니터링을 지원합니다. 제품보기 →

해당 범위 이상에서는 열전대가 대신합니다. 견고하고 저렴하며 진동과 반복적인 열 순환에 대한 내성이 있기 때문에 용광로, 가마 및 배기 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 1200C 산업용 퍼니스 포인트의 경우 스테인리스 스틸 덮개와 적절한 장착 플랜지가 있는 K 유형 프로브가 실용적인 시작점입니다.

고온 스테인리스 스틸 K형 열전대 센서 RTD 범위 이상의 용광로, 가마 및 배기 지점의 경우 이 스테인리스 스틸 K형 프로브는 1200°C 열전대 응용 분야를 포괄합니다. 제품보기 →

데이터시트보다 두 가지 세부 사항이 더 중요합니다. 먼저 장착을 표면에 맞춰야 합니다. 베어링 하우징과 단단히 접촉하지 않는 센서는 금속 온도가 아닌 공기 온도를 읽습니다. 둘째, 부식은 과열보다 더 많은 센서를 파괴하므로 피복 재료를 환경에 맞추십시오.

기계와 모니터링 시스템 간의 신호를 정직하게 유지

좋은 센서는 여전히 쓸모없는 데이터를 생성할 수 있습니다. 긴 케이블은 드라이브와 접촉기에서 전기적 소음을 포착합니다. 잘못된 유형의 열전대 연장 와이어는 모든 연결에서 자체 오류를 발생시킵니다. 접지가 불량하면 추세에서 느린 진동으로 나타나는 루프가 생성되고 느린 진동은 정확히 프로세스 문제처럼 보입니다.

일반적인 대답은 간단합니다. 열전대에 올바른 보상 또는 확장 와이어를 사용하고, 신호 케이블을 전원 케이블에서 멀리 유지하고, 쉴드의 한쪽 끝을 접지하고, 원시 신호를 기계에 가까운 강력한 전류 루프로 변환합니다. 온도 트랜스미터는 이러한 변환을 수행하여 낮은 수준의 열전대 또는 RTD 신호를 가져와 성능 저하 없이 수백 미터를 PLC 또는 DCS로 이동할 수 있는 안정적인 4~20mA 출력을 제공합니다.

완전 절연 통합형 2선 온도 트랜스미터 3.75kV 절연 및 HART/PROFIBUS-PA 옵션을 사용하여 RTD 또는 열전대 신호를 안정적인 4~20mA 루프로 변환합니다. 제품보기 →

입력과 출력 간의 완전한 절연은 접지 루프 문제를 줄이는 것이 아니라 완전히 제거하므로 설치 모니터링 시 약간의 추가 비용을 들일 가치가 있습니다.

판독부터 유지 관리 결정까지

데이터는 누군가가 정상적인 모습을 알 때 유용해집니다. 이는 알려진 부하, 알려진 주변 온도에서 안정적인 작동 중에 기준선을 기록하는 것을 의미합니다. 기준선이 없으면 경보 한도는 단지 추측일 뿐입니다.

기준선이 존재하면 세 가지 사항을 관찰할 가치가 있습니다.

• 제조업체 또는 프로세스 한계와 비교한 절대값입니다.
• 동일한 작동 조건에 대한 기준선으로부터의 편차.
• 빠른 상승은 활성 문제를 가리키기 때문에 종종 값 자체보다 더 중요한 변화율입니다.

여기에서 실제 의미가 있는 임계값, 즉 검사를 실행하는 경고 수준과 장비를 보호하는 트립 수준을 설정할 수 있습니다. 두 번째 수준은 제어 장비가 들어오는 곳입니다. 릴레이 또는 아날로그 출력이 있는 PID 온도 컨트롤러는 사람이 화면을 볼 때까지 기다리지 않고 밸브를 닫고 히터를 차단하거나 경보 신호를 보내는 등 측정에 직접 작용할 수 있습니다.

첫 번째 프로그램의 실제 순서

1. 장비 등록부를 구축하고 중요도에 따라 각 자산의 순위를 매기면 실패로 인해 가장 큰 피해를 입는 부분에 노력이 집중됩니다.
2. 정상적이고 안정적인 작동 조건에서 기준 판독값을 기록합니다.
3. 각 자산에 중요한 장애 모드를 식별하고 이를 감지할 수 있는 기술을 선택하세요.
4. 가격만 고려하지 않고 범위, 환경, 장착 및 필요한 정확도를 기준으로 감지 하드웨어를 선택하세요.
5. 견고한 열 접점이 있는 센서를 설치하고 각 센서의 정확한 위치를 기록하십시오.
6. 가능한 경우 동일한 부하 및 주변 조건을 사용하여 일관되게 데이터를 수집하고 추세를 파악합니다.
7. 경고 및 트립 임계값을 정의하고 각 임계값이 트리거되는 내용을 기록합니다.
8. 정기적으로 결과를 검토하고 실제 경험이 축적됨에 따라 임계값을 조정합니다.

순서가 중요합니다. 고장 모드를 정의하기 전에 센서를 구입하는 공장은 일반적으로 아무도 사용하지 않는 데이터를 갖게 됩니다.

온도 모니터링이 중요한 산업

상태 모니터링의 가치는 계획되지 않은 정지로 인해 비용이 많이 들거나 과열로 인해 안전 위험이 발생할 때 가장 높습니다. 석유화학 및 화학 공장에서는 편차가 제품 품질과 공정 안전 모두에 영향을 미치기 때문에 반응기 및 라인 온도를 모니터링합니다. 천연가스 설비는 원격 무인 위치에서 압축기 및 히터 온도를 감시합니다. 식품 기계에는 품질과 위생상의 이유로 반복 가능한 온도가 필요하며, 분석 장비는 정확한 결과를 위해 안정적인 내부 온도에 의존합니다.

당사가 정기적으로 공급하는 부문을 당사에서 확인할 수 있습니다. 산업 응용 페이지 , 각각에 적합한 감지 배열과 함께.

처음부터 센서 레이어를 올바르게 설정하기

기계 상태 모니터링은 소프트웨어에 의해 제한되는 경우가 거의 없습니다. 어려운 부분은 뜨겁고 진동하며 때로는 부식성 환경에서 수년 동안 신뢰할 수 있는 측정값을 생성하는 것입니다. 이는 올바른 감지 요소를 선택하고, 올바르게 장착하고, 제어 시스템으로 전달되는 신호를 보호하는 것으로 귀결됩니다.

모니터링 설치를 계획 중이거나 신뢰할 수 없는 것으로 판명된 센서를 교체하려는 경우, 당사 팀은 귀하와 함께 측정 지점을 살펴보고 실용적인 배치를 권장해 드립니다. 당신은 할 수 있습니다 여기로 우리에게 연락하세요 , 그리고 귀하가 관찰해야 할 특정 기계에 열전대, RTD, 트랜스미터 및 컨트롤러를 일치시키는 데 도움을 드릴 것입니다.