سنسورهای نزدیکی نظارت بر سلامت ماشین را با تجزیه و تحلیل داده ها بهبود می بخشند

تصور کنید یک پزشک باتجربه با دقت به ضربان قلب شما با گوشی پزشکی گوش می‌دهد و تغییرات ظریفی را تشخیص می‌دهد که ممکن است نشان‌دهنده خطرات احتمالی سلامتی باشد. این رویکرد تشخیصی به شدت به قضاوت ذهنی پزشک متکی است. در محیط‌های صنعتی، ما به «گوشی‌های پزشکی» مشابهی نیاز داریم - اما گوشی‌هایی که ارزیابی‌های عینی، دقیق و قابل اندازه‌گیری از «سلامت» ماشین ارائه می‌دهند.

روش‌های نگهداری سنتی اغلب به بازرسی‌های دوره‌ای و قضاوت‌های مبتنی بر تجربه متکی هستند که می‌تواند منجر به تشخیص اشتباه و نظارت شود و در نتیجه خرابی تجهیزات و زمان از کار افتادگی پرهزینه را به دنبال داشته باشد. سیستم‌های مبدل مجاورتی، راه‌حل فناوری پیشرفته‌ای برای این چالش ارائه می‌دهند. این سیستم‌ها به عنوان نگهبانان نامرئی عمل می‌کنند و به طور مداوم سلامت ماشین را از طریق اندازه‌گیری غیر تماسی ارتعاشات داخلی و تغییرات موقعیتی نظارت می‌کنند و این پارامترهای فیزیکی را به سیگنال‌های الکتریکی قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کنند.

یک سیستم مبدل مجاورتی یک فناوری اندازه‌گیری غیر تماسی است که برای تشخیص فاصله بین یک شی و حسگر طراحی شده است. این سیستم معمولاً از سه جزء اصلی تشکیل شده است:

• پروب: «چشم» سیستم که سیگنال‌ها را ساطع و دریافت می‌کند
• کابل توسعه: سیگنال‌ها را بین پروب و پروکسیمیتور منتقل می‌کند
• پروکسیمیتور: «مغز» سیستم که اطلاعات فاصله را پردازش و به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند

این سیستم از طریق القای الکترومغناطیسی یا انعکاس فراصوت کار می‌کند. هنگامی که یک پروب به ماده رسانا نزدیک می‌شود، جریان‌های گردابی، تغییرات میدان الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنند. پروکسیمیتور این تغییرات را تشخیص می‌دهد و آنها را به سیگنال‌های ولتاژ متناسب با فاصله تبدیل می‌کند.

در مقایسه با روش‌های اندازه‌گیری تماسی سنتی، سیستم‌های حسگر مجاورتی ارائه می‌دهند:

• قابلیت‌های اندازه‌گیری غیر تهاجمی
• دقت و وضوح بالا برای تغییرات فاصله جزئی
• زمان پاسخ سریع برای اندازه‌گیری‌های پویا
• پاسخ فرکانسی گسترده از تغییرات موقعیت استاتیک تا ارتعاشات با فرکانس بالا
• مقاومت قوی در برابر تداخل الکترومغناطیسی
• ادغام یکپارچه با سیستم‌های اتوماسیون

تجهیزات صنعتی حیاتی مانند توربین‌ها، کمپرسورها و ژنراتورها به نظارت مداوم بر سلامت نیاز دارند. حسگرهای مجاورتی نصب شده بر روی محفظه‌های یاتاقان، ارتعاشات و موقعیت‌های شفت را اندازه‌گیری می‌کنند و مشکلاتی مانند عدم تراز، سایش یاتاقان یا بی‌ثباتی فیلم روغن را قبل از وقوع خرابی‌های فاجعه‌بار تشخیص می‌دهند.

این سیستم‌ها به عنوان keyphasorهای دقیق عمل می‌کنند و پالس‌های مرجع را برای تجزیه و تحلیل ارتعاشات و تعادل دینامیکی تولید می‌کنند. در کاربردهای توربین‌های بادی، آنها اصلاح عدم تعادل دقیق را از طریق محاسبات تنظیم وزن مبتنی بر داده امکان‌پذیر می‌کنند.

فراتر از ماشین‌آلات دوار، حسگرهای مجاورتی در موارد زیر کاربرد دارند:

• موقعیت‌یابی و کنترل حرکت رباتیک
• اندازه‌گیری دقیق ابزار ماشین CNC
• نظارت بر خط تولید خودکار
• تشخیص موقعیت و سرعت آسانسور
• موقعیت‌یابی وسایل نقلیه برای سیستم‌های خودمختار

طراحی و مواد پروب تأثیر قابل توجهی بر حساسیت و پاسخ فرکانسی دارد. سیستم‌های مدرن مانند سری 3300XL به پاسخ‌های فرکانسی تا 12 کیلوهرتز می‌رسند و رفتار دینامیکی دقیقی را ثبت می‌کنند. انتخاب و محافظ کابل مناسب، یکپارچگی سیگنال را تضمین می‌کند، در حالی که کالیبراسیون منظم پروکسیمیتور، دقت اندازه‌گیری را حفظ می‌کند.

جریان‌های گردابی به مواد رسانا تا عمق تحت تأثیر خواص مواد (تقریباً 0.003 اینچ برای فولاد 4140) نفوذ می‌کنند. شرایط سطح مانند پوشش‌ها یا نقص‌ها ممکن است بر دقت اندازه‌گیری تأثیر بگذارد.

پیاده‌سازی‌های مدرن، داده‌های حسگر خام را از طریق موارد زیر به بینش‌های عملی تبدیل می‌کنند:

• تجزیه و تحلیل آماری روند دامنه و فرکانس ارتعاشات
• تجزیه و تحلیل طیفی شناسایی اجزای فرکانسی مرتبط با خطا
• الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای طبقه‌بندی خودکار خطا
• تکنیک‌های تجسم برجسته کردن ناهنجاری‌های عملیاتی

این رویکرد مبتنی بر داده، استراتژی‌های نگهداری پیش‌بینی‌کننده را فعال می‌کند و قابلیت اطمینان تجهیزات و راندمان عملیاتی را بهینه می‌کند.

تحولات نوظهور بر سیستم‌های هوشمند با قابلیت‌های محاسباتی تعبیه‌شده، اتصال بی‌سیم برای نظارت مبتنی بر ابر و راه‌حل‌های یکپارچه که چندین روش حسگر را برای مدیریت جامع سلامت تجهیزات ترکیب می‌کنند، متمرکز است.

همانطور که عملیات صنعتی به طور فزاینده‌ای روش‌های داده‌محور را اتخاذ می‌کنند، سیستم‌های حسگر مجاورتی به تکامل خود به عنوان اجزای ضروری در پیگیری تعالی عملیاتی ادامه خواهند داد و به عنوان نگهبانان هوشیار سلامت ماشین در محیط‌های صنعتی مدرن عمل خواهند کرد.