Terhelésmérő alkalmazások: esettanulmányok és elemzés

Tömegérzékelőktől erőátalakítók, amelyek mechanikai erőt mérhető elektromos jelekké alakítanak át. Kulcsfontosságú összetevőként szolgálnak számos iparágban, a nehézipari építőipartól a nagy pontosságú motorsportig. Az alábbiakban öt jellemző esettanulmányt mutatunk be, amelyek bemutatják, hogyan oldja meg a terhelésmérő cella technológia a gyakorlati ipari kihívásokat.

1. esettanulmány: Kikötői daru terhelésfigyelése

Alkalmazás : Egy globális olaj- és gázlogisztikai vállalat, az ASCO, daruterhelés-figyelést kellett biztosítania ellátóközpontjainak szélsőséges környezeteiben, Norvégiától Ausztráliáig .

Kihívás nagy távolság a teherkapcsolók és a vevők között, a jelzés akadályozása a hajó szerkezeti elemei által, valamint a felügyelők számára szükséges a súlyadatok bárhonnan a kikötőben történő elérése, nem csupán a vezérlőszobából .

Megoldás a Load Monitoring Systems egyedi teherkapcsolókat fejlesztett ki, amelyekbe vezeték nélküli távmérési műszerek voltak integrálva. A rendszer az adatokat a webre küldte, így bármely mobilhálózatra képes eszköz figyelheti a mérési értékeket egy dedikált webcím segítségével .

Elemzés ez az eset bemutatja, hogyan szünteti meg a vezeték nélküli terhelésmérő technológia a vezetékekkel kapcsolatos igényt, miközben megtartja a jel integritását a fizikai akadályok ellenére is. A hat hónaponként szükséges elemcserét igénylő akkumulátoros egységek gyakorlati terepi tartósságát bizonyítják.

2. eset: London Tower Bridge terheléselosztása

Alkalmazás london történelmi Tower Bridge-je, amelyet 1894-ben nyitottak meg, olyan megoldást igényelt, amely védi a korosodó bascule (emelőhidat) mechanizmusát a modern forgalom okozta egyenetlen terheléstől .

Kihívás a 1000 tonnás hídlemezek egyenetlen terheléseloszlást mutattak a főtámákon a reteszelő fogaskerekek helytelen beállítása és kopása miatt. Egyes tartók nagyobb terhelést viseltek, mint mások, ami korai meghibásodáshoz és potenciális hídzáráshoz vezethetett .

Megoldás az ABB a Millmate Pressductor terhelésmérő cellákat (600 tonnás teherbírással) cserélhető pihenő blokkokba szerelte be. Ezek a mágneses rugalmassági elven működő érzékelők folyamatosan mérik a terheléseloszlást, és 4–20 mA jelet küldenek egy PLC-nek. Ha terhelés-egyenlőtlenséget észlelnek, hidraulikus hengerek állítják be a blokkok pozícióját a terhelések kiegyenlítése érdekében .

Elemzés ez bemutatja a terhelésmérő cellák szerepét az előrejelző karbantartásban és a szerkezeti állapotfigyelésben. A mágneses rugalmassági elv – amely a mechanikai feszültség hatására bekövetkező mágneses permeabilitás-változások mérésén alapul – kiváló tartósságot biztosít: a névleges terhelés 300–1000%-os túlterhelését is elviseli, miközben a terhelés alatti deformáció csupán 0,02–0,05 mm .

3. eset: Formula–1-es féknyomaték-mérés

Alkalmazás egy Formula–1-es motorsportcég pontos féknyomaték-mérésre volt szüksége versenykörülmények között .

Kihívás az alkalmazás 250 °C-os működési hőmérsékletet, valamint nagy energiájú rezgést és ütőterhelést követelt. A 3 kNm-es féknyomaték 20 kN reakcióerőt eredményezett a féknyergen, amelyet két terhelésmérő cella osztott meg egymás között .

Megoldás a Novatech miniaturizált nyírógerendás terhelésmérő cellákat (mindegyik 10 kN-es) szállított, amelyek magas hőmérsékletre optimalizált specifikációkkal és szabadalmazott passzív tartomány-drift-kiegyenlítéssel rendelkeztek. Az FEA-modellezés érvényesítette a tervezést a prototípus-gyártás előtt .

Elemzés ez az eset a szélsőséges környezetekhez szabott terhelésmérő cellák specializált tervezését illusztrálja. A hőmérséklet-kiegyenlítés – amely a nullpont-driftet és az érzékenységváltozásokat kezeli – kritikus fontosságú, ha a szenzorok széles hőmérsékleti tartományon működnek. A párosított cellakonfiguráció ellensúlyozta a féknyereg és a szerkezeti alkatrészek közötti differenciális kiterjedést.

4. eset: Papírgyári folyamatos pántfeszültség-szabályozás

Alkalmazás az egy perc alatt egy kilométer hosszú, ötméteres szélességű szövetet gyártó papírgépek pontos folyamatos pántfeszültség-monitorozást igényelnek .

Kihívás hagyományos nyúlásmérő bélyeg tömegérzékelőktől a működési instabilitás, a kalibráció eltolódása és a meghibásodás problémái jelentek meg nedvesség, gázok, rezgés és hőmérséklet-ingadozás hatására, amelyek gyakoriak a papírgyárakban. A vészhelyzeti leállítások és a folyamatos anyag (web) szakadásai túlterhelést okoztak, amely tönkretette a hagyományos érzékelőket .

Megoldás aBB Pressductor magnetoelasztikus terhelésmérő cellái – amelyekben nincsenek mozgó alkatrészek – akár 300–1000%-os túlterhelést is elviselnek kalibrációs veszteség nélkül. A 0,02–0,05 mm-es deformáció (10–100-szor kisebb, mint a mozgásalapú eszközöké) hosszú távú megbízhatóságot biztosít .

Elemzés a magnetoelasztikus eljárás kizárja a mechanikai fáradást mint hibamód lehetőségét. Ezek az érzékelők rendkívül erős jeleket generálnak, amelyek ellenállók az elektromos zavarokkal szemben – ami kritikus fontosságú olyan ipari környezetekben, ahol frekvenciaváltók és vezeték nélküli eszközök dominálnak.

5. eset: Kőbánya-anyagok súlymérése integrálása

Alkalmazás a Negeri Roadstone Malaysia kőbányának pontos súlymérésre volt szüksége a homok- és kavicsanyagok esetében .

Kihívás : A pontosság fenntartása eltérő anyageloszlási minták és a bányaterületen uralkodó környezeti feltételek mellett .

Megoldás : Egy integrált rendszer, amely terhelésmérő cellákat és ultrahangos érzékelőket kombinál, és a Node-RED platformot használja a valós idejű adatvizualizációhoz. A terhelésmérő cellák átlagos súlymérése 703,8 g, 701,8 g és 702,5 g volt – nagyon közel az aktuális homoktömeghez (700 g) .

Elemzés : Ez a hibrid megközelítés bemutatja, hogyan egészítik ki a terhelésmérő cellák más érzékelőtechnológiákat. Míg a terhelésmérő cellák közvetlen erőmérést nyújtanak, az ultrahangos érzékelők a térfogatbecslést segítik. Az IoT-platformok integrációja lehetővé teszi a távoli figyelést és az adatelemzést, ami tükrözi az intelligens ipari rendszerek irányába mutató általános trendet.

Következtetés

Ezek a gyakorlati példák három kulcsfontosságú irányzatot tárnak fel tERHELMŰ alkalmazások: vezeték nélküli távmérés, amely lehetővé teszi a távoli figyelést kihívásokat jelentő környezetekben (1. eset); speciális érzékelőtechnológiák, például mágneses rugalmasságon alapuló kialakítások extrém tartósság érdekében (2. és 4. eset); valamint IoT-integráció a valós idejű adatvizualizációhoz (5. eset). Amikor terhelésmérő cellákat választanak igényes alkalmazásokhoz, a mérnököknek nemcsak a névleges teherbírást, hanem a környezeti tényezőket is figyelembe kell venniük, például a hőmérsékleti szélsőségeket, a dinamikus terhelést, a szennyeződés kockázatát és a jelek integritására vonatkozó követelményeket .