Jėgos jutiklių taikymas: atvejo tyrimai ir analizė

Krūvio selliais yra jėgos keitikliai, kurie mechaninę jėgą paverčia matuojamais elektriniais signalais. Jie yra esminiai komponentai įvairiose pramonės šakose – nuo sunkiosios statybos iki didelės tikslumo automobilių lenktynių. Žemiau pateikti penki tipiniai atvejų tyrimai, kurie iliustruoja, kaip jėgos jutiklių technologija sprendžia realaus pasaulio pramoninius iššūkius.

Atvejis 1: Uosto kranų apkrovos stebėjimas

Taikymas : globali naftos ir dujų logistikos įmonė ASCO turėjo stebėti kranų apkrovas tiekimo bazėse ekstremaliomis aplinkos sąlygomis – nuo Norvegijos iki Australijos .

Iššūkis didelės atstumų tarp krovinio jungčių ir priėmimo įrenginių ribos, signalo užklimdymas laivo konstrukcijomis bei poreikis, kad priežiūros darbuotojai galėtų pasiekti svorio duomenis iš bet kurio uosto taško, o ne tik iš valdymo patalpos .

Sprendimas krovinio stebėjimo sistemos sukūrė specialias krovinio jungtis, integruojančias belaidžius telemetrinės įrangos prietaisus. Sistema perduodavo duomenis į internetą, leisdama bet kuriam mobiliuoju ryšiu aprūpintam įrenginiui stebėti rodmenis per specialų interneto adresą .

Analizė ši situacija iliustruoja, kaip belaidės svarstyklių technologija pašalina laidų reikalavimus, vienu metu išlaikydama signalo vientisumą nepaisant fizinio užklimdymo. Baterijomis maitinami prietaisai, kurių baterijas reikia keisti tik kas šešis mėnesius, rodo praktinę naudojimo patikimumą lauke

Atvejis 2: Londono Bokšto tiltas – krovinio išsivertinimas

Taikymas londono istorinis Bokšto tiltas, atidarytas 1894 metais, reikalavo sprendimo, kuris apsaugotų jo senėjančią pakeliamąją (pakeliamąją) tiltų dalį nuo netolygaus apkrovimo, kurį sukelia šiuolaikiniai eismos srautai .

Iššūkis 1000 tonų tiltų plokštumos patyrė netolygią apkrovos pasiskirstymą per pagrindinius guolius dėl užrakinamųjų šakutės elementų nesutapimo ir ausčių. Kai kurie guoliai nešė didesnę apkrovą nei kiti, todėl kilo pavojus ankstyvam sugadinimui ir galimam tiltui būti uždarytam .

Sprendimas aBB įdiegė Millmate Pressductor apkrovos jutiklius (600 tonų naudingosios apkrovos) keičiamose atraminėse blokuose. Šie magnetoelastiniai jutikliai nuolat matuoja apkrovos pasiskirstymą ir siunčia 4–20 mA signalus į programuojamąjį valdiklį (PLC). Kai aptinkama netolygumas, hidrauliniai cilindrai reguliuoja blokų padėtis, kad apkrova būtų išlyginta .

Analizė tai iliustruoja apkrovos jutiklių vaidmenį numatytojo techninio aptarnavimo ir konstrukcijos būklės stebėjimo sistemose. Magnetoelastinis principas – mechaninės įtempios sąlygotų magnetinės skvarbos pokyčių matavimas – užtikrina išsklitančią ilgaamžiškumą: jutikliai gali atlaikyti virškrovą 300–1000 % virš nominaliosios apkrovos ir deformuotis tik 0,02–0,05 mm veikiant apkrovai .

Atvejis 3: Formulės 1 stabdymo sukimo momento matavimas

Taikymas formulės 1 lenktynių įmonė reikalavo tikslaus stabdymo sukimo momento matavimo lenktynių sąlygomis .

Iššūkis šioje aplikacijoje buvo reikalaujama veikti 250 °C temperatūroje, esant didelės energijos vibracijai ir smūgio apkrovoms. 3 kNm stabdymo sukimo momentas sukūrė 20 kN reakcijos jėgą stabdymo žabangose, kuri buvo pasiskirstiusi tarp dviejų jėgos jutiklių .

Sprendimas „Novatech“ pateikė mažų gabaritų šlyties sijos tipo jėgos jutiklius (po 10 kN kiekvienam), turinčius aukštos temperatūros specifikacijas ir patentuotą neaktyvią diapazono drebulio kompensaciją. Baigtinio elementų analizė (FEA) patvirtino projektą prieš pradedant prototipų gamybą .

Analizė ši atvejo analizė iliustruoja specializuotų jėgos jutiklių projektavimą ekstremalioms aplinkos sąlygoms. Temperatūros kompensacija – nukreipta į nulio drebulio ir jautrumo pokyčių šalinimą – yra kritiškai svarbi, kai jutikliai veikia plačiuose temperatūros diapazonuose. Porinės konfigūracijos naudojimas neutralizavo diferencialinį išsiplėtimą tarp stabdymo žabangų ir konstrukcinių detalių.

Atvejis 4: Popieriaus gamyklos juostos įtempimo valdymas

Taikymas popieriaus mašinos, gaminančios vieną kilometrą penkių metrų pločio audinio per minutę, reikalauja tikslaus juostos įtempimo stebėjimo .

Iššūkis tradiciniai deformacijos matuokliai krūvio selliais klaidžiojo, buvo nestabilūs ir gedavo dėl drėgmės, garų, virpesių ir temperatūros svyravimų, kurie dažni popieriaus gamyklose. Avarinės sustabdymo sistemos ir juostos plyšimai sukelė perkrovas, kurios sunaikindavo įprastus jutiklius .

Sprendimas aBB spaudos induktoriniai magnetoelastingieji apkrovos jutikliai, kuriuose nėra judančių dalių, atlaiko 300–1000 % perkrovas be kalibravimo praradimo. 0,02–0,05 mm poslinkis (10–100 kartų mažesnis nei judančiųjų prietaisų) užtikrina ilgalaikį patikimumą .

Analizė magnetoelastingasis metodas pašalina mechaninį nuovargį kaip gedimo priežastį. Šie jutikliai generuoja ypatingai stiprius signalus, atsparius elektriniam triukšmui – tai ypač svarbu, kai pramonės aplinkoje naudojami kintamosios srovės variklių valdymo įrenginiai ir belaidžiai įrenginiai

Atvejis 5: Akmenų skaldos sverimo integracija karjere

Taikymas malajzijos Negeri Roadstone karjere reikėjo tiksliai išmatuoti smėlio ir žvyro medžiagų svorį .

Iššūkis – tikslumo palaikymas nepaisant įvairių medžiagų pasiskirstymo schemų ir aplinkos sąlygų karjere .

Sprendimas – integruota sistema, sujungianti svarstyklių elementus su ultragarso jutikliais ir naudojanti Node-RED platformą realiuoju laiku vizualizuojant duomenis. Svarstyklių elementai parodė vidutines svorio reikšmes – 703,8 g, 701,8 g ir 702,5 g, kurios labai artimos tikrajai smėlio masei – 700 g .

Analizė – šis hibridinis požiūris iliustruoja, kaip svarstyklių elementai papildo kitas jutiklių technologijas. Kai svarstyklių elementai tiesiogiai matuoja jėgą, ultragarso jutikliai padeda įvertinti tūrį. IoT platformų integracija leidžia nuotolinį stebėjimą ir duomenų analizę, atspindėdama platesnį linkimą į protingas pramonines sistemas.

Išvada

Šie atvejo tyrimai atskleidžia tris pagrindinius tendencijų kROVINIŲ CELIS taikymai: belaidė telemetrijos technologija, leidžianti nuotolinį stebėjimą sunkiai pasiekiamose aplinkose (1-asis atvejis); specializuotos jutiklių technologijos, pvz., magnetoelastinės konstrukcijos, skirtos ekstremaliai ilgalaikiam naudojimui (2-asis ir 4-asis atvejai); bei IoT integracija tikrosios laiko režimu vykdomai duomenų vaizdavimui (5-asis atvejis). Pasirenkant apkrovos jutiklius reikalaujantiems taikymams inžinieriai turi įvertinti ne tik nustatytą naudingąją apkrovą, bet taip pat aplinkos veiksnius, įskaitant temperatūros kraštutinumus, smūginę apkrovą, užteršimo riziką ir signalo vientisumo reikalavimus .