Uporabe obtežnih celic: primeri in analiza

Merilnih celicah so pretvorniki sile, ki mehansko silo pretvorijo v merljive električne signale. Uporabljajo se kot ključni sestavni deli v številnih panogah, od težke gradbene industrije do visoko natančnih športov z avtomobili. Spodaj je pet predstavnih primerov iz prakse, ki prikazujejo, kako tehnologija senzorjev obremenitve rešuje dejanske industrijske izzive.

Primer 1: Nadzor obremenitve pristaniških žerjavov

Uporaba : Globalna podjetja za logistiko na področju nafte in plina, ASCO, je bilo potrebno nadzorovati obremenitev žerjavov na oskrbovalnih bazah v ekstremnih okoljih, od Norveške do Avstralije .

Izziv velike razdalje med obremenitvenimi povezavami in sprejemniki, oviranje signala s strukturnimi elementi ladje ter potreba po tem, da nadzorniki dostopajo do podatkov o teži kjerkoli v pristanišču, ne le v nadzorni sobi .

Rešitev sistemi za spremljanje obremenitve so razvili posebne obremenitvene povezave z integrirano brezžično telemetrijsko opremo. Sistem je poslal podatke na spletno platformo, kar je omogočilo spremljanje meritev s katero koli napravo z mobilno povezavo prek določenega spletnega naslova .

Analiza ta primer poudarja, kako brezžična tehnologija obremenitvenih celic odpravi potrebo po kablju, hkrati pa ohrani integriteto signala kljub fizičnim oviram. Enote na baterijski pogon, ki jih je treba zamenjati le vsakih šest mesecev, prikazujejo praktično vzdržljivost v poljskih pogojih.

Primer 2: Urejanje obremenitve na londonskem mostu Tower Bridge

Uporaba zgodovinski londonski most Tower Bridge, ki je bil odprt leta 1894, je zahteval rešitev za zaščito njegovega starajočega se mehanizma za dvigovanje (dvignjeni del mostu) pred neenakomerno obremenitvijo, povzročeno z modernimi prometnimi obremenitvami .

Izziv 1000-tonski mostni nosilci so imeli neenakomerno porazdelitev obremenitve na glavnih ležajih zaradi napačne poravnave in obrabe zaklepnih zobjev. Nekateri ležaji so prenašali večjo obremenitev kot drugi, kar je ogrožalo njihovo predčasno odpoved in morebitno zaprtje mostu .

Rešitev aBB je namestil tlačne senzorje Millmate Pressductor (nosilnost 600 ton) v zamenljive podporne bloke. Ti magnetno-elastični senzorji neprekinjeno merijo porazdelitev obremenitve in PLC-ju pošiljajo signale 4–20 mA. Ko je zaznana neenakomernost, hidravlični valji prilagodijo položaje blokov, da se obremenitve izenačijo .

Analiza to prikazuje vlogo tlačnih senzorjev pri prediktivnem vzdrževanju in spremljanju stanja konstrukcije. Magnetno-elastični princip – merjenje spremembe magnetne prepustnosti pod mehansko obremenitvijo – zagotavlja izjemno trdnost; senzorji prenesejo preobremenitve do 300–1000 % nazivne nosilnosti in se pri obremenitvi upognejo le za 0,02–0,05 mm .

Primer 3: Merjenje zaviralnega navora v Formuli 1

Uporaba podjetje za dirkanje Formule 1 je zahtevalo natančno merjenje zaviralnega navora med dirkami .

Izziv uporaba je zahtevala delovanje pri temperaturi 250 °C ter ob visokoenergijskih vibracijah in udarnih obremenitvah. Zaviralni navor 3 kNm je povzročil reakcijsko silo 20 kN na zavorni klešči, ki se je razdelila med dva senzorja sile .

Rešitev novatech je zagotovil miniaturizirane senzorje sile tipa shear beam (vsak 10 kN) z lastnostmi za delovanje pri visokih temperaturah ter z patentirano pasivno kompenzacijo odmika razpona. Modeliranje z metodo končnih elementov (FEA) je potrdilo načrt pred izdelavo prototipa .

Analiza ta primer prikazuje specializiran načrt senzorjev sile za ekstremne okoljske pogoje. Kompenzacija temperature – ki naslavlja ničelni odmik in spremembe občutljivosti – je ključnega pomena, kadar delujejo senzorji v širokem temperaturnem območju. Konfiguracija paroma ujemanjih senzorjev je nadomestila različno raztezanje med zavorno kleščo in strukturnimi komponentami.

Primer 4: Nadzor napetosti traku v papirnici

Uporaba papirni stroji, ki proizvajajo en kilometer pet metrov širokega tkana (tissue) na minuto, zahtevajo natančen nadzor napetosti traku .

Izziv tradicionalni tenzometri merilnih celicah so trpeli zaradi odmika, nestabilnosti in odpovedi zaradi vlage, hlapov, vibracij in temperaturnih nihanj, ki so pogosta v papirnicah. Nujni zaustavitve in pretrganja materiala na tekočem traku so povzročile preobremenitve, ki so uničile konvencionalne senzorje .

Rešitev magnetoelastični obtežni celici ABB Pressductor, ki nimajo gibljivih delov, zdržijo preobremenitve 300–1000 % brez izgube kalibracije. Odklon 0,02–0,05 mm (10–100-krat manj kot pri napravah, ki temeljijo na gibanju) zagotavlja dolgoročno zanesljivost .

Analiza magnetoelastični pristop izključi mehansko utrujenost kot vzrok odpovedi. Ti senzorji ustvarjajo izjemno močne signale, odporne na električne motnje – kar je ključnega pomena, ko so industrijska okolja polna spremenljivofrekvenčnih gonilnikov in brezžičnih naprav.

Primer 5: Integracija tehtanja materialov v kamnolomu

Uporaba kamnolom Negeri Roadstone Malaysia je potreboval natančno merjenje mase peska in agregatov .

Izziv : Ohranjanje natančnosti kljub različnim vzorcem porazdelitve materiala in okoljskim razmeram na kamnolomu .

Rešitev : Integriran sistem, ki združuje obtežilne celice z ultrazvočnimi senzorji in uporablja platformo Node-RED za vizualizacijo podatkov v realnem času. Obtežilne celice so zagotovile povprečne merjene mase 703,8 g, 701,8 g in 702,5 g – zelo blizu dejanske mase peska, ki znaša 700 g .

Analiza : Ta hibridni pristop prikazuje, kako obtežilne celice dopolnjujejo druge tehnologije senzorjev. Medtem ko obtežilne celice omogočajo neposredno meritev sile, ultrazvočni senzorji pomagajo pri oceni prostornine. Vključitev IoT-platform omogoča oddaljano spremljanje in analizo podatkov, kar odraža širši trend proti pametnim industrijskim sistemom.

Zaključek

Te primerjalne študije razkrivajo tri ključne trende v nOSILNA CELICA uporabne primere: brezžična telemetrija za omogočanje oddaljenega nadzora v zahtevnih okoljih (primer 1); specializirane tehnologije pretvornikov, kot so magnetnoelastični dizajni za izjemno trpežnost (primera 2 in 4); ter integracija IoT za vizualizacijo podatkov v realnem času (primer 5). Pri izbiri senzorjev za obremenitve za zahtevne aplikacije morajo inženirji upoštevati ne le nazivno nosilnost, temveč tudi okoljske dejavnike, kot so ekstremne temperature, udarno obremenitev, tveganje onesnaženja in zahteve glede integritete signala .