Per il monitoraggio e la supervisione delle macchine rotanti (pompe, motori, ventilatori, riduttori), è naturale voler utilizzare sistemi di monitoraggio delle vibrazioni affidabili e di alta qualità. In questo articolo, discutiamo 11 punti chiave da considerare nella scelta dell’accelerometro giusto per le applicazioni industriali.
#1 Intervallo di misurazione dell’accelerazione
La maggior parte delle applicazioni industriali utilizza un intervallo di misurazione dell’accelerazione di 80 g o 50 g.
- I sensori da 80 g offrono un campo di misura dinamico più ampio.
- I sensori da 50 g possono saturare il segnale, causando un sovraccarico del sensore se l’ampiezza delle vibrazioni supera il campo di misura. Questo fenomeno è indicato in inglese con il termine “clipping”.
#2 Affidabilità del segnale di misura per tutta la durata di vita del sensore
- Un sensore può essere influenzato da numerosi fattori esterni, che incidono sulla sua precisione a lungo termine:
- La stabilizzazione piezoelettrica del cristallo PZT riduce al minimo la deriva del segnale su un lungo periodo (diversi anni).
- La sigillatura ermetica (preferibilmente verificata tramite prove di tenuta all’elio) protegge i componenti interni dalla contaminazione esterna e dall’ossidazione.
- Verificare se il produttore fornisce dati di affidabilità, come il Mean Time Between Failure (MTBF), che indica l’intervallo medio durante il quale il sensore funziona senza guasti.
#3 Tolleranza alla sensibilità
Gli accelerometri industriali hanno in genere un intervallo di tolleranza della sensibilità compreso tra il 5% e il 20%. Una banda di tolleranza del 5% garantisce la massima precisione e riproducibilità, mentre una tolleranza più ampia, compresa tra il 10% e il 20%, può essere utilizzata quando è possibile programmare il valore esatto della sensibilità nell’apparecchiatura di acquisizione dati.
Le tolleranze sono fondamentali se il vostro dispositivo di raccolta dati o sistema online non è in grado di gestire efficacemente le variazioni di sensibilità dei singoli accelerometri. Un andamento di misurazione può mostrare deviazioni significative quando si sostituiscono sensori con una tolleranza del 20%.
#4 Accelerazione vs. Velocità
I sensori di accelerazione e velocità rilevano diversi tipi di guasti alle macchine:
- Nella maggior parte delle applicazioni si utilizzano sensori di velocità poiché il segnale di velocità è generalmente il miglior indicatore per il monitoraggio delle condizioni della macchina, adatto sia a macchine/componenti a rotazione lenta che a quelli a rotazione veloce.
- Il segnale proveniente dagli accelerometri può essere convertito in velocità tramite integrazione quando vengono scelte la sensibilità e la qualità appropriate.
- La misurazione dell’accelerazione è più adatta al monitoraggio delle frequenze degli ingranaggi e alla diagnosi precoce di problemi ai cuscinetti.
- Il segnale proveniente dagli accelerometri può essere convertito in velocità tramite integrazione, consentendo di registrare entrambi i tipi di misura con un unico sensore.
- Per entrambe le soluzioni, sono disponibili varie opzioni per il segnale di uscita: uscita superiore o laterale, una gamma di sensibilità e tolleranze, cablaggio integrato e certificazioni per aree a rischio.
#5 Certificazioni per aree pericolose
I sensori di vibrazione sono disponibili con certificazioni per quasi tutti i tipi di aree pericolose presenti negli ambienti industriali (ATEX). Quando si sceglie l’accelerometro, assicurarsi che sia adatto alla zona corretta in cui verrà installato.
#6 Frequenza di risonanza del sensore
Le frequenze di misura vicine alla frequenza di risonanza del sensore possono causare letture errate. Il segnale potrebbe subire un clipping, generando segnali fantasma a bassa frequenza. Le frequenze di risonanza del sensore dovrebbero essere circa il doppio della frequenza di misura più alta prevista.
#7 Intervallo di temperatura
Determinare in anticipo quale sarà la temperatura nel luogo in cui verrà installato l’accelerometro. La temperatura ambiente influenza notevolmente il tipo di accelerometro adatto all’applicazione.
- Gli accelerometri industriali standard con elettronica integrata hanno un limite massimo di 120 °C.
- Componenti di alta qualità consentono ad alcuni sensori di funzionare a temperature fino a 150 °C.
- Gli accelerometri piezoelettrici, che non contengono circuiti elettronici interni, funzionano in genere fino a 260 °C.
- Speciali elementi sensori per alte temperature consentono il funzionamento a temperature fino a 760 °C, ma questi sensori richiedono anche altre considerazioni, rendendo importante bilanciare i requisiti di temperatura con fattori quali il costo e la robustezza.
#8 Cablaggio
Esistono molte opzioni per il cablaggio degli accelerometri, pertanto è importante considerare i seguenti punti:
- I passanti in ceramica/metallo separano i componenti interni del sensore dal cavo per impedire all’umidità e alle impurità di penetrare nel sensore.
- Il collaudo dei sensori esclusivamente al livello di pressione specificato nelle specifiche potrebbe non rilevare una frattura. Per le applicazioni subacquee, i sensori dovrebbero essere collaudati anche a più livelli di pressione per individuare eventuali problemi.
- Per applicazioni in acque profonde, è necessario utilizzare un cavo con isolamento che prevenga danni in caso di infiltrazione d’acqua.
#9 – Isolamento e alloggiamento
La progettazione del sensore e dei cavi deve proteggere il segnale dai fattori ambientali che possono influire sui dati:
- È necessario utilizzare un cavo schermato in cui la schermatura si estenda fino alla scatola di derivazione (non solo fino al sensore) per prevenire loop di terra e cariche statiche.
- I sensori dovrebbero essere progettati per resistere a scariche elettrostatiche (ESD) fino a 20.000 volt, ma questa specifica di solito non è riportata nelle schede tecniche e deve essere richiesta al produttore.
- I cuscinetti di montaggio possono fornire isolamento (fino a 1.500 volt) in ambienti in cui sono presenti elevate differenze di potenziale di tensione, un elevato accumulo di carica statica o condizioni di messa a terra incerte.
#10 – Intervallo di misura
I sensori da 100 mV/g sono quelli più comunemente utilizzati per il monitoraggio delle apparecchiature rotanti industriali, ma esistono delle eccezioni:
- Sensori da 10 mV/g per applicazioni ad alta forza g, quali turbine ad alta velocità o il monitoraggio della seconda e terza armonica delle frequenze degli ingranaggi.
- Sensori da 500 mV/g per applicazioni a bassa frequenza, come il monitoraggio delle pale delle turbine eoliche o delle macchine a rotazione lenta nelle torri di raffreddamento.
#11 – Assistenza tecnica
Data la quantità di aspetti importanti da considerare nella scelta dell’accelerometro, il supporto tecnico del produttore e un team di vendita competente sono fondamentali per selezionare l’accelerometro più adatto alla vostra applicazione. Istec può guidarvi attraverso l’ampia gamma di accelerometri e aiutarvi a scegliere il sensore giusto per le più svariate applicazioni industriali. I nostri specialisti, con anni di esperienza nelle misurazioni delle vibrazioni e nei sensori, possono anche occuparsi dell’installazione o fornirvi assistenza in questo processo.
Leggi anche: 6 metodi di montaggio per gli accelerometri
