Monitoraggio delle vibrazioni con i convertitori di frequenza Danfoss

Analisi integrata delle vibrazioni

I drives Danfoss offrono una funzionalità di monitoraggio predittivo (CMB) integrata unica. Per le macchine installate che attualmente non hanno accesso ai dati di monitoraggio delle condizioni, questi convertitori di frequenza rappresentano un modo conveniente per implementare il monitoraggio e iniziare a raccogliere dati sulle prestazioni.

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Oltre al monitoraggio dell'avvolgimento dello statore e dell'inviluppo del carico, la funzionalità CBM integrata nel convertitore di frequenza comprende il monitoraggio delle vibrazioni. Il monitoraggio delle vibrazioni viene realizzato con l'ausilio di sensori di vibrazione, necessari per la raccolta dei segnali. Il convertitore di frequenza supporta fino a quattro canali di vibrazione, collegati agli ingressi analogici 4-20 mA.

Il monitoraggio delle vibrazioni comprende 2 funzioni:

livello generale di vibrazioni monitora le vibrazioni meccaniche ed è utile per il rilevamento precoce dei principali malfunzionamenti, quali sbilanciamento, disallineamento, allentamento meccanico.
La seconda funzione utilizza un tipo diverso di valore calcolato dal sensore,utile per monitorare il degrado dei cuscinetti, la scarsa lubrificazione e altro ancora.

Le due funzioni sono complementari tra loro. I sensori forniscono un output calcolato di una vibrazione generale (v-rms) o delle condizioni del cuscinetto in un campo di frequenza più ampio (g-rms).

Analisi delle vibrazioni per il monitoraggio predittivo

Nell'implementazione Danfoss, la vibrazione è sempre correlata alla velocità del motore. Questo è prezioso perché gli inverter Danfoss offrono soglie adattabili allo stato di funzionamento, a differenza del monitoraggio generale che utilizza valori assoluti per l'intero intervallo di velocità. Questa capacità è unica nelle macchine a velocità variabile.

La funzionalità di monitoraggio delle vibrazioni di Danfoss non è un sistema diagnostico, ma è in grado di monitorare la variazione tra i dati di base e i valori effettivi tramite soglie. Tuttavia, i migliori risultati nel monitoraggio delle vibrazioni sono sempre legati all'osservazione della variazione e un fattore chiave è il monitoraggio permanente della funzione di velocità.

Secondo la normativa sulle vibrazioni meccaniche ISO 20816-8:2018, l'uscita dell'azionamento della funzione di monitoraggio deve comprendere due avvisi e un allarme, tutti selezionabili. L'utente riceve una notifica per confermare il cambiamento di stato dell'asset monitorato e pianificare di conseguenza la manutenzione. Questo avviso preventivo è fondamentale per gli operatori, che possono agire rapidamente per evitare tempi di inattività non pianificati dell'applicazione.

Oltre al monitoraggio delle vibrazioni, i sensori possono essere utili per determinare i punti di risonanza dai dati di base, nonché lo stato generale della macchina, aumentando il valore per il cliente.

Il monitoraggio delle vibrazioni è correlato alla velocità del motore.

Sensori di vibrazione della gamma di Hansford Sensors

Danfoss ha avviato una partnership con il leader mondiale esperto delle vibrazioni, Hansford Sensors (HS). Il monitoraggio delle vibrazioni CBM è stato sviluppato, testato e convalidato utilizzando sensori HS. Hansford è uno specialista nella teoria delle vibrazioni, nella selezione e nel posizionamento dei sensori e la collaborazione è reciprocamente vantaggiosa per entrambe le aziende. Hansford fabbrica prodotti di alta qualità con garanzia a vita.

Installazione, posizionamento e tipo di montaggio del sensore

Danfoss offre due tipi di sensori basati sulla forma del corpo:

A base piana: questo tipo di corpo è ottimizzato per l'installazione su punti di superficie piana preparati sul motore o sulla macchina, o per essere utilizzato con accessori di montaggio. Gli accessori di montaggio sono utili quando non è possibile forare o filettare il motore o la macchina. (Perno di colla o magnete). Entrambi gli accessori hanno una femmina M8 corrispondente.
Conico: facile da installare su superfici rotonde, dove non è possibile ottenere un punto piatto sull'alloggiamento del cuscinetto. Molto utile per i motori di dimensioni ridotte < 11kW. HS-D20C

Posizionamento dei sensori

Esiste una differenza tra il posizionamento ottimale dei sensori v-rms e g-rms.

Vista 1: montare i sensori RMS solo su metallo rigido, allineato alla direzione di massima vibrazione.

Posizionamento del v-rms

L'HS-D20 utilizzato per il monitoraggio di sbilanciamenti, disallineamenti e allentamenti si trova sempre su un elemento rigido dell'alloggiamento del motore. L'ideale sarebbe posizionarlo sul cuscinetto di trasmissione o il più vicino possibile a questo. Alcuni motori sono dotati di una superficie piatta. Il sensore può essere montato mediante foratura/filettatura o con un perno di colla o addirittura utilizzando un magnete se la superficie è magnetica. Il rischio di perdita del segnale è minore per questo tipo di misura RMS.

Per quanto riguarda l'asse, i sensori possono essere montati in verticale o in orizzontale, il più vicino possibile al cuscinetto dell'estremità del convertitore di frequenza.

Un sensore per ogni motore è sufficiente per i motori con potenza nominale fino a 15 kW. Per le denominazioni dei telai più grandi, si consiglia di utilizzare più sensori, in una combinazione di tipi (v-rms e g-rms).

Se viene installato un solo sensore, è sempre buona norma misurare entrambi gli assi e selezionare quello con un livello di vibrazioni più elevato per l'installazione permanente. La vibrazione maggiore è causata dalla risonanza strutturale, dalla rigidità o dalla libertà di movimento ed è importante determinare la direzione predominante.

Vista 1: Montare il sensore GPEAK o il sensore del cuscinetto vicino al cuscinetto: posizioni radiali orizzontali e radiali verticali, come illustrato.

Il g-rms o il sensore del cuscinetto

L'HS-D22 misura frequenze più alte, fino a 5 kHz, che ovviamente non si trasferiscono nell'alloggiamento del motore. Misura le condizioni e la lubrificazione del cuscinetto su cui è montato. Pertanto, il montaggio sull'alloggiamento del cuscinetto è d'obbligo. La qualità del montaggio è importante per la coerenza del segnale. Ottieni il miglior collegamento mediante foratura.

Collegamento elettrico

Per i convertitori di frequenza Danfoss, collegare i sensori al morsetto T12 (bianco) o T13 per l'alimentazione a 24 V e AI53 (nero) o AI54 per il segnale.

Come acquistare i sensori da utilizzare con la funzionalità CBM integrata nei convertitori di frequenza Danfoss

Numero d'ordine Danfoss	Numero d'ordine Hansford Sensors	Descrizione
134B8492	HS-D22B10	Trasduttore 0-10g, 4-20mA
134B8493	HS-D20C0255019	Trasduttore 0-25mm/s, 4-20mA, RMS, con montaggio M8, base conica
134B8494	HS-D20CRT0255408	Trasduttore 0-25mm/s, 4-20mA, RMS, con temperatura PT100
134B8496	HS-AC334-10	Cavo 10m per 8492 e 8943
134B8497	HS-AC010-10	Cavo 10m per 8494

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