Skalowalna technologia ochrony maszyn
Ciągły monitoring bez osłabiania konstrukcji
Zastosowanie opracowanych czujników minimalizuje ryzyko nieplanowanych przestojów i awarii infrastruktury wykorzystywanej w reżimie pracy ciągłej. W szczególności dotyczy to urządzeń (silników gazowych, sprężarek) wykorzystywanych w sieciach przesyłowych gazu ziemnego, a w przyszłości także wodoru.
Nasze czujniki zostały zaprojektowane w taki sposób, aby ich instalacja i użytkowanie nie wpływały na osłabienie konstrukcji silnika. Czujniki są montowane bezpośrednio na stopie korbowodu, gdzie przez 2 mm otwór wprowadzana jest sonda czujnika. Materiały, z których wykonywane są panewki są przewidziane do pracy w temperaturach między 110 a 130°C, natomiast warunki normalnej pracy łożyska korbowodowego to temperatury rzędu 60 do 90°C. Celem pomiaru naszymi czujnikami jest jak najszybsze wykrycie gwałtownego wzrostu temperatury powyżej normalnej oraz rejestrowanie temperatury podczas eksploatacji w celu monitorowania jej zmian i ew. wychwytywania niekorzystnych lub niebezpiecznych trendów.
Niewykrycie nagłej zmiany temperatury i niewyłączenie silnika skutkuje w najlepszym wypadku zatarciem łożyska, a może też doprowadzić do pęknięcia wału. Za każdym razem jednak prowadzi do nieplanowanego przestoju w celu remontu silnika/sprężarki.
Im bliżej panewki korbowodu sonda zostanie założona, tym większa szansa na szybkie wykrycie nagłego wzrostu temperatury. Czas, o którym mowa liczony jest w pojedynczych sekundach.
Skalowalna technologia ochrony silników i sprężarek
Poza urządzeniami sieci przesyłowych opracowane rozwiązania technologiczne z powodzeniem znajdą zastosowania w ochronie silników dużej mocy pracujących w elektrowniach, na statkach czy w bio-gazowniach i wszędzie tam, gdzie kluczowe jest minimalizowanie ryzyka eksploatacji i bezawaryjna praca ciągła urządzeń.
Przy opracowywaniu technologii pomiarowej uwzględniono wymagające warunki eksploatacyjne takie jak występowanie olejów, produktów spalania czy atmosfer zagrożonych wybuchem.
Dzięki zaimplementowaniu standardowych protokołów komunikacyjnych takich jak MODBUS, TCP/IP, system pomiarowy dostosowany jest do współpracy z przemysłową aparaturą kontrolno-pomiarową klienta.
Integracja i gromadzenie danych pozyskiwanych przez czujniki nie wymaga dodatkowych interfejsów. Opracowany system pomiarowy domyślnie wspólpracuje z rozwiązaniami chmurowymi (MODBUS -> TCP/IP -> Cloud IIoT).
Opracowana technologia jest przedmiotem zgłoszeń patentowych:
- P.439110 „Sensor do zdalnego pomiaru temperatury obiektu oraz system i sposób zdalnego pomiaru temperatury obiektu”
- P.440420 ,,Bezprzewodowy pasywny sensor do zdalnego pomiaru temperatury obiektu oraz system i sposób zdalnego pomiaru temperatury obiektu”
Publikacje
- Mazur, M; Maciejewski, Ł.; Pilecki-Silva, D.: „Contactless Temperature Sensing Utilizing Resonant Antenna Loaded with Thermistor”
Abstract
In this paper the passive sensor allowing contactless temperature measurements is described. The solution is dedicated for industrial rotating equipment like reciprocating engines or compressors operating in hazardous (eg. explosive) environment. Presence of mineral oil particles and combustion products does not allow to use common optical measurement methods. The defined user case requires easy sensor installation and no wired or battery power supply. As any service requires stopping the entire machinery and processes it drives, the simplicity and robustness of the sensor is an advantage. The proposed solution is based on a microstrip resonant antenna operating in 2.4 GHz ISM band and loaded with thermistor directly or via a coaxial line. First, the application is extensively described and the rationale behind the work is presented. Next, the theoretical considerations and simulation results are presented to confirm the concept feasibility. The hazardous environment and other on-site operation factors are taken into account in the design of the sensor and system. The experiments proving concept of operation were conducted and described in that paper. The representative results are revealed and demonstrate a linear relation between measured resonance depth and the sensor temperature. The achieved performance allowed to formulate final conclusions on the developed solution.
Keywords—temperature measurement, wireless, thermistor, antenna
Artykuł zgłoszony na 24th International Microwave and Radar Conference, Gdańsk 2022, organizowaną pod auspicjami Polskiej Akademii Nauk i Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
- Mazur, M.; Maciejewski, Ł.; Wysocka, M.: „Projektowanie pasywnych czujników temperatury na bazie planarnych struktur rezonansowych”
Abstract
W firmie Microsensor Sp. z o.o. opracowano projekt czujnika temperatury. W trakcie prac projektowych wykorzystano oprogramowanie HFSS. Licencję na preferacyjnych warunkach uzyskano w ramach ANSYS Startup Program.
Powstały dwa warianty czujnika temperatury:
• wielowarstwowy, zbudowany na podłożu mikrofalowym z warstwami metalizacji po obu stronach,
• jednowarstwowy, wykonany z płyty przewodnika.
Podstawowym założeniem przeprowadzonych badań była zmienność częstotliwości rezonansowej analizowanych struktur na skutek zmian wymiarów liniowych tych struktur, wywołanych zmianami temperatury.
MESsenger, Nr 12, jesień 2021, MESCo Sp. z o.o.