Przejdź do treści
HS Sensors

Przemysł metalurgiczny — monitoring drgań maszyn

W hutach, walcowniach i zakładach przetwórstwa metali maszyny pracują pod dużym, często udarowym obciążeniem, w cyklach i w pobliżu gorącego materiału. Pomiar drgań pozwala wcześnie wychwycić zużycie łożysk, niewspółosiowość i luzy w napędach walcarek, pras i wentylatorów — zanim awaria zatrzyma cały ciąg technologiczny.

Zapytaj o ofertęDobierz czujnik
Przemysł metalurgiczny — zastosowanie czujników drgań
Fot. Kateryna Babaieva / Pexels

Co psuje się najczęściej

Linie metalurgiczne są silnie sprzężone: zatrzymanie jednej klatki walcowniczej, nożyc czy wentylatora pieca wstrzymuje cały ciąg technologiczny. Nieplanowany postój to nie tylko utracona produkcja — nagrzany wsad stygnie i może wymagać ponownego nagrzewania, a uszkodzone łożysko w przekładni walcarki potrafi w krótkim czasie zniszczyć zazębienie i wały. Części zamienne do dużych napędów często wykonuje się na zamówienie, dlatego wczesne wykrycie usterki daje czas na przygotowanie remontu i jest podstawą predykcyjnego utrzymania ruchu.

Warunki pracy czujników

Czujniki pracują w pyle i zgorzelinie, w zasięgu wody chłodzącej i emulsji, przy promieniowaniu cieplnym z pieców i gorącego materiału. Dochodzą do tego udary przy przejściu materiału przez klatki, przy pracy pras i nożyc, a także zakłócenia elektromagnetyczne od napędów dużej mocy. Wymaga to solidnych obudów, starannego doboru przewodów i prowadzenia ich z dala od kabli zasilających.

Park maszynowy jest bardzo zróżnicowany — od wolnoobrotowych walców i stołów rolkowych po szybkoobrotowe wentylatory i pompy. Dlatego w jednym zakładzie zwykle łączy się różne typy czujników i różne strategie: pomiary okresowe, ciągły nadzór w PLC i lokalne zabezpieczenia maszyn.

Typowe maszyny

Klatki walcownicze i przekładnie walcarek
uszkodzenia łożysk tocznych, zużycie zazębienia, luzy mechaniczne
Walce i stoły rolkowe
uszkodzenia łożysk wolnoobrotowych, niewyważenie i mimośrodowość walców
Prasy, nożyce i linie cięcia
luzy w układzie napędowym, niewspółosiowość, uszkodzenia łożysk
Wentylatory pieców, odpylania i chłodzenia
niewyważenie wirnika, niewspółosiowość, zużycie łożysk
Pompy wody chłodzącej i agregaty hydrauliczne
kawitacja, uszkodzenia łożysk, luzy mechaniczne
Silniki napędów głównych i pomocniczych
uszkodzenia łożysk, niewspółosiowość sprzęgieł, drgania pochodzenia elektromagnetycznego

Od maszyny do systemu monitoringu

  1. 01Maszyny w branży

    Klatki walcownicze i przekładnie walcarek, walce i stoły rolkowe, prasy, nożyce i linie cięcia i inne — punkt pomiarowy na obudowie łożyska.

  2. HS-104R — Akcelerometr trójosiowy o niskim poborze mocy, wyjście górne, przewód PUR

    02Czujnik

    Akcelerometr IEPE lub czujnik 4–20 mA przetwarza drgania (i często temperaturę) na sygnał elektryczny.

    Akcelerometry przemysłowe IEPE
  3. HS-AA018 — Adapter liniowy (inline)

    03Sygnał

    Przewód z odpowiednim złączem i skrzynka przyłączeniowa prowadzą sygnał z wielu punktów pomiarowych do systemu.

    Przewody i złącza
  4. HS-570-60 — Moduł zasilacza

    04Monitoring

    Sterownik PLC, system DCS, system online lub kolektor danych: trendy, progi alarmowe i diagnostyka, zanim dojdzie do awarii.

    Systemy i przełączniki drgań

Jak dobrać pomiar

Pomiary okresowe z kolektorem danych

Podstawą programu diagnostyki drganiowej jest zwykle HS-100 — akcelerometr AC ze stali nierdzewnej o standardowej czułości 100 mV/g. Czujnik zamontowany na stałe przy łożysku i wyprowadzony przewodem do skrzynki przełączającej HS-SE pozwala wykonywać pomiary trasowe kolektorem danych z jednego, bezpiecznego miejsca — bez zdejmowania osłon i bez wchodzenia w zasięg ruchomych elementów linii. Ten sam czujnik może też dostarczać sygnał do systemu monitoringu online, jeśli maszyna wymaga ciągłej analizy.

Ciągły nadzór w sterowniku PLC

Tam, gdzie ważniejszy jest stały trend niż szczegółowa analiza — na wentylatorach, pompach i silnikach pomocniczych — sprawdza się HS-420. Czujnik daje sygnał 4–20 mA proporcjonalny do prędkości drgań, który trafia bezpośrednio na wejście analogowe sterownika PLC lub systemu SCADA. Pozwala to rejestrować trendy i generować alarmy po przekroczeniu progów, ale nie zastępuje analizy widma: do ustalenia przyczyny wzrostu drgań potrzebny jest sygnał AC. Pełny wybór znajdziesz w kategorii czujniki drgań 4–20 mA.

Lokalne wyświetlanie i alarmy

Maszyny, które powinny mieć zabezpieczenie na miejscu, można wyposażyć w akcelerometry AC współpracujące z modułami drgań z serii HS-500. Moduły pozwalają wyświetlać poziom drgań i sygnalizować alarmy lokalnie, a jednocześnie przekazywać sygnał do PLC. Funkcje poszczególnych modułów się różnią, więc porównaj ich karty katalogowe w kategorii systemy i przełączniki drgań.

Walce i maszyny wolnoobrotowe

Przy niskiej prędkości obrotowej sygnały uszkodzeń łożysk są słabe i leżą w paśmie niskich częstotliwości. Dla takich maszyn producent przewidział HS-100F — wersję z filtrem, o charakterystyce dopasowanej do pomiarów niskich częstotliwości — oraz akcelerometry AC o wyższej czułości. Standardowe pasmo akcelerometrów AC wynosi 0,8 Hz – 15 kHz (±3 dB) i może być dopasowane filtrami; pasmo i czułość konkretnej wersji podaje karta katalogowa.

Montaż przy piecach i gorącym materiale

  • HS-100 pracuje według producenta do 150 °C, ale dopuszczalna temperatura konkretnej wersji zależy także od przewodu i złącza — sprawdź ją w karcie katalogowej.

  • W gorętszych punktach zastosuj akcelerometr wysokotemperaturowy: HS-105 pracuje do 250 °C z zewnętrznym wzmacniaczem ładunku, który umieszcza się w chłodniejszym miejscu.

  • Wybieraj przewody w oplocie lub w osłonie, prowadź je z dala od źródeł ciepła i kabli zasilających, a czujnik mocuj na szpilce do splanowanej powierzchni oprawy łożyska.

Polecane wykonania

Wszystkie produkty dla branży (41)

Grupy produktów dla branży: przemysł metalurgiczny

Pytania z branży

Jaki czujnik wybrać do wolnoobrotowych walców i stołów rolkowych?

Przy niskiej prędkości obrotowej sygnały uszkodzeń łożysk są słabe i mają niską częstotliwość, dlatego warto sięgnąć po HS-100F — wersję z filtrem przeznaczoną do maszyn wolnoobrotowych — lub po akcelerometr AC o wyższej czułości. Czujnik zamontuj sztywnie, na szpilce, jak najbliżej strefy obciążenia łożyska. O wyborze konkretnej wersji decydują prędkość obrotowa i wymagane pasmo, które porównasz w kartach katalogowych.

Czy czujnik 4–20 mA wystarczy do diagnostyki łożysk?

HS-420 przekazuje ogólny poziom prędkości drgań, który dobrze sygnalizuje niewyważenie, niewspółosiowość i luzy, natomiast uszkodzenia łożysk we wczesnej fazie ujawniają się głównie w wyższych częstotliwościach i w analizie obwiedni. Do ich wykrywania potrzebny jest sygnał AC z akcelerometru, np. HS-100, analizowany kolektorem danych lub w systemie online. Jeżeli w jednym punkcie potrzebujesz obu sygnałów, rozważ czujnik z wyjściem 4–20 mA i dodatkowym wyjściem AC, taki jak HS-421.

Jak chronić czujnik i przewód przy piecach i w strefie zgorzeliny?

Wybierz przewód w oplocie lub w osłonie i poprowadź go po konstrukcji, z dala od gorącego materiału i kabli zasilających. Sprawdź dopuszczalną temperaturę wybranej wersji: HS-100 pracuje według producenta do 150 °C, przy czym limit może obniżać rodzaj przewodu. Tam, gdzie jest goręcej, zastosuj wersję wysokotemperaturową, np. HS-105 z zewnętrznym wzmacniaczem ładunku.

Warto przeczytać

Dobierz czujniki do swojej linii

Prześlij listę maszyn z prędkościami obrotowymi, opis warunków w miejscu montażu i informację, dokąd ma trafić sygnał. Pomożemy dobrać czujniki, przewody i sposób montażu.

Zapytaj o ofertęPorozmawiaj z doradcą