QM30VT3 3-Axis Vibration Sensor Overview
An overview of the QM30VT3 3-Axis Vibration Sensor's functionality
Il sensore di vibrazioni a 3 assi ad alte prestazioni QM30VT3 aiuta a individuare prima i guasti, a ridurre i tempi di fermo e a semplificare la manutenzione predittiva grazie a funzionalità di diagnostica di precisione e in tempo reale che consentono ai team di intervenire prima che i problemi si aggravino. La funzione di apprendimento automatico VIBE-IQ integrata stabilisce automaticamente i livelli di base e le soglie di allarme, garantendo il rilevamento dei guasti in tempo reale senza bisogno di configurazioni complesse ed eliminando la necessità di gateway esterni o elaborazioni tramite moduli di controllo. Elaborando i dati direttamente sul sensore, il QM30VT3 semplifica l'integrazione nelle reti Modbus. Il rilevamento a 3 assi ad alta risoluzione consente di individuare un maggior numero di guasti su tutti e tre gli assi, mentre l'elaborazione avanzata del segnale garantisce il rilevamento precoce di problemi meccanici in fase iniziale, aiutando i team a prevenire guasti imprevisti e riparazioni costose.
Sensore di vibrazione a 3 assi QM30VT3
Dispositivo di rilevamento della presenza
Integrato
Campionamento ed elaborazione più veloci rispetto al VT2
è configurabile
Analisi delle vibrazioni
Il monitoraggio a bassissimo rumore delle vibrazioni su tutti e tre gli assi, X, Y e Z offre una visione più completa dello stato della macchina e una maggiore flessibilità di installazione rispetto ai sensori a 2 assi e alla maggior parte dei sensori MEMS a 3 assi, che presentano un rumore fino a tre volte superiore sul terzo asse. Il QM30VT3 offre prestazioni a bassissimo rumore su tutti e tre gli assi, catturando i modelli di vibrazione che indicano guasti critici in fase iniziale che altri dispositivi non colgono, tra cui il disallineamento angolare e lo squilibrio dinamico. Identificando quali assi del sensore corrispondono agli assi della macchina, il sensore può essere installato con l'orientamento più adatto all'applicazione, rilevando qualsiasi cosa, da un lieve squilibrio all'usura precoce dei cuscinetti, indipendentemente dall'orientamento o dalla posizione di montaggio.
Con VIBE-IQ integrato nel sensore, le funzionalità di apprendimento automatico consentono di rilevare i livelli di vibrazioni di riferimento e generare automaticamente soglie di avviso e di allarme, permettendo a chiunque di monitorare le risorse, senza bisogno di gateway o competenze specifiche.
Rileva i primi sintomi di guasto in motori, riduttori e altre apparecchiature prima che i guasti si aggravino. Dagli squilibri e dai disallineamenti all'usura dei cuscinetti e degli ingranaggi, la gamma di frequenze da 6 Hz a 5,3 kHz copre sia le attività a bassa velocità che quelle ad alta velocità.
Rilevazione nel dettaglio delle vibrazioni a bassa frequenza e degli impatti di breve durata, quali guasti iniziali dei cuscinetti, su risorse a rotazione lenta, utilizzando una frequenza di campionamento elevata di 26,8 kHz per una risoluzione chiara dei transitori ad alta frequenza.
La FMax, ovvero la frequenza massima regolabile, consente di adattare l'intervallo di frequenze e la lunghezza del campione alla velocità della macchina e alle caratteristiche del guasto. Una FMax più elevata cattura un'ampia gamma di frequenze, utilizzando tempi di campionamento più brevi e una risoluzione predefinita adatta a rilevare i guasti nei macchinari ad alta velocità. Valori di FMax più bassi forniscono una risoluzione di campionamento progressivamente più fine e tempi di campionamento più lunghi per rilevare i guasti in macchinari in movimento molto lento.
La modalità High-Frequency Enveloping (HFE) isola i segnali ad alta frequenza filtrando le basse frequenze, facilitando l'individuazione di guasti precoci, quali l'usura dei cuscinetti e i problemi di lubrificazione. La combinazione di HFE con valori di FMax più bassi estende il tempo di campionamento e migliora la risoluzione, isolando al contempo le alte frequenze, il che è fondamentale per rilevare segnali di guasto deboli ad alta frequenza in macchinari a bassa velocità, altrimenti mascherati dalle vibrazioni dominanti a bassa frequenza.
Al cuore di questo esempio c'è il modulo di controllo industriale DXMR90-X1E di Banner, che raccoglie i dati Modbus RTU da otto sensori di vibrazione a 3 assi QM30VT3. Cinque sensori sono collegati direttamente al modulo di controllo: quattro sono collegati in serie alla porta 4, mentre uno è collegato alla porta 3. Un dispositivo radio dati seriale R70 è collegato alla porta 1 e funge da ricevitore wireless per gli altri tre sensori VT3, che si trovano più lontani dal modulo di controllo. Due di questi sensori sono collegati in cascata a un singolo R70 per la trasmissione, mentre il terzo impiega un proprio R70 dedicato. Questi dispositivi radio trasmettono in modalità wireless all'R70 sulla porta 1, consentendo al DXMR90 di accedere a tutti gli otto sensori attraverso una combinazione di connessioni cablate e wireless. Il DXMR90 utilizza l'interfaccia Ethernet per inviare dati su reti EtherNet/IP, Modbus TCP o PROFINET. Ciò consente l'integrazione con PLC, piattaforme cloud o sistemi SCADA per il monitoraggio in tempo reale e la tracciabilità a lungo termine della salute delle risorse.
Applicazioni
Package sort facility uses 3-Axis vibration sensor with VIBE-IQ to detect early-stage conveyor motor faults, reduce downtime, and enable predictive maintenance.
Plant uses Banner QM30VT3 with VIBEIQ to detect bearing wear and pulley misalignment in fans, enabling predictive maintenance and reducing unplanned downtime.
Package sort facility uses 3-Axis vibration sensor with VIBE-IQ to detect early-stage conveyor motor faults, reduce downtime, and enable predictive maintenance.
Plant uses Banner QM30VT3 with VIBEIQ to detect bearing wear and pulley misalignment in fans, enabling predictive maintenance and reducing unplanned downtime.
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Un terzo asse a bassissimo rumore consente il montaggio con qualsiasi orientamento assiale senza sacrificare la precisione e l'affidabilità, il che è fondamentale quando lo spazio o l'accesso limitano il posizionamento del sensore. La maggior parte dei sensori MEMS a 3 assi presenta una densità di rumore fino a tre volte superiore sul terzo asse (in genere l’asse Z), con conseguente riduzione dell'affidabilità e della flessibilità di installazione.
Una maggiore larghezza di banda migliora le prestazioni permettendo di rilevare segnali di guasto che i sensori a larghezza di banda più stretta non sono in grado di captare, in particolare gli indicatori ad alta frequenza di danni precoci a cuscinetti e ingranaggi. Ad esempio, l'espansione da 4000 Hz a 5300 Hz della banda consente di rilevare impatti lievi e ad alta frequenza che potrebbero non venire individuati al di sotto dei 4 kHz. Ciò consente interventi tempestivi e rende il sensore efficace in una gamma più ampia di velocità della macchina e di tipologie di guasto.
L'algoritmo VIBE-IQ integrato elabora i dati all'interno del sensore stesso, eliminando la necessità di un modulo di controllo o di un software esterno. Imposta automaticamente i parametri di riferimento e le soglie di allarme, consentendo agli utenti di monitorare lo stato delle macchine senza richiedere competenze specialistiche in materia di vibrazioni.
Un valore scalare è un singolo numero che rappresenta l’intensità di una proprietà misurabile, senza alcuna componente direzionale. Indica la quantità di qualcosa, ma non “in quale direzione sta andando”, ad esempio i °F per la temperatura o i km/h per la velocità. Al contrario, un vettore include informazioni sia sull’intensità che sulla direzione, come la velocità; ad esempio, 30 m/s verso est. Nell'analisi dei segnali, i valori scalari vengono utilizzati per semplificare forme d'onda complesse in metriche comprensibili. L'RMS restituisce un valore scalare che rappresenta l'ampiezza media nel tempo, mentre la FFT genera una serie di valori scalari che indicano l'ampiezza del segnale nelle diverse bande di frequenza.
L’RMS (Root Mean Square) è sia un metodo che il valore scalare risultante ed è impiegato per calcolare l'ampiezza media di un segnale nel tempo. Tiene conto del contributo complessivo dei valori sia positivi che negativi, ovvero l’intera ampiezza, indipendentemente dal segno. Ciò lo contrappone ai metodi nel dominio della frequenza, come la FFT, che misurano l’ampiezza in ciascuna frequenza. Nell'analisi dei segnali, che si tratti di vibrazioni meccaniche, pressione acustica o oscillazioni elettriche, l’RMS fornisce una misura significativa dell'ampiezza di un segnale nel tempo. Nel caso del suono, l'RMS viene utilizzato per calcolare i valori espressi su una scala di dB, correlati alla percezione dell'intensità sonora. Nei sistemi meccanici, l'RMS riflette la quantità media di forza, spostamento, velocità o accelerazione, in genere espressa in unità come millimetri al secondo (mm/s) o metri al secondo quadrato (m/s²), a seconda di ciò che si sta misurando. Questi valori sono utili per valutare l'usura, le sollecitazioni o le prestazioni complessive, a differenza dei valori di picco, che catturano solo estremi momentanei.
La FFT (Fast Fourier Transform) è un metodo per analizzare un segnale, ad esempio vibrazioni, suoni o tensione elettrica, scomponendolo nelle sue componenti di frequenza. Trasforma un segnale nel dominio del tempo in una rappresentazione che mostra quanta energia è presente all'interno di intervalli di frequenza ristretti (detti bin). Il risultato è una serie di valori scalari che indicano l'ampiezza in ogni intervallo di frequenza. La FFT viene utilizzata per analizzare tutti i tipi di segnali: vibrazioni meccaniche, segnali sonori, neurologici, ovunque l’analisi nel dominio della frequenza offra informazioni utili.
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