I cuscinetti montati nei supporti sono fondamentali in molte applicazioni in un’ampia gamma di industrie di trasformazione, tra cui l’estrazione mineraria, gli aggregati, il cemento e gli alimenti e le bevande. I cuscinetti montati vengono utilizzati su trasportatori per la movimentazione di materiali sfusi che spostano aggregati, cemento, sabbia, ghiaia o grano durante il processo di produzione. Troverai anche cuscinetti in un impianto di alimenti o bevande, prodotti in movimento o bottiglie. Un’altra applicazione comune è il trattamento dell’aria, con cuscinetti montati su ventilatori industriali. I supporti per cuscinetti sono facili da installare e i loro alloggiamenti offrono una maggiore protezione, il che aiuta in questo tipo di applicazioni.
Mantenere un controllo sulle prestazioni dei cuscinetti è fondamentale. I cuscinetti guasti possono portare a costosi tempi di fermo, non solo per mancata produzione ma anche per danni secondari. Inoltre, i cuscinetti si trovano spesso in luoghi di difficile accesso o remoti che rendono difficili e lunghe le ispezioni regolari e pongono anche problemi di sicurezza per i lavoratori. I sensori intelligenti possono aiutare ad affrontare alcuni dei problemi di prestazioni e dei problemi di sicurezza associati ai cuscinetti montati.
Sfide comuni
Sebbene esistano molti tipi di cuscinetti, i sensori intelligenti vengono utilizzati su ghisa standard e cuscinetti a sfere a cacciata e cuscinetti orientabili a rulli, tutti con alloggiamenti con supporto. Possono essere utilizzati anche su cuscinetti a rulli conici.
Come accennato, la manutenzione ordinaria introduce rischi per la sicurezza poiché i lavoratori lavorano attorno ad apparecchiature rotanti o cercano di raggiungere cuscinetti di difficile o pericoloso accesso. Con i metodi di manutenzione tradizionali, l’utente ha poca visibilità su quando può verificarsi un guasto dei componenti. La capacità di monitorare i cuscinetti a distanza con sensori intelligenti consente al personale di manutenzione di ottenere un controllo sicuro dello stato di salute del cuscinetto senza toccare l’attrezzatura.
Sebbene ci siano altre sfide comuni, questo articolo si concentra sui due problemi critici per i cuscinetti montati: vibrazioni e surriscaldamento.
Affrontare le sfide
Per affrontare alcune sfide chiave associate ai cuscinetti montati, ABB ha condotto un’ampia indagine presso i clienti che ha indicato che i clienti desideravano aiuto per la manutenzione e la risoluzione dei problemi dei prodotti dei cuscinetti. Una delle ragioni principali per questo sta cambiando la demografia. Molti manutentori altamente qualificati si stanno avvicinando all’età pensionabile. Questi sono esperti che spesso possono diagnosticare problemi ai cuscinetti in base a piccole alterazioni dei suoni o delle temperature. Le aziende trovano difficile trovare sostituti con una tale profondità di esperienza e conoscenza nella meccanica pratica.
Il sondaggio ha anche scoperto che molti utenti finali non hanno compreso appieno la tecnologia di monitoraggio delle condizioni o come valutare i dati di monitoraggio delle condizioni. Alcune aziende esternalizzano questo compito, ma farlo è costoso. Spesso l’analisi viene eseguita da persone che non sono esperti portanti. Alcuni clienti intervistati avevano già adottato un programma di monitoraggio delle condizioni. Tuttavia, molti altri non avevano le risorse o consideravano l’attuale costo dell’analisi troppo alto.
Era chiaro, tuttavia, che la maggior parte dei clienti vedeva il vantaggio nel monitorare lo stato di salute delle proprie risorse chiave e l’aumento dei tempi di attività che ne risulta. Molti clienti intervistati ritengono inoltre che l’Internet delle cose (IoT) avrà un impatto significativo sulla riduzione delle barriere che finora hanno impedito la diffusione delle soluzioni di monitoraggio delle condizioni.
In sostanza, il sondaggio ha identificato la necessità di un sistema di monitoraggio delle condizioni a basso costo e facile da usare che soddisfi la maggior parte dei requisiti dei clienti.
Controllo dello stato dei cuscinetti montati
Di conseguenza, è stato sviluppato un nuovo sensore intelligente per cuscinetti montati per informare gli operatori dell’impianto quando le prestazioni di un cuscinetto mostrano segni di difficoltà. La tecnologia dei sensori intelligenti valuta le condizioni del cuscinetto in base alle informazioni sulla temperatura e sulle vibrazioni e fornisce indicazioni precoci di potenziali problemi. Un cuscinetto che si surriscalda, ad esempio, può indicare che non sono in atto procedure di lubrificazione adeguate. I problemi di vibrazione possono indicare potenziali problemi del sistema. Sulla base delle informazioni raccolte dal sensore, gli operatori possono decidere quando sostituire il cuscinetto per evitare guasti catastrofici, che possono portare a vantaggi in termini di sicurezza e costi. Le funzionalità diagnostiche integrate riducono anche la necessità di analisti di monitoraggio delle condizioni. Con le informazioni fornite dal sensore, gli operatori possono determinare come l’attrezzatura in funzione in diverse condizioni operative influenza la vita della macchina. Queste informazioni li aiutano a sapere quando ordinare i pezzi di ricambio e come ottimizzare i programmi di manutenzione e riparazione.
Il sensore intelligente per cuscinetti montati fa parte del concetto di powertrain digitale, un’offerta di servizi digitali ampliata che fornisce agli utenti finali monitoraggio e analisi integrati di altre risorse di powertrain tra cui azionamenti, motori e pompe. Il collegamento di tutti questi dispositivi può migliorare le prestazioni, l’affidabilità e l’efficienza di tutti i componenti all’interno del gruppo propulsore.
Installazione
Poiché il sensore intelligente è wireless, i costi di installazione tendono ad essere inferiori rispetto alla tecnologia dei sensori tradizionali. I sensori installati riducono o eliminano anche la necessità di visite di manutenzione per monitorare le apparecchiature o per effettuare letture con strumenti portatili. Il sensore intelligente si monta direttamente sull’alloggiamento di un cuscinetto utilizzando semplici strumenti. Gli alloggiamenti dei cuscinetti più recenti accettano il sensore ed è disponibile anche un adattatore di retrofit per la base installata. Ad esempio, i cuscinetti montati su Dodge sono predisposti per il sensore con fori di installazione forati, filettati e tappati. Il sensore intelligente viene installato rimuovendo la spina e inserendo il sensore nella presa fornita. Il sensore viene attivato premendo un interruttore di attivazione LED.
Il sensore incorpora accelerometri per misurare le vibrazioni e sensori di temperatura per misurare la temperatura dei cuscinetti e la temperatura all’interno del sensore. L’alloggiamento del sensore è sigillato per mantenere la sua certificazione ATEX.
Connettività
La tecnologia intelligente come il protocollo Bluetooth viene utilizzata per connettere il sensore a telefoni cellulari Android o iOS utilizzando un’app o tramite un gateway per connettersi alla piattaforma di monitoraggio o al sistema di affidabilità del cliente. Ciò semplifica il processo per gli operatori perché possono accedere a un’interfaccia per verificare le condizioni dei loro cuscinetti o motori.
Un’app mobile fornisce una rapida panoramica dello stato di salute e fornisce anche informazioni di base sulle misurazioni della temperatura e delle vibrazioni. Se gli operatori desiderano visualizzare informazioni più dettagliate, è possibile per gli utenti guardare le linee di tendenza o estrarre i dati per eseguire la propria analisi.
Quando i cuscinetti si trovano in posizioni difficili da raggiungere, fuori dalla portata dei dispositivi mobili, i dati del sensore possono essere inviati automaticamente tramite Bluetooth Low Energy alla piattaforma di monitoraggio utilizzando un gateway. Venti di questi sensori possono essere collegati a un gateway.
Sicurezza informatica
Il sensore intelligente per cuscinetti montati include l’accesso gratuito alla piattaforma digitale ABB Ability ed è stato sviluppato per aderire a rigorose misure di sicurezza. In particolare, ciò copre la proprietà dei dati, poiché l’operatore sarà sempre proprietario dei propri dati e non sarà possibile accedervi da nessuno al di fuori della propria azienda se non in possesso dell’autorizzazione.
Il sensore è protetto da accessi indesiderati tramite l’autenticazione del numero di identificazione personale (PIN) a 16 bit. Questo PIN può essere modificato durante la messa in servizio e durante il normale utilizzo del sensore, mentre il throttling del PIN che limita il numero di tentativi di indovinare un PIN previene gli attacchi di forza bruta. Tutte le misurazioni del sensore sono crittografate secondo la raccomandazione del National Institute of Standards and Technology (NIST).
Conclusione
I sensori intelligenti per i cuscinetti montati che lavorano con altri strumenti di monitoraggio delle condizioni possono fornire informazioni sulle condizioni di salute delle risorse che possono aiutare gli operatori a massimizzare i tempi di attività del processo. Ciò costituisce un elemento integrante di un concetto di powertrain digitale che collega azionamenti, motori, pompe e cuscinetti per tempi di attività e produttività migliorati. Grazie alle informazioni sui dati del gruppo propulsore, gli operatori possono connettersi meglio con le proprie risorse e prendere decisioni migliori per garantire operazioni sicure, affidabili ed efficienti.