Amplifikacja Drgań w Strefach ATEX:
Pomiar z Bezpiecznej Odległości Bez Wejścia do Strefy

Klasyfikacja stref ATEX istnieje w celu zarządzania ryzykiem zapłonu w środowiskach, gdzie mogą być obecne łatwopalne gazy, pary, mgły lub pyły wybuchowe. Strefy — 0, 1 i 2 dla gazów i par, 20, 21 i 22 dla pyłów — określają prawdopodobieństwo wystąpienia atmosfery wybuchowej, a w konsekwencji wymagania dotyczące urządzeń i personelu w nich pracującego.

Stan drganiowy urządzeń w tych strefach ma takie samo znaczenie jak w każdym innym miejscu w zakładzie. Pompa z rozwijającą się usterką niewyważenia lub luzującą się konstrukcją wsporczą w strefie 1 będzie ulegać degradacji w tym samym tempie co identyczna instalacja w obszarze niesklasyfikowanym. Wyzwaniem nie jest sam pomiar, lecz logistyka jego bezpiecznego wykonania w ramach systemu zezwoleń na pracę.

Narzut Wejścia do Strefy przy Pomiarach Drgań

Trasowy program pomiarów drgań w sklasyfikowanym obszarze obejmuje kroki wykraczające poza sam pomiar. Wejście do strefy 1 lub 2 zazwyczaj wymaga zezwolenia na pracę, testu gazowego lub ciągłego osobistego monitora gazu, odpowiednich środków ochrony osobistej, czasem drugiej osoby jako obserwatora oraz koordynacji z centrum sterowania w celu potwierdzenia warunków pracy. Przy prostym punkcie pomiarowym narzut związany z zezwoleniem i wejściem może trwać dłużej niż sam pomiar.

W przypadku przenośnych pomiarów akcelerometrycznych technik musi również fizycznie przymocować czujnik — uchwyt magnetyczny, trzpień gwintowany lub bezpośredni kontakt — co wymaga bliskiego podejścia do pracujących urządzeń w środowisku już stwarzającym ryzyko atmosfery wybuchowej. Zakłady z dużą liczbą punktów pomiarowych w sklasyfikowanych obszarach często stwierdzają, że program monitorowania stanu jest w praktyce ograniczony dostępnym czasem i możliwościami wejścia do strefy, a nie samą technologią pomiarową.

Stale zainstalowane czujniki z certyfikatem ATEX eliminują potrzebę wejść pomiarowych, ale wprowadzają własne uwarunkowania. Czujniki muszą być certyfikowane dla danej strefy, okablowanie musi być iskrobezpieczne lub w inny sposób odpowiednio zabezpieczone, a rutynowy przegląd lub wymiana czujników nadal wymaga dostępu do strefy. W zakładach z dużą liczbą istotnych urządzeń rozmieszczonych w sklasyfikowanych obszarach pełne oprzyrządowanie wszystkich zasobów często nie jest praktyczne w ramach budżetu utrzymania.

Jak Działa Amplifikacja Drgań przy Granicy Strefy

Amplifikacja drgań mierzy ruch powierzchni konstrukcji poprzez analizę obrazu wideo celu. Kamera jest ustawiana w odległości od urządzenia — zazwyczaj od 2 do 15 metrów — a przetwarzanie wzmacnia subpikselowy ruch wytwarzany przez maszynę podczas normalnej pracy. Kamera nie musi być w kontakcie z urządzeniem i w większości układów zakładowych nie musi znajdować się wewnątrz sklasyfikowanej strefy.

Pod warunkiem, że istnieje czysta linia wzroku z miejsca poza granicą strefy do ocenianego urządzenia, pomiar można wykonać bez wchodzenia przez żaden personel do sklasyfikowanego obszaru. Żadne czujniki nie są przymocowywane, żadne okablowanie nie jest wprowadzane do strefy i żadne urządzenie, które mogłoby działać jako źródło zapłonu, nie jest umieszczane w sklasyfikowanym środowisku. Maszyna pozostaje pod pełnym obciążeniem roboczym przez cały czas.

Gdy ogrodzenie, bariera lub otwarta siatka oddziela pozycję pomiarową od strefy, wykonalność zależy od konkretnej instalacji. Gruboziarnista siatka z otworami znacznie większymi niż potrzebna rozdzielczość przestrzenna jest zazwyczaj wykonalna; lita szyba, gęsta siatka lub kratownica o małych oczkach będą tłumić sygnał. W praktyce większość układów zakładów procesowych obejmuje pozycje, z których instalacja sprężarki, pompy lub wentylatora jest widoczna z zewnątrz granicy strefy bez przeszkód.

Co Amplifikacja Drgań Może i Czego Nie Może Wykryć

Z pozycji poza strefą amplifikacja drgań może uchwycić operacyjny kształt ugięcia każdej powierzchni urządzenia widocznej dla kamery. Obejmuje to: ogólną amplitudę drgań obudowy i konstrukcji wsporczej; przestrzenny rozkład energii drgań w instalacji; warunki rezonansu strukturalnego obudowy, ramy wsporczej lub podłączonego rurociągu; względny ruch między elementami takimi jak wał, obudowa i płyta podstawy; oraz luzy w montażu widoczne jako nieliniowy ruch względny między podstawą maszyny a podłożem.

Nie może dostarczyć wysokoczęstotliwościowej zawartości sygnału potrzebnej do analizy obwiedni łożysk tocznych lub diagnostyki zazębienia kół zębatych. Częstotliwość klatek kamery ogranicza mierzalny zakres częstotliwości do niskoczęstotliwościowego ruchu strukturalnego — częstotliwości defektów łożysk, które zwykle mieszczą się między 1 kHz a 30 kHz, nie są dostępne tą metodą. Do monitorowania stanu łożysk w strefach ATEX właściwym rozwiązaniem pozostają stale zainstalowane iskrobezpieczne akcelerometry z odpowiednim okablowaniem. Amplifikacja drgań uzupełnia to podejście, nie zastępuje go.

Praktyczne Wymagania

Pomiar wymaga odpowiedniego oświetlenia powierzchni celu. Naturalne oświetlenie lub istniejące oświetlenie procesowe jest wystarczające w większości instalacji. Dodatkowe oświetlenie może być potrzebne w zamkniętych obszarach, co wprowadza kwestie dotyczące odpowiedniości urządzeń oświetleniowych dla danej strefy. Odbijające lub wysoce polerowane powierzchnie mogą tworzyć artefakty, jeśli odbicia lustrzane wchodzą w pole widzenia kamery; pomalowane lub matowe powierzchnie działają lepiej.

Stabilność kamery jest ważna: pomiar oblicza ruch względem pozycji kamery, więc jakikolwiek ruch kamery w trakcie rejestracji wprowadza błąd. Stabilny statyw na twardym podłożu poza strefą jest standardową praktyką. Czas rejestracji wynosi zazwyczaj od 30 do 120 sekund przy interesującym nas punkcie pracy — znacznie poniżej czasu normalnej obserwacji strefy lub zewnętrznej inspekcji.

Czego Nie Zastępuje

Amplifikacja drgań z zewnątrz granicy strefy nie zastępuje ciągłego monitorowania. Jeśli wymaganiem jest wykrycie rozwijającej się usterki łożyska w ciągu tygodni, z automatycznym alarmem po przekroczeniu progu, wymaga to stale zainstalowanego czujnika z certyfikatem iskrobezpieczności. Amplifikacja drgań jest narzędziem do pomiarów okresowych — charakteryzuje zachowanie drganiowe maszyny w chwili pomiaru, a nie sposób, w jaki to zachowanie zmienia się między sesjami.

Nie eliminuje też całkowicie wejść do strefy. Urządzenia w sklasyfikowanych obszarach nadal wymagają okresowych inspekcji fizycznych, smarowania i konserwacji, których nie można wykonać z zewnątrz granicy. To, co się zmienia, to częstotliwość i cel wejść specjalnie do oceny drganiowej — zmniejszenie liczby rutynowych wejść pomiarowych oraz, gdy zgłoszono skargę na drgania, możliwość przeprowadzenia wstępnego dochodzenia bez wejścia przed podjęciem decyzji, czy bliższa inspekcja jest uzasadniona.