Planung für Extrembedingungen mit robusten Kraftmesslösungen

Wenn Tests unter extremen Bedingungen durchgeführt werden müssen – sei es 150 Meter unter Wasser, in einer Hochtemperaturkammer oder an einem gefährlichen Industriestandort – stoßen Standard-Kraftmesssensoren an ihre Grenzen. Es sei denn, Sie planen von Anfang an mit robusten Lösungen, die entwickelt wurden, um auch unter Umweltstressoren, die herkömmliche Ausrüstung beschädigen würden, ihre Genauigkeit zu bewahren.

Was definiert einen robusten Sensor?

Eine robuste Kraftmesslösung ist mehr als nur ein Standardsensor in einem widerstandsfähigen Gehäuse oder Biegekörper. Die Robustheit eines Sensors beginnt bereits bei der Konstruktion und Fertigung der Wägezelle oder Instrumentierung, damit diese innerhalb der Genauigkeitsspezifikationen arbeitet und gleichzeitig einem oder mehreren extremen Faktoren standhält. Robuste Sensoren erfordern drei grundlegende Überlegungen:

#1 Fortschrittliche Materialauswahl

Wie verhält sich das Material in einer extremen Umgebung? Zum Beispiel kann der Wechsel von legiertem Stahl zu 17-4 PH Edelstahl und die Verwendung von Hochtemperatur-Dehnungsmessstreifen, die intensive Hitze aushalten können, die Leistung beeinflussen. Wie im Webinar zu robusten Test- und Messlösungen diskutiert, merkten die Interface-Experten an, dass „ungefähr 260°C (500°F) eine Art Grenze darstellt“ und dass bei diesen Extremen „mit gewissen Leistungseinbußen zu rechnen ist – es gibt also Kompromisse bei so hohen Temperaturen.“

#2 Umgebungsisolierung

Dies umfasst hermetische Abdichtung zum Schutz vor Feuchtigkeit oder belüftete Designs für Tauchsensoren. Die Abdichtung einer Wägezelle muss bereits in frühen Phasen der Sensorfertigung definiert werden. Für einige Anwendungen nutzen Interface-Ingenieure einen spezialisierten Ansatz zur Isolierung. Wie im Webinar beschrieben: „Wir haben den umgekehrten Ansatz gewählt und die Wägezelle vollständig belüftet… das ermöglichte es uns im Wesentlichen, die Wägezelle“ in einem hochdielektrischen Mineralölbad zu versenken, was zu einer hervorragenden Leistung führte. Lesen Sie: Interface Tauchfähige Wägezellen.

#3 Leistungsmanagement

Bei der Robustheit geht es um Temperaturkompensation. Dies kann beispielsweise die Verwendung eines 6-Leiter-Systems zur Überwachung der Speisespannung an der Brücke umfassen, um thermische Effekte und Spannungsabfälle zu kompensieren, die bei langen Kabellängen in rauen Klimazonen auftreten. Die Verwendung von sogenannter „Sense-Verdrahtung“ stellt sicher, dass die Instrumentierung die Speisespannung direkt an der Wägezellenbrücke überwacht und eventuelle Abfälle über die Kabellänge kompensiert.

Best Practices für robuste Lösungen

Die Dos

• Kennen Sie Ihre genauen Spezifikationen? Beschreiben Sie jede Exposition detailliert, einschließlich Medientyp (Salzwasser, Öl usw.), Temperaturbereich und Tauchdauer.
• Planen Sie die Wartung ein. Verstehen Sie, dass Geräte in rauen Umgebungen häufiger kalibriert und speziell gereinigt werden müssen, um ihre Langlebigkeit zu gewährleisten.
• Überprüfen Sie die Zertifizierungen. Bewerten Sie immer ATEX- oder nordamerikanische Sicherheitszertifizierungen, um sicherzustellen, dass sie den spezifischen Sicherheitsprotokollen Ihres Standorts entsprechen.

Die Don’ts

• Nichts annehmen. Standardprodukte halten rauen Bedingungen selten stand, es sei denn, sie wurden explizit dafür entwickelt und zugelassen.
• Keine Kompromisse eingehen. Verwenden Sie niemals Instrumentierung unter Bedingungen, für die sie nicht konzipiert wurde. Das Risiko von Datenverlust oder Versagen des Sicherheitsprotokolls ist zu hoch.

Häufig gestellte Fragen zu robusten Test- und Messlösungen

Sind alle robusten Produkte Sonderanfertigungen? Das hängt von der Produktlinie ab. Lastbolzen werden fast immer kundenspezifisch gefertigt, um in ein bestimmtes Gelenk oder einen bestimmten Formfaktor zu passen. Interface bietet jedoch auch standardmäßige robuste Lösungen an, wie unsere Coil Tubing Wägezellen, ermüdungsgeprüfte Sensoren und verschiedene Edelstahlprodukte.

Was sind die maximalen Temperaturgrenzen? Wir sehen generell 260°C (500°F) als Grenze. Darüber hinaus wird die Auswahl der Dehnungsmessstreifen zum limitierenden Faktor. Bei diesen Extremen ist mit gewissen Leistungseinbußen zu rechnen. Wir empfehlen oft eine aktive Kühlung der Lastkette oder thermische Isolierung, um die Integrität des Sensors zu schützen. Mehr dazu: Hochtemperatur-Wägezellen 101

Wie ändern sich die Kalibrierungsanforderungen für tauchfähige Sensoren? Bei einem Standardprodukt empfehlen wir in der Regel eine jährliche Kalibrierung. Das Intervall sollte jedoch verkürzt werden, wenn der Sensor in einer risikoreichen Umgebung mit weniger kontrollierter Belastung eingesetzt wird. Umgekehrt kann eine kontrollierte Laborumgebung mit sehr spezifischer Belastung ein längeres Intervall ermöglichen.

Wie weit kann ich Daten im Feld übertragen?

• Kabelgebunden: Theoretisch so weit wie nötig. Bei langen Strecken empfehlen wir jedoch immer 6-Leiter (Sense-Verdrahtung). Dies ermöglicht es der Instrumentierung, die Speisespannung an der Wägezellenbrücke zu überwachen und Spannungsabfälle über das Kabel zu kompensieren. Lesen Sie unseren Leitfaden für Kraftmesskabel und Steckverbinder.
• Drahtlos: Unsere Telemetrie-Technologie kann bei freier Sichtlinie 600 bis 800 Meter erreichen, abhängig von der lokalen WLAN-Aktivität und dem erforderlichen Grad der Datensynchronisation.

Was ist der Unterschied zwischen Eigensicher und ATEX? Dies sind regionale Zertifizierungsstandards. ATEX ist in erster Linie der Standard. Wir können die meisten Zertifizierungsanforderungen erfüllen, aber es ist immer ein anwendungsspezifisches Gespräch erforderlich. Mehr dazu: Gefährliche Bereiche ATEX 101

Werden Lastbolzen und Lastschäkel immer kundenspezifisch gefertigt? Während 98% der Lastbolzen maßgefertigt werden, um in das Gelenk eines Kunden zu passen, bieten wir auch standardisierte Versionen an, die für Standard-Crosby™-Schäkel ausgelegt sind. Lastschäkel selbst sind viel stärker standardisiert, mit Formfaktoren, die um branchenübliche Kraftbereiche herum entwickelt wurden. Mehr Informationen finden Sie unter Lastbolzen 101.

Sehen Sie sich die ausführliche Diskussion mit Ken Bishop und Elliot Speidell an, Experten für Kraftmesslösungen mit tiefem Verständnis für Robustheit.

Webinar zu robusten Test- und Messlösungen