Het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) ontwikkelde een methode die gebruik maakt van magneetvelden om mechanische belastingen in assen te meten. De praktische ‘Argus’ sensor, ontwikkeld door dochteronderneming HZDR Innovation, is op dit principe gebaseerd. De magneetveldsensor moet in de toekomst helpen om grootschalige installaties zoals windparken, mijnbouwmachines, generatorsystemen of cementfabrieken efficiënter te kunnen bewaken.
Wanneer assen bij hoge snelheden grote krachten overbrengen, gebeurt dat vaak via de massa van de lagers. Het materiaal slijt en raakt vermoeid, waardoor abnormale of zelfs gevaarlijke bedrijfsomstandigheden kunnen optreden. Daarom worden voor het systeem relevante componenten in industriële installaties voortdurend bewaakt. Rekstrookjes op de assen registreren behalve overgebrachte krachten ook mechanische veranderingen in het materiaal.
Een alternatieve mogelijkheid is contactloze meting met behulp van magneetvelden. Het team van HZDR Innovation heeft het door HZDR gepatenteerde laboratoriummodel verder ontwikkeld tot een bruikbare sensor. De multifunctionele Argus kan een veelheid aan mechanische grootheden zoals snelheid, torsie of positieafwijking contactloos inductief meten.
Magneetveldsensor
Het meetsysteem bestaat uit een aantal zender- en ontvangerspoelen in een sensorkop, die contactloos op een afstand van enkele millimeters van de as wordt gemonteerd. Dankzij de contactloze werking werkt de sensor ook in stoffige, olieachtige of chemisch agressieve omgevingen.
Als een elektrische stroom door een zenderspoel van de Argus-sensor wordt geleid, wordt een magnetisch veld opgebouwd. De ontvangerspoelen registreren dit veld. Als tijdens rotatie bijvoorbeeld torsiekrachten of positieafwijkingen in de aandrijving optreden, detecteren de ontvangerspoelen een verandering in de karakteristiek van het opgewekte veld – en deze verandering is te evalueren.
In totaal kunnen acht variabelen met behulp van de Argus-sensor contactloos worden gemeten en weergegeven, bijvoorbeeld toerental en koppel. Dit maakt real-time weergave mogelijk van het overgebrachte mechanische vermogen of optredende stroompieken. Het meetprincipe heeft zijn waarde al bewezen op de motorentestbank van een bedrijf in Dresden. De bewaakte assen hebben hier een diameter van maximaal 500 mm. De Argus-sensor kan echter ook worden gebruikt voor nog grotere componenten.
Toepassing van de magneetveldsensor
Er wordt al gewerkt aan miniaturisering van de technologie. De ontwikkelaars zien vooral toepassing waar het functioneren van assen kritisch is voor het systeem of waar het onderhoud duur of stilstand duur is. Onderhoudsintervallen in offshore windparken kunnen bij een continue bewaking met een sensor tegen lage kosten, worden verlengd waardoor het niet nodig is aandrijfcomponenten volgens een vast schema te vervangen.
Bij bijvoorbeeld zware boorgereedschappen of industriële slijpmachines kunnen de sensoren een alarmsignaal afgeven wanneer het systeem buiten een ingesteld parameterbereik komt. In dit geval voorkomt een snelle uitschakeling voor het systeem kritische overbelasting van de elektromechanische componenten.
De onderzoekers werken momenteel aan de aanpassing van de sensor voor andere gebieden, zoals de auto-industrie.
