Koormusandurite 9 tüübi mõistmine: tehnilise valiku juhend

Koormusanduri tüüp ei ole toote valik – see on tehniline otsus

Silla vaivundamentide, tunneli tugisüsteemide, tammide ohutusprojektide ja süvavundamendi süvendite monitooringu puhul ületab isegi ühekordse vale anduri valimise hind tunduvalt madalamast hankehinnast tulenevat säästu. Koormusanduri valimine ei seisne lihtsalt selles, "millist kaubamärki osta", vaid pigem "milline füüsiline põhimõte sobib minu kandekonstruktsiooniga". Selles artiklis käsitletakse üheksat Kingmachi anduritoodet, mis hõlmavad nii vibreeriva traadi (VW) kui ka diferentsiaalrõhu tehnoloogiaid, et aidata inseneridel täpselt sobitada seadmeid tegelike mõõdetud füüsiliste parameetrite (nt kontsentreeritud jõud, jaotatud pinge, pooride veesurve ja veetase) alusel ning vältida levinud viga, mille kohaselt valitakse lihtsalt sarnased andurid.”

Toote kiirviide (kiirotsija)

Mõõdetud füüsiline kogus	Soovitatav andur	Põhitehnoloogia
Kontsentreeritud jõud — varras / kaabli läbiv auk	Õõnes koormusandur JMZX-3XXXHAT	VW, mitmest stringist koosnev rõngakujuline struktuur
Kontsentreeritud jõud – otsene kokkusurumine	Tahke koormusandur JMZX-35XXHAT	VW, mitmest stringist koosnev tahke struktuur
Telgjõud – varraste/kaablite pikaajaline jälgimine	Aksiaaljõumõõtur JMZX-38XXAT	VW, tüveisolatsioon
Telgjõud — ehitusetapp	Raketise aksiaaljõu mõõtja	VW, ehituskindel
Jaotatud maarõhk	Maa rõhuelement JMZX-50XXAT / 51XXAT	VW, suure pindalaga survet kandev pind
Poorivee rõhk — sügav kiht	Piesomeeter JMZX-55XXHAT	VW, sisseehitatud tüüp
Veetase — juhtmega vaatlustoru	Veetaseme mõõtur JMYC-67XXAD	Diferentsiaalrõhk, RS485
Veetase — traadita ühendus / kaugala	Veetaseme mõõtja JMYC-67XXAWL	Diferentsiaalrõhk, 4G

Anduritehnoloogiad ulatuse taga

Seda üheksast tootest koosnevat ulatuslikku valikut hõlmavad kaks erinevat anduritehnoloogiat. Vibratsioonitraadi (VW) tehnoloogia loob aluse kõikidele konstruktsioonijõuanduritele ja piesomeetritele. VW anduri sees vibreerib pingutatud terastraat loomulikul sagedusel. Ümbritseva elastse elemendi deformatsioon koormuse all nihutab traadi pinget, mis muudab selle vibratsiooni sagedust. See mõõdetav sageduse ja jõu suhe on mõõtmise aluseks. VW tehnoloogia domineerib geotehniliste ja struktuuriliste terviseseire (SHM) rakendustes. Selle sageduspõhine väljund jääb täielikult immuunseks kaabli takistuse muutuste, niiskuse sissepääsu ja elektromagnetiliste häirete (EMI) suhtes. Need täpsed tingimused muudavad sageli resistiivsed tensomõõturi andurid kehtetuks maetud, sukeldatud ja pikaajaliste välipaigaldiste puhul.

Teine perekond kasutab diferentsiaalrõhu tuvastamise tehnoloogiat. Rõhutundlik membraan kaldub hüdrostaatilise vedeliku rõhu all kõrvale. Sisseehitatud protsessor ja 16-bitine AD-muundur muudavad selle füüsilise läbipainde digitaalseks veetaseme väärtuseks. See tehnoloogia sobib ideaalselt avatud veetaseme jälgimiseks. Ventilatsiooniga kaabli disain välistab atmosfääri häired, nii et andur töötab täpselt ka baromeetriliste muutuste korral. Need andurid väljastavad 4G traadita või RS485 digitaalseid signaale järelevalveta kaugjaamade jaoks ja saavutavad millimeetritaseme eraldusvõime veetaseme torudes. Vibratsioonitraatpiesomeetrid ei ole lihtsalt loodud vastama nendele konkreetsetele avatud vee jõudlusnõuetele. Lõppkokkuvõttes pakub platvormi põhitehnoloogia, kuid projekti konkreetse jõu konfiguratsioon määrab täpselt vajaliku tootetüübi.

Tüüp 1 – Solid Load Cell: Struktuurne tihendussisend

Tahke koormusandur kannab struktuurset koormust otse, mitte ei taju seda.

Laadimise tee: Jõud siseneb anduri ülemisele laagripinnale. Seejärel liigub jõud läbi tahke elastse teraskeha kogu ristlõikepindala. Lõpuks väljub jõud läbi alumise laagripinna.

Rakendused: Insenerid kasutavad seda tüüpi sillasaia laagripesa jälgimiseks ja vaiade koormuse testimiseks. Vaiade testimisel läbib kogu katsekoormus täielikult raku keha. Samuti kontrollib see hüdraulilist tungraua jõudu järelpingutustoimingutes ja ajutiste tööde kokkusurumise jälgimist.

Peamised spetsifikatsioonid: Võimsused on vahemikus 1000 kuni 10 000 kN range eraldusvõimega 0,1 kN kogu ulatuses. Mudelitel on madalamate vahemike jaoks 3-stringiline konfiguratsioon ja kõrgemate vahemike jaoks 6-stringiline konfiguratsioon. Töötemperatuur on vahemikus –30°C kuni +80°C. Seade talub ülekoormust 300–400% oma nimivõimsusest. Pardal olev HAT-kiip salvestab kalibreerimiskoefitsiendid, korrigeerib automaatselt temperatuuri ja salvestab 600 mõõtmiskirjet. Anduril on GB/T 13606-2007 sertifikaat.

Kõva piir: sellel elemendil on kindel disain, millel puudub keskne ava. Kasutajad ei saa seda paigaldada ühelegi vardale või kaablile, mis peab andurit läbima. Selle kohandamise katse loob ekstsentrilise koormuse, mis muudab kõik salvestatud mõõtmised kehtetuks.

Tüüp 2 – õõneskoormusandur: läbiva varda ankurdusmonitor

Õõneskoormusandur tagab rõngakujulise konstruktsiooni, mille kasutusiga on 50 aastat.

Laadimise tee: Anduril on rõngakujuline või rõngakujuline korpus, millel on keskne ava. Varras, polt või kõõlus läbib seda ava ilma siseseinaga kokku puutumata. Konstruktsioonimutter või ankurplaat toetub otse rõngakujulisele pinnale. Rõnga korpus surub ühtlaselt ümber oma ümbermõõdu ja mitu VW akordi keskmistavad signaali kogu rõnga ulatuses.

Rakendused: Levinud rakendused hõlmavad eelpingestatud ankru ja kivipoltide jälgimist. See mõõdab tõhusalt kaabli jõudu sildades ja tugiseintes. Insenerid loodavad sellele tammide ja hüdroenergia ankrujõu jälgimisel. See sobib ideaalselt olemasolevate konstruktsioonide tagantjärele paigaldamiseks, kuna see ei nõua konstruktsioonielemendi lahtivõtmist.

Peamised spetsifikatsioonid: Standardsed võimsused jäävad vahemikku 500–8000 kN, kuigi saadaval on ka kohandatud mudelid. See kasutab 3- kuni 6-akordi mõõtmise konfiguratsiooni. Projekteeritud kasutusiga on 50 aastat. See pikaealisus tugineb mitmeastmelise stabiilsusega töödeldud elastsest terasest korpusele, ülitugevatele VW-traatidele ja rahvusvahelisele standardile vastava ankurkeevitusega. Pardal olev HAT-kiip salvestab aktiivselt 800 mõõtmiskirjet. Sellel on topeltsertifikaat GB/T 13606-2007 ja DL/T 269-2022 alusel. Viimane on hüdrotehniline standard, mis on tammide ja hüdroenergiaprojektide järgimisel rangelt kohustuslik.

Kõva piir: Rõngakujuline geomeetria nõuab õige suurusega läbivat varda. Õõneselemendi asetamine lamedasse survepakki ilma läbiva elemendita tekitab ebaühtlase pingevälja ja annab väga ebausaldusväärsed näidud.

4. Tüüp 3 – aksiaaljõu koormuse mõõtur: kaabli ja tugijõu mõõtmine aja jooksul

Aksiaaljõumõõturil on tahkete ja õõnsate rakkude vahel selge mõõtmisnišš.

Laadimise tee: Andur kinnitub otse pikliku konstruktsioonielemendi külge või kinnitub selle ümber. See mõõdab aktiivselt aksiaaljõu komponenti piki elemendi esmast telge. Disain eraldab tahtlikult aksiaaljõu mis tahes paindemomendist. Standardne tihenduselement ei suuda seda kriitilist isolatsioonivõimet pakkuda.

Rakendused: See pakub pikaajalist kaabli jõu jälgimist vantsildades, rippsildades ja täiustatud kalde stabiliseerimissüsteemides. See jälgib tugiseinte ja sügavate kaevetööde tugi- ja kinnitusjõudu. Samuti tuvastab see pingeeelse lõdvestumise ja koormuse ümberjaotuse kaabliga toetatud konstruktsioonides nende tööea jooksul.

Peamised spetsifikatsioonid: Andur kasutab vibreerivat traati, mis on ühendatud HAT-i intelligentse kiibiga. Ostjad saavad valida kas tavalise VW väljundi või nutika RS485 digitaalväljundi variandi. Valik sõltub lihtsalt kaabli pikkusest ja sellest, kas sait kasutab automatiseeritud andmete kogumist.

Miks see tüüp on oluline: Kaablile toestatud konstruktsioonides jääb kaabli väsimisest või ankru riknemisest põhjustatud koormuse järkjärguline ümberjaotumine rutiinsel visuaalsel kontrollil nähtamatuks. Aksiaalne jõumõõtur genereerib kvantitatiivseid trendiandmeid. Need andmed annavad inseneridele täpselt teada, millal kaabel läheneb oma asenduslävele aastaid enne nähtavate defektide ilmnemist konstruktsioonil.

5. Tüüp 4 – nutikas raketise aksiaaljõumõõtur: ehitusfaasi koormuse ohutus

Nutikas raketise aksiaaljõumõõtur teenindab täiesti erinevat projektifaasi ja kasutajaprofiili.

Laadimise tee: See kasutab JMZX-38 mudeliga identset aksiaaljõu mõõtmise põhimõtet. Kuid insenerid optimeerisid selle versiooni spetsiaalselt ajutiste raketise tugipostide, toestuste ja võltstööde jaoks. Töökoha meeskonnad paigaldavad ja eemaldavad anduri korduvalt, kui ehitus edeneb järk-järgult läbi erinevate korruste või sektsioonide.

Rakendused: See tagab aktiivse betooni raketise tugikoormuse jälgimise suuremate valamiste ajal. See tagab toetusjõu jälgimise sügavates kaevetöödes, mis asuvad haavatavate olemasolevate struktuuride kõrval. Samuti pakub see olulist valetööde jälgimist sildade ja kõrgendatud konstruktsioonide jaoks nende ehitusfaasis.

Miks on ehitusfaasi jälgimine oluline?: Raketise ja võltstööde tõrked on üks levinumaid surmaga lõppeva konstruktsiooni kokkuvarisemise põhjuseid hoone ehitamise ajal. Tugitugede reaalajas aksiaaljõu andmed tuvastavad koheselt ohtliku koormuse ümberjaotuse. See ohtlik ümberjaotumine tuleneb sageli betooni ebaühtlasest paigutusest, külgnevatest rasketest kraanakoormustest või äkilisest aluspinnast. Andur tuvastab need kõrvalekalded palju enne, kui konstruktsioon jõuab katastroofilise rikkeläveni.

Peamine eelis: Tootja on selle anduri sihipäraselt kavandanud uskumatult kiirete paigaldustsüklite ja äärmiselt vastupidava käsitsemise jaoks aktiivsetel ehitusplatsidel. Nutikas HAT-väljund võimaldab turvaliselt reaalajas kuvamist otse kohapeal, ilma et oleks vaja spetsiaalset andmesalvestaja süsteemi.

6. Tüüp 5 – maandussurveelement: pinnase jaotatud kokkupuutepinge mõõtmine

Maa rõhuelemendid lahendavad keeruka mõõtmisprobleemi, mida ükski teine ​​anduritüüp ei suuda lahendada.

Mõõtmisprobleem: Pinnas avaldab jaotatud kontaktpinget laiale pinnale, mitte ei toimi üksiku punktkoormusena. Tavaline ühte punkti asetatud koormusandur loeb täpselt selles punktis tugevalt lokaliseeritud pinget. See lokaalne näit võib olla tegelikust keskmisest konstruktsioonikoormusest oluliselt suurem või madalam. Maa surveanduril on erakordselt suur lame pind. See suur tahk keskmistab tõhusalt pingekontsentratsioonid, mis on põhjustatud osakeste suuruse tõsistest erinevustest, tihendamise ebaühtlusest ja juhuslikust agregaatide klastritest.

Kaks varianti:

JMZX-50XXAT toimib standardmudelina. See jälgib aktiivselt tugiseinu, maa-aluseid konstruktsioone, tunnelivooderdust, mulde ja vundamendiplaate. See mõõdab täpselt, kuidas pinnas või täitematerjal koormab konstruktsiooni kogu jälgimisaja jooksul.

JMZX-51XXAT on suur mudel, mis on mõeldud suure koormusega rakendustele. Insenerid kasutavad seda mudelit suuremates tammide muldkehades, suure läbimõõduga kessonites ja tugevalt koormatud konstruktsioonitäitmistsoonides. Nendes äärmuslikes keskkondades ei esindaks standardse raku näopiirkond märkimisväärselt tegelikku pingejaotust sügavuses.

Nutikas sularahaautomaadi järelliite variant: See variant sisaldab HAT-kiipi täielikult automatiseeritud temperatuuri korrigeerimiseks ja usaldusväärse digitaalväljundi jaoks. See tehnoloogia on väga oluline sügavale maetud elementide jaoks, mis nõuavad pikki kaablikäike. See on kriitiline ka kohtades, kus rasketest veeärastuspumpadest või aktiivsetest kaeveseadmetest on tingitud kõrge EMI.

Kriitiline paigaldusmärkus: Tehnikud peavad selgelt suunama raku pinna esmase peamise pingesuunaga risti. Vale nurga all paigaldatud rakk mõõdab pigem ebaolulist pingekomponenti kui spetsiifilist pinget, mida projekteerija kavatses jälgida. See viga on endiselt üks levinumaid maandussurveelemendi väärkasutamise vigu selles valdkonnas.

7. Tüübid 6 – vedeliku rõhu jälgimine: piesomeeter ja veetaseme mõõtur

Vesi ja pooride rõhk toimivad füüsikaliste jõududena pindalaühiku kohta. Nende mõõtmine on sisuliselt koormusanduri mõõtmine, mida rakendatakse otse vedelale keskkonnale. See protsess tugineb identsele füüsikalisele põhimõttele, kuid kasutab erinevat elastset elementi ja erinevat sensorgeomeetriat.

Alamtüüp A – nutikas vibreeriva traadi piezomeeter (JMZX-55XXHAT): See seade mõõdab pooride vee rõhku ja dünaamilist põhjavee taset puuraukudes ja püstikutes, kasutades tõestatud VW andurit. Insenerid kavandavad selle püsivaks sisseehitamiseks sügavale geotehnilistesse koosseisudesse, nagu tammide vundamendid, muldkehad, nõlvad ja tunneli ümberpööramised. Sellel on HAT-kiip koos automaatse temperatuurikompensatsiooni ja RS485 digitaalväljundiga. See on absoluutne esmane valik, kui meeskonnad matavad või vuugivad anduri püsivalt paigale, et jälgida aastaid või isegi aastakümneid. Kasvav poorirõhk toimib sageli katastroofilise nõlva ebastabiilsuse või tammi vundamendi purunemise varaseima mõõdetava eelkäijana. See kriitiline hoiatus ilmub andmetes päevi või nädalaid enne nähtavat pinna deformatsiooni.

Alamtüüp B – laiaulatuslik nutikas diferentsiaalrõhu veetasememõõtur (JMYC-67XXAD): See kõrgelt spetsialiseerunud andur mõõdab sügavat imbumisrõhku ja täpset veetaset. Meeskonnad paigaldavad selle eelpaigaldatud piesomeetri torudesse, rõhuvabastustorude väljalaskeavadesse ja pehmesse vundamendi puuraukudesse. See kasutab täiustatud diferentsiaalrõhu tehnoloogiat, mis on ühendatud ventileeritava kaabliga. Selle kompaktsed mõõtmed φ24 mm × 71,5 mm tagavad, et see on piisavalt väike, et seda saaks sujuvalt igasse tavalisse vaatlustorusse langetada. See pakub erakordset eraldusvõimet 0,1 mm ja täpsust 0,2% FS. See töötab RS485 digitaalväljundil (DC 9-24V) ja töötab temperatuurivahemikus –20°C kuni +80°C. Insenerid valivad selle mudeli, kui paigaldus nõuab rangelt allamillimeetrist veetaseme eraldusvõimet torus ja objektil on juba juhtmega toide koos RS485 andmeinfrastruktuuriga.

Alamtüüp C – integreeritud laia ulatusega diferentsiaalrõhu veetasememõõtur 4G-ga (JMYC-67XXAWL): See mudel esindab ülimat autonoomse väljakasutuse varianti. See integreerib sujuvalt 4G traadita DTU, suure võimsusega 3,6 V/38 Ah mittelaetava liitiumaku ja spetsiaalse mobiilirakenduse ekraani ülikompaktseks 85 mm × 85 mm × 106 mm seadmeks. See tagab usaldusväärse eraldusvõime 1 mm ja range täpsuse ±0,1% FS. Sellel on GB/T 11828.2-2022 standardite ametlik sertifikaat. Aku eluiga ulatub agressiivselt 5 kuust kiirete 20-minutiliste intervallidega kuni 3 aastani 6-tunniste intervallidega. See on ideaalne valik järelevalveta hüdroloogiliste seirejaamade, veehoidlate kaugseire ja laiaulatuslike pinna-/põhjaveevaatlusvõrkude jaoks, kus traditsiooniline elektrivõrk ja kaabelinfrastruktuur jäävad täielikult kättesaamatuks.

Tootevaliku otsustamise tabel

Suurte tammide ohutusprogrammide puhul kasutavad insenerimeeskonnad rutiinselt kõiki kolme vedeliku rõhutüüpi korraga. Nad asetavad VW piesomeetrid sügavale vundamendi vuukimise kardina sisse. Nad paigaldavad RS485 veetaseme mõõturid kindlalt kontrollgalerii piesomeetri torude sisse. Lõpuks positsioneerivad nad 4G veetaseme mõõturid täpselt pinnareservuaari mõõtmisjaamadesse. Iga eraldiseisev andur teenindab väga spetsiifilist mõõtmispunkti samas terviklikus ohutusjärelevalvevõrgus.

8. Tavapärane vs. nutikas MÜTS: iga tüüpi otsus

Iga eelnevalt mainitud VW-põhine tüüp on saadaval nii tavaliste kui ka täiustatud nutikate HAT-i variantidena.

Tavaline VW väljund tekitab töötlemata sagedussignaali. See töötlemata signaal nõuab välist lugemisseadet või spetsiaalset andmelogerit, et muuta sagedus hoolikalt kasutatavateks tehnilisteks ühikuteks. See pakub madalaimat esialgset ühikumaksumust ja on tõestatud, et see on mitme aastakümne jooksul tõestatud töökindlus. See on õige valik väikese andurite arvu, lühikeste kaablite ja vanemate kohta, millel on juba olemasolev VW lugemise infrastruktuur.

Smart HAT väljund kasutab pardakiipi, mis edastab täielikult kalibreeritud RS485 digitaalsed väärtused otse kasutajale. See välistab igasuguse vajaduse vahepealse signaali konditsioneerimise järele. Temperatuuri kompenseerimine toimub automaatselt. Sisseehitatud mälu puhverdab tõhusalt kriitilisi andmeid, kui peamise logija ühendus katkeb või katkeb. See on õige valik suurte andurimassiivide jaoks, mis hõlmavad üle 20 instrumendi. Võttes näiteks 50 anduriga projekti 10 aasta jooksul, võib Smart HAT lahendus võrreldes traditsioonilise eraldiseisva süsteemiga saavutada ligikaudu 30–40% kokkuhoidu kaabelduses ja andmesalvestaja kanalites, vähendada kohapealseid hooldus- ja reisikulusid umbes 50% ning elutsükli kogukulusid 20–25%. halvendada standardseid VW analoogsignaale.

JMYC sarja diferentsiaalrõhu veetaseme mõõturid on oma olemuselt nutikad. Nende spetsiaalsete instrumentide jaoks pole tavapärast varianti. JMYC-67XXAD väljastab standardset RS485 juhtmega automatiseeritud süsteemide jaoks. JMYC-67XXAWL väljastab usaldusväärset 4G-d täielikult traadita järelevalveta kasutuselevõtuks. Valik nende vahel sõltub pigem saidi infrastruktuurist kui põhianduri võimekusest.

Ehkki nutikad andurid maksavad ühiku kohta ette rohkem, vähendavad need märkimisväärselt omamise kogukulusid. Need minimeerivad vajalike andmesalvestajate kanalite arvu, lihtsustavad keerulist juhtmestikku ja vähendavad agressiivselt hoolduskülastuste sagedust. Tavalises 50-sensoriga tammiseiresüsteemis ületab pikaajaline elutsükli kulude kokkuhoid 10-aastase programmi jooksul tavaliselt väga olulise marginaaliga esialgset ettemaksu.

Õige tüübi määrab jõud, mitte kataloog

Kõik selle ulatusliku tootevaliku üheksast erinevast tootest eksisteerivad, kuna tegelikes inseneriprojektides on väga spetsiifiline jõukonfiguratsioon. Õige tüüp ei ole kunagi pelgalt tooteeelistus; see jääb absoluutseks geomeetriliseks vajaduseks. Tõsised struktuuriseireprogrammid kasutavad korraga kolme kuni viit erinevat tüüpi. Täielik konstruktsiooni ohutuspilt nõuab oma olemuselt mitut mõõtmisparameetrit, mitte ainult mitut täpselt sama tüüpi andurit.

Kas olete oma kandekonstruktsiooni tüübi juba tuvastanud?

[ Vaadake tahkeid / õõnsaid koormuselemente ] · [ Vaadake aksiaalsete koormusandurite seeriat ] · [ Vaadake maapinna rõhu / piesomeetri seeriat ] · [ Vaadake veetaseme jälgimissüsteeme ] · [ Võtke ühendust Kingmachi tehnilise konsultandiga → ]

KKK-d

---

Seotud lugemine: Tahke vs õõnes koormusandur: põhjalik juhend insenerivalikuks (jõuteed ja tüüpilised rakendused ja sertifitseerimisnõuded)