wersja mobilna
Online: 584 Wtorek, 2016.12.06

Galeria produktów

Rynek - archiwum

Pomiary w przemyśle

środa, 17 grudnia 2014 08:57

Pomiary wielkości elektrycznych, parametrów środowiskowych oraz akwizycja i przetwarzanie danych to zagadnienia kluczowe dla automatyków i przedstawicieli praktycznie każdego sektora związanego z przemysłem. Również przez dostawców profesjonalnych urządzeń pomiarowych ostatnia z branż postrzegana jest jako najważniejszy klient, który korzysta z bardzo szerokiej gamy aparatury kontrolno-pomiarowej. W przemyśle używa się czujników zbliżeniowych, fotoelektrycznych, mierników energii, czujników wielkości nieelektrycznych oraz wielu różnych urządzeń specjalizowanych, w tym w wersjach przenośnych.

Spis treści » Diagnostyka i pomiary w utrzymaniu ruchu
» Czujniki pomiarowe
» Urządzenia i systemy pomiarowe
» Pokaż wszystko

Oprócz tego odbiorcy korzystają z systemów pomiarowych i testujących - nieraz rozproszonych i pozwalających na przesyłanie danych przez różne sieci komunikacyjne. W ostatniej z analiz publikowanych w bieżącym wydaniu IRA omawiamy całe wymienione spektrum produktów, przedstawiając sytuację w najważniejszych sektorach rynku oraz trendy kształtujące biznes producentów i dystrybutorów działających w kraju.

Diagnostyka i pomiary w utrzymaniu ruchu

Rys. 1. Najczęściej mierzone wielkości fizyczne i najpopularniejsze rodzaje pomiarów wykonywane z użyciem przenośnych urządzeń pomiarowych

Analizę dotyczącą pomiarów oraz testowania tradycyjnie rozpoczynamy od omówienia grupy produktów, z których korzystają służby utrzymania ruchu, elektrycy, serwisanci i inne osoby wykonujące pomiary na obiektach i w miejscach, gdzie nie ma dostępu do tradycyjnej, "biurkowej" aparatury pomiarowej.

Pomiary takie stanowią ważne uzupełnienie tradycyjnej metrologii laboratoryjnej, a różnorodność dostępnych przyrządów pozwala na określanie wartości większości wielkości elektrycznych oraz parametrów środowiskowych. Szczególną rolę odgrywają tutaj technologie obrazowania w podczerwieni.

Ostatnie dziesięciolecie przyniosło ich dużą popularyzację jako narzędzi, z których korzystają służby utrzymaniu ruchu i serwisanci, osoby zajmujące się badaniami w energetyce oraz budownictwie, a także sektor naukowo-badawczy. Ze względu na istotność tematu rynek z nimi związany omawiamy w dodatkowej części poniższego rozdziału.

Czym wykonać pomiary?

Przenośna aparatura pomiarowa to obszerna grupa urządzeń pozwalających na pomiary szeregu wielkości elektrycznych oraz parametrów środowiskowych. Poniżej przedstawiono najpopularniejsze rodzaje tego typu przyrządów wraz z krótkimi opisami.

Multimetry
Jedne z najpopularniejszych urządzeń przenośnych, które umożliwiają pomiary kilku wielkości - przykładowo prądu, napięcia, rezystancji, polaryzacji, częstotliwości oraz innych (w tym nieelektrycznych - np. temperatury). Nowoczesne mierniki charakteryzują się funkcją automatycznej zmiany zakresu pomiarowego, mają wbudowane zabezpieczenia (np. przeciw przeciążeniom lub błędom obsługi), pozwalają na pomiary rzeczywistej wartości skutecznej, niektóre wersje również na gromadzenie danych.

Mierniki cęgowe
Stanowią rozwinięcie grupy multimetrów, pozwalając na pomiary wartości prądów bez konieczności przerywania ciągłości obwodu elektrycznego. Nowoczesne mierniki cęgowe umożliwiają wykonywanie pomiarów nie tylko prądu mierzonego cęgami, ale też różnych wielkości analogicznie jak multimetry. Wykorzystywane są m.in. przez energetyków, elektroinstalatorów i służby utrzymania ruchu.

Mierniki dla branży energetycznej i elektroinstalacyjnej
Wykorzystywane są tutaj dwie grupy przyrządów - służące do pomiarów parametrów instalacji oraz do analizy jakości energii. Jeżeli chodzi o aparaturę przenośną, to dominują te pierwsze. W przypadku bardziej rozbudowanych mierników możliwe są również pomiary rezystancji izolacji oraz uziemienia, sprawdzanie impedancji pętli zwarcia, pomiary parametrów wyłączników różnicowoprądowych, itp. Niektóre z tego typu funkcji dostępne są również w multimetrach przeznaczonych dla elektryków oraz elektroinstalatorów.

Przenośne oscyloskopy
Stanowią połączenie multimetrów i tradycyjnych oscyloskopów laboratoryjnych. Wykorzystywane mogą być przez techników, służby utrzymania ruchu oraz serwisantów, pozwalając na pomiary szerokiego zakresu parametrów - od urządzeń mikroelektronicznych do energetycznych. Mają zazwyczaj kilka kanałów wejściowych i częstotliwość próbkowania do około 200 MHz.

Kalibratory
Okresowa kalibracja czujników i urządzeń pomiarowych to konieczność w zakładach produkcyjnych - szczególnie takich, gdzie istnieją liczne systemy pomiarowe mierzące różne wielkości nieelektryczne. Wykorzystywane mogą być do tego przenośne kalibratory, które pozwalają na wzorcowanie wielkości elektrycznych oraz nieelektrycznych - takich jak przykładowo temperatura i ciśnienie. Ich użycie jest szczególnie ważne w przypadku firm, które zobligowane są do okresowej kalibracji odpowiednimi standardami w zakresie zachowania jakości.

Mierniki temperatury i wilgotności
Jedne z podstawowych i najczęściej używanych urządzeń do pomiarów wielkości nieelektrycznych. Temperatura jest w przemyśle wprawdzie najczęściej mierzona z wykorzystaniem urządzeń stacjonarnych, występują też jednak ich wersje przenośne - do pomiarów kontaktowych (np. z użyciem termoelementów) oraz bezkontaktowych (m.in. pirometry). Te ostatnie bazują na detekcji promieniowania podczerwonego, pozwalając na pomiary temperatur z ich dużego zakresu - typowo od wartości ujemnych do kilkuset stopni, a także gromadzenie i przetwarzanie wyników. Oddzielną grupę stanowią urządzenia pomiarowe wykorzystywane do kontroli klimatu (np. w magazynach, chłodniach, w transporcie). W tym przypadku wykonywane są też często pomiary wilgotności, a same urządzenia pozwalają na długookresową rejestrację danych. Przenośne mierniki stosuje się także w przypadku określania wilgotności gazów, ciał stałych i sypkich.

Kamery termowizyjne
Urządzenia te coraz częściej stosowane są zamiast pirometrów, pozwalając na uzyskanie informacji o rozkładzie temperatur na powierzchni obiektów. Wykorzystywane są one przez służby utrzymania ruchu, personel zajmujący się konserwacją instalacji energetycznych, elektroinstalatorów, osoby związane z branżą badawczo-rozwojową oraz wykonujące badania termowizyjne budynków. Zależnie od zastosowania używane są kamery o znacząco różnej rozdzielczości, funkcjach oraz koszcie zakupu.

Urządzenia do pomiarów różnych wielkości nieelektrycznych
Określanie cech i składu różnych substancji to ważny element metrologii przemysłowej. Wykorzystywane mogą być do tego przenośne analizatory i detektory gazów oraz mierniki do pomiarów fizykochemicznych. Używane są one najczęściej w przemyśle spożywczym, chemicznym, branży wodno-kanalizacyjnej oraz górnictwie. Rozszerzeniem tej grupy przyrządów są mierniki natężenie oświetlenia, czyli luksomierze, urządzenia do pomiarów natężenia promieniowania UV oraz pól elektromagnetycznych. Na rynku dostępne są też mierniki twardości i stanu powierzchni różnych materiałów oraz urządzenia do pomiarów drgań i wibracji, które używane są przede wszystkim do określania parametrów pracy silników, zespołów napędowych i maszyn.

Mierniki uniwersalne do pomiarów środowiskowych
Wśród urządzeń przenośnych coraz większą popularnością cieszą się przyrządy pozwalające na pomiary kilku różnych wielkości nieelektrycznych. Bazują one na wymiennych sondach pomiarowych i pozwalają na określanie wartości temperatur, wilgotności oraz takich parametrów jak np. prędkość przepływu powietrza, ciśnienie czy skład mieszanki.

Rejestratory i przenośne systemy akwizycji danych
Spełniając funkcję analogiczną do stacjonarnych systemów akwizycji danych, pozwalają na rejestrowanie wartości wielu sygnałów, ich zapisywanie i analizę. Pozwalają m.in. na zaawansowaną diagnostykę maszyn - np. w zakresie współosiowości systemów napędowych, wibracji czy ilości energii pobieranej przez urządzenia podczas ich pracy.

Urządzenia do diagnostyki sieci komunikacyjnych
Stanowią uzupełnienie tradycyjnej aparatury pomiarowej, lecz ze względu na wszechobecność różnych sieci komunikacyjnych w przemyśle szybko popularyzują się na rynku. Do najprostszych należą testery okablowania, w tym w wersjach umożliwiających sprawdzenie cech sieci pod względem propagacji sygnałów. Dostępne są również przenośne analizatory protokołów, które umożliwiają analizę działania sieci komunikacyjnych na poziomie logicznym. Oferowane są przy tym wersje do określania parametrów pracy sieci miedzianych, światłowodowych oraz bezprzewodowych.

Przenośne urządzenia pomiarowe

Rys. 2. Najpopularniejsze w kraju marki przenośnych urządzeń do pomiarów wielkości elektrycznych; zestawienie nie odzwierciedla wielkości sprzedaży, dane pochodzą z zeszłorocznego wydania informatora (zawiera on również analogiczne zestawienie dotyczące urządzeń do pomiarów wielkości nieelektrycznych)

Do ich głównych odbiorców należą branże takie jak energetyka, przemysł (w tym procesowy), ochrona środowiska i budownictwo. Jeżeli zaś chodzi o aplikacje, to często pojawiały się tutaj hasła takie jak serwis, konserwacja urządzeń oraz instalacji, utrzymanie ruchu oraz elektroinstalacja. W takich zastosowaniach najczęściej używa się urządzeń do pomiarów wielkości elektrycznych (napięcie, prąd, częstotliwość, itp.) oraz temperatur.

Istotną grupą aparatury jest ta związana z energetyką oraz pomiarami instalacji elektrycznych, ważną rolę odgrywają również kalibratory. W omawianym zakresie istnieje również wiele specjalistycznych rodzajów pomiarów, jak np. wibrodiagnostyka, która służy do określania stanu technicznego maszyn oraz zespołów napędowych.

Dostawcy przenośnych urządzeń pomiarowych

Rynek przenośnych urządzeń pomiarowych zapewnia możliwość realizowania biznesu zarówno firmom oferującym szeroki pakiet przyrządów do różnych zastosowań, jak też przedsiębiorstwom specjalizującym się w niszach rynkowych i specyficznych zagadnieniach metrologicznych. Do liderów tej branży należą dostawcy od lat zajmujący się aparaturą pomiarowo-kontrolną.

Sprzedają oni w większości urządzenia importowane, które oferowane są klientom wraz ze wsparciem technicznym. Przykładami są tu AM Technologies, Atel Electronics, Biall, EMD Systemy Pomiarowe, Ex-Calibra, Introl, Labimed Electronics, Mera, Merserwis oraz Tespol. W tej grupie znajdują się firmy o zróżnicowanym profilu działalności - specjalizujący się w aparaturze dla elektroników i elektryków, oferujący urządzenia do pomiarów parametrów środowiskowych i inne. Do omawianych przedsiębiorstw zaliczyć można też dystrybutorów, którzy oferują więcej produktów niż tylko aparaturę pomiarową, ale w przypadku tej ostatniej proponują również duży asortyment. Takimi firmami są m.in. Astat, Eltron oraz Semicon.

Do kluczowej grupy firm należą również wytwórcy krajowi. W wytwarzaniu urządzeń pomiarowych mamy długie tradycje, a dwiema najbardziej znanymi firmami są tu Sonel (mierniki do pomiarów elektrycznych i parametrów sieci) oraz Lumel (różnego rodzaju mierniki wielkości elektrycznych i nieelektrycznych).

Lokalnymi producentami są też: APAR, Calmet, Czaki Thermo-Product, Elgama, Inmel, Lab-El, Metrol, Tanel, WIKA Polska, Vigo System oraz ZEPWN. W kraju działają także przedstawicielstwa (oddziały) zagranicznych producentów, dla których aparatura pomiarowa albo stanowi główny obszar specjalizacji, albo jest generalnie jednym z ważniejszych elementów oferty.

Do takich podmiotów zaliczyć można przykładowo firmy Dräger Safety Polska, Fluke, Kimo, National Instruments, Nivus, Pruftechnik-Wibrem oraz Testo - krajowego lidera branży urządzeń do pomiarów parametrów środowiskowych. Przenośna aparatura pomiarowa jest również chętnie włączana do oferty dystrybutorów produktów elektronicznych i firmy prowadzące sprzedaż katalogową. Takimi dostawcami są m.in. Conrad Electronic, Elfa Distrelec, Farnell element14, RS Components i TME.

Jeżeli chodzi o całą omawianą branżę, to z pewnością należy ona do dojrzałych sektorów rynku, a koniunktura w niej jest jednocześnie silnie powiązana z ogólną sytuacją gospodarczą i wynikającym z niej popytem ze strony przemysłu. Z tych powodów w okresie kryzysu z lat 2008-2009 nastąpił znaczny spadek sprzedaży urządzeń, co wynikało ze zmniejszenia się potrzeb zarówno przemysłu, jak też sektora budowlanego.

Kolejne lata przyniosły odwrócenie się tego trendu, a w 2012 roku około 80% ankietowanych przez nas osób stwierdziło, że sytuacja w branży jest korzystna. Co piąta uznała ją za niekorzystną, co stanowi dużą poprawę w stosunku do stanu z 2010 roku (wtedy negatywne zdanie miała prawie połowa respondentów).

Rys. 3. Najważniejsze obszary wykorzystania kamer termowizyjnych

Jednocześnie polscy dostawcy przenośnych urządzeń pomiarowych oszacowali wartość lokalnego rynku na 25 mln zł w przypadku aparatury służącej do pomiarów elektrycznych i na taką samą kwotę w przypadku urządzeń do pomiarów wielkości nieelektrycznych. Należy zaznaczyć, że w drugim z przypadków rozbieżności pomiędzy podawanymi kwotami były większe niż dla aparatury do pomiarów elektrycznych, a wartości te wynosiły od 3 do 50 mln zł.

W ankiecie redakcyjnej zapytaliśmy również o przyszły rozwój rynku i sektory, w przypadku których popyt na przenośną aparaturę pomiarową będzie największy. Typowana była tutaj przede wszystkim energetyka, branża spożywcza, budowlana, a także przemysł produkcyjny (w szczególności motoryzacyjny) i ochrona środowiska. Większość wymienionych sektorów należy zresztą do tych obszarów rynku, gdzie zawsze sprzedawało się najwięcej przenośnej aparatury pomiarowej.

Strategie w utrzymaniu ruchu

W zakładach przemysłowych spotkać się można z kilkoma metodami w zakresie utrzymania ruchu - takimi są: korygujące (corrective), prewencyjne (preventive) oraz predykcyjne (predictive). Te pierwsze polegają na podejmowaniu działań dopiero w momencie wystąpienia awarii (lub tuż przed).

Zadaniem personelu jest jak najszybsze wykrycie oraz usunięcie usterki, a koszty z tym związane obejmują: wydatki na części zapasowe, koszty pracy oraz straty produkcji (i sprzedaży). W razie poważnej awarii zwykle te ostatnie są najdotkliwsze i aby je zmniejszyć, trzeba przyspieszyć naprawę.

Można to osiągnąć m.in.: zwiększając liczbę osób w dziale utrzymania ruchu, inwestując w urządzenia i systemy zapasowe, które zapewnią ciągłość produkcji w razie awarii oraz ciągle udoskonalać procedury alarmowe. Z tym jednak również wiążą się koszty. W predykcyjnym utrzymaniu ruchu inspekcja jest przeprowadzana stosownie do potrzeb - gdy na przykład odnotowana zostanie jakaś znacząca zmiana w charakterystyce urządzenia.

Rejestracja oraz analiza tego ostatniego ułatwia wykrywanie często powtarzających się problemów oraz identyfikację maszyn najbardziej awaryjnych. W przypadku prewencyjnego utrzymania ruchu sprzęt kontroluje się okresowo, według planu.

Od tego ostatniego zależy efektywność oraz koszty inspekcji. Wydatki można znacznie zmniejszyć, przeprowadzając przeglądy, zwłaszcza te wymagające wyłączenia maszyn, w czasie innych planowanych przestojów. Takie okazje zdarzają się przykładowo w czasie wprowadzania zmian w konfiguracji sprzętu lub modernizacji parku maszynowego.

Poszczególne strategie utrzymania ruchu zwykle stosowane są jako wzajemne uzupełnienia. Celem jest zawsze kompromis między ich efektywnością a kosztami.

Diagnostyka w podczerwieni

Dostawcy kamer termowizyjnych

Przejdźmy do zapowiadanego omówienia sektora dystrybucji przenośnych kamer termowizyjnych. Jest on globalnie skupiony na obsłudze trzech branż, którymi są przemysł, energetyka i budownictwo. Analogicznie jest w Polsce - w odpowiedziach rodzimych dostawców na pytanie o najważniejsze dla nich rynki końcowe trzy wymienione sektory pojawiały się najczęściej. Użytkownikami kamer są przy tym zarówno służby utrzymania ruchu, elektrycy, serwisanci i technicy, jak też różnego rodzaju diagności i osoby odpowiedzialne za poprawną pracę urządzeń oraz instalacji. Ważną grupą odbiorców jest w Polsce również branża naukowo-badawcza.

Oferta przenośnych urządzeń do obrazowania w podczerwieni jest dosyć obszerna i obejmuje wersje o kosztach zakupu od kilku do ponad stu tysięcy złotych. W tym przypadku podział jest wprost związany z parametrami i zastosowaniami kamer. Najtańsze wersje tych urządzeń, które służą jako rozszerzone funkcjonalnie zamienniki pirometrów, wykorzystywane są do różnego rodzaju zadań związanych z diagnostyką pracy maszyn, elementów ruchomych, do inspekcji elektrycznych i generalnie utrzymania ruchu w przemyśle.

W przypadku konieczności bardziej zaawansowanej detekcji stanów anomalnych, wykonywania inspekcji termowizyjnych instalacji elektroenergetycznych (złącza, szafy elektryczne, transformatory), ciepłowniczych czy diagnostyki budynków wykorzystywane są typowo kamery o średniej wielkości rejestrowanego obrazu oraz odpowiednio większej rozdzielczości termicznej.

Urządzenia takie wyposażone są często w funkcje wspierające pomiary w różnych aplikacjach - np. inne dla elektryków, inne dla osób zajmujących się diagnostyką budynków. Również różne są zakresy pomiarowe - w przypadku pomiarów w budownictwie są one relatywnie niskie (np. 100-200°C), natomiast wersje dla przemysłu zapewniają pomiary temperatur nawet do około 2000°C.

Średnio-wyższą półkę kamer stanowią urządzenia o dużej czułości, rozdzielczości, do tego wyposażone w wiele funkcji analitycznych. Produkty takie stosowane są do bardziej wymagających zadań diagnostycznych i pomiarowych - np. w energetyce, przemyśle procesowym czy budownictwie. Gamę urządzeń zamykają wersje specjalistyczne - np. z detektorami o jeszcze większej liczbie pikseli, o dużej rozdzielczości termicznej oraz pozwalające na wykonywanie pomiarów procesów szybkozmiennych.

Używane są przykładowo do badania większych struktur (przykładowo samolotów), określania parametrów materiałów (np. kompozytowych, wykorzystując aktywne metody pomiarowe) oraz badań naukowych i pomiarów w energetyce.

Ostatnia dekada to czas szybkiego rozwoju krajowego rynku związanego z diagnostyką w podczerwieni. Wprawdzie okres dekoniunktury gospodarczej z 2009 roku wstrzymał tymczasowo ten proces, jednak branża dystrybucji urządzeń termowizyjnych szybko wróciła do wzrostów. Sprzyjało im nie tylko zmniejszanie cen samych kamer, co przekładało się na wzrost ich dostępności, ale też zmiany w nastawieniu odbiorców do termowizji jako metody diagnostycznej.

Według opinii dostawców kamer koniunktura na polskim rynku jest obecnie dobra - tak stwierdziło aż 92% ankietowanych przez nas respondentów. Jeżeli zaś chodzi o wartość branży, to większość szacunków wynosiła od kilku do ponad 20 mln złotych rocznie.

Uśredniając odpowiedzi, można przyjąć, że roczne obroty na rynku kamer termowizyjnych w Polsce to około 10-15 mln złotych. Po podzieleniu tego przez kwotę 50 tys. zł (arbitralnie przyjęta cena kamery o średnich parametrach), otrzymujemy wynik 250 sztuk, co pozwala stwierdzić, że na rynku sprzedawanych jest kilkaset tych urządzeń rocznie.

Rys. 4. Najpopularniejsze w kraju marki kamer termowizyjnych

Działający w kraju dostawcy kamer spodziewają się utrzymania w przyszłości popytu ze strony każdej wymienionych na początku tego rozdziału branż - tj. przemysłu, energetyki oraz budownictwa. Prawdopodobnie zmienią się dotychczasowe ich proporcje - w szczególności możliwy jest wzrost popytu na kamery do badań urządzeń elektrycznych i elektroenergetycznych.

Na w miarę optymistycznym obrazie rozwoju rynku cieniem kładzie się sektor budowlany. Wprawdzie jest on nadal typowany w grupie trzech kluczowych obszarów, ale patrząc zarówno na niedawne złe wyniki na rynku budownictwa mieszkaniowego, jak też na opinie dostawców uzyskane w redakcyjnym badaniu ankietowym, można stwierdzić, że najlepszy okres sektor ten ma chwilowo za sobą.

Brak mu również czynników stymulujących - takich jak te napędzające branżę kilka lat temu, gdy wchodziły w życie przepisy związane koniecznością wydawania certyfikatów energetycznych. Jeszcze przed tamtymi zmianami ankietowani przez nas dostawcy byli w większości przekonani, że spowodują one wzrost popytu na rynku, przy czym ograniczali go do grupy tańszych urządzeń.

Przewidywania potwierdziły się po części, gdyż wiele firm odnotowało wprawdzie wzrosty, jednak w ocenie części z nich były one nieznaczne, czego przyczyną miał być fakt, że przepisy nie przewidują obowiązku weryfikacji certyfikatu energetycznego za pomocą pomiarów termowizyjnych.

JAROSŁAW GORYCKI

CONRAD ELECTRONIC POLSKA

  • Jakie są popularne przenośne urządzenia pomiarowe i gdzie się z nich korzysta?

Przenośne urządzenia pomiarowe są synonimem mobilności i przez implikację znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba wykonania pomiarów w instalacjach rozproszonych. Trudno w tym miejscu mówić o konkretnych aplikacjach przemysłowych, w których znajdują one zastosowanie. Śmiało można przyjąć stwierdzenie, że w zasadzie nie ma miejsca, gdzie nie byłyby one pożądane przez służby obsługujące dane instalacje.

Pierwotnie przenośne urządzenia pomiarowe były kojarzone przede wszystkim z miernikami wielkości elektrycznych, jednakże rozwój technologii i funkcjonalności tych urządzeń spowodował, że znalazły one zastosowanie w zupełnie nowych obszarach rynkowych. Flagowym przykładem mogą być przenośne pirometry oraz kamery termowizyjne, które na stałe zagościły między innymi w branży instalacji elektrycznych, gdzie za ich pomocą, dla przykładu, bada się jakość połączeń tras szynoprzewodów oraz parametry pracy transformatorów SN.

Kolejnym ciekawym przykładem jest branża budowlana, a ściślej rzecz ujmując, firmy wystawiające świadectwa charakterystyki energetycznej. W tym miejscu bez wspomnianych urządzeń nie byłoby mowy o certyfikacji nowych inwestycji budowlanych, a co za tym idzie zadośćuczynieniu prawu budowlanemu. Zaskakującym obszarem rynkowym okazały się przedsiębiorstwa związane z szeroko rozumianą branżą agro, gdzie zastosowanie mają przenośne higrometry, pH-metry czy mierniki natężenia oświetlenia, tzw. luksomierze, a będące również w ofercie Voltcrafta.



 

Najlepsi w branży