Teknologiasta liiketoimintaa

Tulosta Lähetä linkki

Kohti teollisuuden huoltovapaita, langattomia kunnonvalvontaratkaisuja

06.04.2011

Teollisuuden tavoitteena on tehostaa toimintaansa langattomilla, helposti asennettavilla ja huoltovapailla mittaussolmuilla. Tavoitteeseen voidaan päästä toteuttamalla mittausratkaisu energiatehokkaasti ja keräämällä energia mittauspisteisiin ympäristöstä.

”Kyseessä on laaja projektikokonaisuus, jota tehdään poikkeuksellisen tiiviissä yhteistyössä suomalaisten teollisuusyritysten kanssa. Projektissa on lähdetty liikkeelle teollisuuden tarpeista kehittää energiatehokkaita teknologioita”, toteaa projektipäällikkö Vesa Pentikäinen VTT:ltä.

Yksi projektin tutkimus- ja kehityskohteista on uudenlainen, mekaanista tärinää hyödyntävä energiankerääjä. Värähtelystä pyritään yleensä eroon, mutta anturitekniikassa sitä voidaan myös hyödyntää. Mikrotehoinen ohjainelektroniikka säätää energiantuottoa ja muuntaa energiankerääjältä saatavan jännitteen sopivaksi käyttöjännitteeksi. Laitteesta saatavat tehotasot ovat tyypillisissä sovelluksissa milliwattiluokkaa. Energiankerääjä toimii laajalla värähtelytaajuusalueella: tässä tapauksessa käyttöalue on 10 – 20 Hz.

Toistaiseksi käytössä olevat tärinäkeräimet ovat olleet hyvin kapeakaistaisia. VTT:n kehittämän laajakaistaisen energiankerääjän ansiosta anturi toimii suuremmalla värähtelyalueella, mikä helpottaa laitteen viritystä ja laajentaa sen potentiaalisia soveltamiskohteita. Laitteella on mahdollista kerätä energiaa myös pyörivistä kohteista.

Projektissa on myös tutkittu ja kehitetty ratkaisuja käyttötehon siirtämiseksi langattomasti mittaussolmuille. Ensimmäisinä sovelluskohteina on ollut projektissa mukana olevien yritysten sovelluksia.

Langattomuus on tämän päivän trendi mittausjärjestelmissä asennustöiden ja kannettavuuden helpottamiseksi ja luotettavuuden parantamiseksi. Myös esteettiset näkökohdat voivat puoltaa langattomuutta. Jotta anturien kaapeleista päästään eroon, on anturin pystyttävä sekä kommunikoimaan langattomasti että toimimaan ilman ulkoista langallista energiansyöttöä sekä ilman paristonvaihtojen tai akkujen lataamisen aiheuttamia katkoksia. Jos nämä ehdot täyttyvät, anturia voidaan kutsua energiaomavaraiseksi.

Anturin energiaomavaraisuus voidaan toteuttaa eri tavoin. Anturi voidaan varustaa energiakerääjällä, joka muuttaa toimintaympäristössä olevia energiavirtoja anturin tarvitsemaksi sähkötehoksi. Energianlähteenä voi olla esimerkiksi valo, radiotaajuiset sähkömagneettiset kentät, anturin oma liike tai toimintaympäristön lämpötilaero tai ajallinen lämpötilan vaihtelu. Energiakerääjän aktivoimiseksi ja sen toiminnan tehostamiseksi voidaan anturin läheisyyteen tarvittaessa asentaa langaton teholähetin syöttämään sen tarvitsema energia. Anturi voidaan myös varustaa sen elinkaaren kestävällä paristolla tai mitoittaa pariston tai akun vaihto muiden huoltotoimenpiteiden yhteyteen.

InterSync on FIMECC Oy:n EFFIMA-ohjelmaan kuuluva tutkimusprojekti, jossa tutkitaan teollisuusprosessien ja koneiden langatonta instrumentointia. Tutkimuksen erityisteemana on mittausanturien energiaomavaraisuus. VTT:n lisäksi tutkimuskonsortioon kuuluvat Oulun yliopisto ja Tampereen teknillinen yliopisto. Yritysosapuolina ovat ABB Marine, Konecranes, Kone ja Metso Automation. Yli puolet tutkimus- ja kehitystyöstä hankkeessa tehdään näiden yritysten voimin. Vuosina 2009–2012 toteutettavan InterSync-projektin kokonaisbudjetti on noin 5 milj. euroa.