المحولات: أجهزة استشعار تحليل الاهتزاز
في تحليل الاهتزازات, a محول الطاقة هو جهاز يقوم بتحويل الحركة الميكانيكية الفيزيائية الميكانيكية - اهتزاز - إلى إشارة كهربائية تناسبية جامع البيانات أو نظام مراقبة يمكنه المعالجة والقياس والتحليل. تعد محولات الطاقة هي أجهزة الاستشعار الأساسية والحلقة الأولى في سلسلة القياس؛ فبدون محول طاقة موثوق به، لا يمكن إجراء أي تحليل ذي معنى. يعد اختيار المحول المناسب قرارًا حاسمًا يعتمد على نوع الماكينة وسرعة تشغيلها والأعطال المحددة التي يتم رصدها - لأن كل نوع من محولات الطاقة حساس بطبيعة الحال لجزء مختلف من صورة الاهتزاز.
1. سلسلة القياس والبارامترات الثلاثة
يمكن وصف الاهتزاز بأي من الكميات الثلاث ذات الصلة، وأي منها يقيسه محول الطاقة يشكل شكله حيث يتفوق. النزوح تهيمن عند التردد المنخفض وتعكس الحركة الإجمالية; سرعة هو المقياس الأكثر تساويًا عبر النطاق المتوسط حيث توجد معظم العيوب الشائعة؛ و تسريع يؤكد على الأحداث عالية التردد التي تشير إلى تلف المحمل والترس في وقت مبكر. وترتبط الثلاثة رياضياً - الاندماج يحول إشارة التسارع إلى سرعة، ومرة أخرى إلى إزاحة - وهذا هو السبب في أن المستشعر الواحد يمكن، باستخدام الإلكترونيات، أن يؤدي عدة أدوار. أيًا كانت المعلمة، فإن محول الطاقة يغذي بقية السلسلة: تكييف الإشارة، والرقمنة، وأخيرًا المحلل.
2. الأنواع الرئيسية الثلاثة من محولات الاهتزازات
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المحولات المستخدمة في مراقبة الآلات الصناعية، كل منها يقيس معلمة فيزيائية مختلفة للاهتزاز.
مقياس التسارع (يقيس التسارع)
ال مقياس التسارع هو بلا شكّ أكثر مُحوِّلات الاهتزاز شيوعًا وتنوعًا. فهو يقيس تسارع الهيكل المُثبَّت عليه.
- مبدأ: معظم الوحدات الصناعية كهرضغطية, باستخدام بلورة تولد شحنة عند الضغط عليها بواسطة كتلة زلزالية داخلية.
- نقاط القوة: نطاق تردد واسع للغاية، ومتانة كبيرة، والعديد من التصميمات المتاحة، وملاءمتها لأي جهاز تقريبًا. وهي ممتازة بشكل خاص في اكتشاف الأحداث عالية التردد.
- الاستخدام الأساسي: مراقبة الآلات ذات الأغراض العامة من الآلات منخفضة السرعة إلى الآلات التوربينية عالية السرعة جدًا، ومستشعر الانتقال للأعطال عالية التردد مثل محمل and عيوب التروس.
محول السرعة (يقيس السرعة)
A محول السرعة هو مستشعر كهروديناميكي يقيس سرعة الاهتزاز مباشرةً.
- مبدأ: إنه يعمل مثل الميكروفون - حيث يتم تعليق ملف من السلك في مجال مغناطيسي، وعندما يهتز الغلاف، فإن الحركة النسبية بين الملف والمغناطيس تولد جهدًا يتناسب مع السرعة.
- نقاط القوة: إشارة قوية ومنخفضة الضوضاء عبر نطاق التردد المتوسط (من 10 هرتز إلى 1000 هرتز تقريبًا)، بالضبط حيثما توجد أخطاء شائعة مثل عدم التوازن and عدم المحاذاة تظهر، ولا حاجة إلى طاقة خارجية.
- نقاط الضعف: أكثر هشاشة من مقياس التسارع، مع نطاق تردد محدود وحساسية للمجالات المغناطيسية واتجاه التركيب. التصميم الكلاسيكي للملف والمغناطيس ذاتي التوليد الذاتي - وهو مقياس السرعة - قد استُبدلت إلى حد كبير بمقاييس تسارع ذات تكامل إلكتروني.
- الاستخدام الأساسي: تاريخيًا العمود الفقري للمراقبة العامة قبل أن تصبح مقاييس التسارع القوية شائعة، ولا يزال يتم اختيارها أحيانًا للتركيبات الدائمة في نطاق التردد المتوسط.
مسبار القرب (يقيس الإزاحة)
ال مسبار القرب، أو مسبار التيار الدوامي, هو محوِّل طاقة غير تلامسي يقيس إزاحة عمود دوّار.
- مبدأ: يستخدم مجالًا كهرومغناطيسيًا لاستحثاث وقياس التيارات الدوامة في سطح العمود، واستشعار الفجوة بين طرف المسبار والعمود.
- نقاط القوة: فهو يقيس الحركة الفعلية للعمود نفسه بدلاً من الغلاف، وهو غير تلامسي، وتصل استجابته إلى 0 هرتز (تيار مستمر)، لذا فهو يلتقط متوسط موضع العمود بالإضافة إلى اهتزازه.
- الاستخدام الأساسي: ضرورية لحماية ومراقبة الآلات التوربينية الحرجة عالية السرعة على غشاء السائل محامل المجلة - والتوربينات والضواغط - ولتحليل مدار العمود and موضع خط الوسط.
3. اختيار محول الطاقة المناسب
يعد اختيار محول الطاقة خطوة حاسمة في إعداد أي برنامج مراقبة. والقاعدة العامة هي اختيار المستشعر الأكثر حساسية في نطاق تردد الأعطال المتوقعة:
- Use مجسات القرب لحركة عمود الدوران في الماكينات الحاملة للسوائل الغشائية، حيث يمكن أن يتحرك العمود بشكل كبير داخل غلاف ساكن نسبيًا.
- Use مقاييس التسارع لكل شيء آخر، لأنها الأكثر تنوعًا. يمكن دمج الإشارة مع السرعة لتحليل أعطال التردد المتوسط، أو استخدامها مباشرةً لتسريع أعطال التردد العالي.
هناك عاملان عمليان يكملان الاختيار. محول الطاقة حساسية يجب أن يتناسب مع سعة الاهتزاز المتوقعة - قليل جدًا وتضيع الأعطال الصغيرة في الضوضاء، وكثير جدًا وتقطع الإشارات القوية - وقابليتها للاستخدام تكرار يجب أن يمتد نطاق ترددات العطل ذات الأهمية. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج المستشعرات الكهروضغطية الخارجة للشحن إلى مضخم الشحنة في السلسلة.
4. محولات الطاقة في الموازنة والتشخيص الميداني
في الأجهزة المحمولة، يكون محول الطاقة هو المكون الذي يعتمد عليه كل شيء آخر. محلل المجال ثنائي القناة مثل بالانست-1أ عادةً ما يقرن مقياسي تسارع IEPE مع مقياس تسارع بصري لمقياس سرعة الدوران لمرجع الطور، حيث يلتقط سعة وطور متزامنين عند كل محمل أثناء تشغيل الماكينة في دعاماتها الخاصة بسرعة التشغيل. هذه السلسلة المستندة إلى مقياس التسارع هي ما يتيح للأداة حساب أوزان التصحيح للموازنة أحادية المستوى وثنائية المستوى وتنفيذ الروتين مراقبة الاهتزازات - توضيحًا واضحًا للمبدأ العام القائل بأن مقياس التسارع هو محول الطاقة الافتراضي للغالبية العظمى من أعمال الآلات الدوارة، مع وجود مسبار القرب و محول الطاقة الزلزالي محجوزة للحالات التي تناسبها فيزياءها بشكل أفضل.
