Разбиране на сондите за изместване
A сонда за преместване - наричан още сонда за близост, сензор за преместване или безконтактен сензор за положение - измерва разстоянието между върха си и целевата повърхност, без да я докосва, като произвежда сигнал, пропорционален на изместване, обикновено в микрометри или мили. В вибрация мониторинг, сондите за преместване се монтират трайно в корпуса на машината и се насочват към въртящия се вал, за да измерват радиалното му положение, аксиално положение, и динамични вибрации, с плоска реакция от DC (статично положение) до няколко килохерца. Най-разпространеният тип досега е сонда с вихрови токове, стандартният сензор за защита на критични турбомашини.
1. Определение: Какво представлява сондата за преместване?
Сондите за преместване заемат своето място в машините с висока стойност, защото измерват действителното движение на вала, а не движението на лагерния корпус. Те дават положението на вала спрямо монтажа на датчика (лагерния корпус), което — след съпоставяне с известната лагерна хлабина по време на настройката — подпомага наблюдението на хлабината, и работят надеждно при висока температура и в омаслена, замърсена среда, където контактните сензори биха отказали. Именно тази комбинация — директно измерване на вала, DC възможности и устойчивост — е причината те да доминират в системите за постоянно наблюдение, изградени по стандарти като АПИ 670.
2. Видове по сензорни технологии
Няколко физични принципа могат да измерват разстоянието без контакт. Четири от тях се използват в промишлеността:
- Сонди за вихрови токове (най-често срещани): индуциране на вихрови токове в проводяща цел и отчитане на произтичащата от това промяна в импеданса на намотката. Те са стандарт в индустрията за турбомашини, с типичен линеен обхват от около 0,5-5 mm, честотна характеристика от DC до над 10 kHz и работа до около 350 °C.
- Капацитивни сонди: измерване на капацитета между сондата и целта. Те предлагат изключително висока разделителна способност (до нанометър) и работят с непроводими цели, но се използват главно за прецизни и изследователски приложения.
- Лазерни сензори за измерение на разстоянието: използвайте оптична триангулация или интерферометрия за безконтактно измерване на потенциално дълги разстояния с висока точност. Те са скъпи и по-малко издръжливи, така че се използват предимно за отстраняване на неизправности и изследвания.
- Ултразвукови сензори за преместване: за специализирани приложения с голяма дистанция се използва измерване по време на полет на разстояния до няколко метра, с по-ниска разделителна способност от другите видове.
3. Основни предимства
Директно измерване на вала
Тъй като датчикът е насочен директно към вала, той отчита движение на ротора спрямо лагерния корпус, а не филтрирани, затихнали вибрации на корпуса (за измерване на абсолютното движение на вала допълнително е нужен сеизмичен датчик на корпуса). Именно това прави датчика за преместване незаменим за сериозна динамика на ротора работа, при която интересуващата ни величина е движението на самия вал в рамките на хлабините му.
DC (нулева честота) реакция
Сондата измерва статично положение при 0 Hz, така че може да проследява бавните премествания, термичния растеж и средното положение на вала във времето. Това е нещо, което акселерометър основно не може да се направи, тъй като акселерометрите реагират само на промяна на движението.
Положение на вала спрямо корпуса и хлабина
Тъй като датчикът е закрепен в лагерния корпус, той отчита положението на вала спрямо този корпус; след като междината бъде съпоставена с известната лагерна хлабина по време на настройката, това подпомага наблюдението на хлабината и разкрива измествания на ротора, причинени от износване на лагерите, и може да управлява защита пътуване когато изместването стане прекомерно.
4. Стандартен монтаж
Конфигурация на сондата XY
Класическият вариант е да се поставят две сонди на разстояние 90° една от друга - обикновено една хоризонтална и една вертикална. Заедно те улавят положението на вала в две перпендикулярни посоки, което позволява анализ на орбитата и истинска двуизмерна картина на движението на вала. Двойката XY е стандарт за мониторинг на турбомашини по API 670.
Аксиална (тягова) сонда
Аксиалната сонда е насочена към края на вала или към опорен маншон, за да измерва аксиалната позиция и работата на аксиален лагер, което предпазва от прекомерно осово движение. Монтират се една или две сонди, като втората осигурява резервиране.
5. Приложения и тяхното сравнение
Основният дом на сондата е постоянно наблюдение на парни и газови турбини, големи компресори и генератори, както и на критични помпи (API 610), където осигурява непрекъснато наблюдение с функции за аларма и изключване за защита на машините. В изпитване на динамиката на ротора се използва за идентифициране на критични скорости, да анализира пускането и спирането на движението, да определи формите на режимите и да измери затихването. В мониторинг на освобождаването проследява позицията на вала спрямо уплътненията и лабиринтите, открива износването на лагерите, което позволява изместване на ротора, проследява топлинния растеж и помага за предотвратяване на контакт между ротора и статора.
Поради всички тези причини сондата за изместване е най-добрият избор за критично въртящо се оборудване. Тя е по-скъпа и по-сложна за инсталиране от акселерометъра и е по-скоро стационарна инсталация, отколкото преносим инструмент - инженерите, които трябва да балансират или диагностицират дадена машина по време на обход за поддръжка, по-често посягат към преносим двуканален анализатор, като например Balanset-1A със сеизмични сензори. Но когато се изискват DC отклик, положение на вала спрямо корпуса и директно измерване на вала, нищо друго не дава същото ниво на информация и защита.
