Разбиране на лазерните тахометри
A лазерен тахометър е безконтактно оптично устройство за измерване на скоростта, което отразява лазерен лъч от въртяща се повърхност, за да отчете скоростта на въртене (RPM) и да генерира синхронизиращ импулс на всеки един оборот. Точно този импулс е това, което придава на вибрационния анализатор неговата фаза позоваване — ъгловата времева отметка, без която балансиране и не е възможно да се извърши най-прецизната диагностика на ротора. На практика една малка лента от светлоотразителна лента е закрепен към вала; уредът регистрира яркото отражение веднъж на оборот, изчислява скоростта въз основа на честотата на импулсите и подава сигнала за задействане към анализатора за синхронизация на фазата вибрация измервания.
Лазерните тахометри до голяма степен изместиха контактните тахометри и магнитните датчици при измерване на вибрации. Те са удобни (не се изисква подготовка на вала освен залепване на лента), безопасни (няма контакт с въртящи се части) и точни. Те са стандартният сензор за скорост и фаза за балансиране на полето, анализ на поръчките, както и всяко измерване, за което са необходими както скоростта на движение, така и фазата. Като оптично устройство, работещо на принципа на светлината, лазерният тахометър представлява един от видовете в по-широката оптичен тахометър серия, която се отличава със своя тесен, успореден лъч и голямо работно разстояние.
1. Принцип на действие
Използват се два метода за откриване, като разликата между тях се състои предимно в качеството на целта.
Методът с отразяваща лента (най-разпространеният)
Това е надеждният и възпроизводим подход, използван при сериозната работа по фазите, и той протича по фиксирана последователност:
- Нанасяне на лентата: върху дръжката се поставя малък парченце отразяваща лента.
- Лазерно излъчване: тахометърът излъчва видим лазерен лъч, обикновено червен, с дължина на вълната около 650 nm.
- Откриване на отражения: фотодетекторът измерва интензивността на отразената светлина.
- Генериране на импулси: когато лентата преминава покрай лъча, силното отражение създава ясен импулс.
- Изчисляване на скоростта: Времето между импулсите е периодът на въртене, така че оборотите в минута (RPM) = 60 / период (секунди).
- Фазова референция: възходящият фронт на импулса отбелязва референтната позиция 0° за оборота.
Защото всеки импулс запечатва мига t = 0 при всяко завъртане всяка проба от вибрациите заема определено ъглово положение по вала — точно това е функцията на постоянно монтирания ключов фазор работи на защитени машини.
Метод на повърхностен контраст
- Открива естествени характеристики на повърхността — канали за шпонки, начертани маркировки или промени в цвета.
- Не се нуждае от лента, ако контрастът е достатъчно силен.
- По-малко надеждна от отразяващата лента, като рискът от пропуснати или двойни импулси е по-голям.
- Полезен е по-скоро за бърза проверка на скоростта, отколкото за прецизно измерване на фазата.
2. Основни характеристики и технически данни
Измерване на скоростта
- Обхват: обикновено 10–250 000 об./мин.
- Точност: ±0,01–0,05 % от показанието.
- Скорост на актуализация: показване в реално време, с обновяване няколко пъти в секунда.
- Резолюция: 0,1 об./мин. (типична стойност).
Разстояние (работен обхват)
- Типично разстояние: 50–500 мм (2–20 инча) от целта.
- Достижимото разстояние зависи от мощността на лазера и качеството на отразяващата лента.
- Ако е твърде близо, светлинният лъч става прекалено малък, за да се фокусира надеждно върху лентата; ако е твърде далеч, отразената светлина не е достатъчна за задействане.
Изходни сигнали
- Цифров дисплей: Оборотите се показват директно на екрана.
- Аналогов изход: напрежение, пропорционално на скоростта (обикновено 0–10 V).
- Импулсен изход: един TTL или логически импулс на всеки оборот — именно този сигнал използва анализаторът.
- Посока: някои модели разпознават посоката на въртене.
3. Приложения в анализа на вибрациите
Балансиране на полето
- Осигурява фазовата референция за един оборот.
- Маркировката на лентата показва 0° за всеки фазов ъгъл измерване.
- Проверява скоростта по време на всеки цикъл на балансиране.
- Необходимо за метод на коефициента на влияние, което сравнява амплитудата и фазата преди и след пробно тегло.
Анализ на поръчките
- Сигналът за скорост позволява проследяване на поръчките, като нормализира честотната ос до кратни на работната скорост.
- A проследяващ филтър използва тахометъра за синхронизация.
- Това е основата за анализа на оборудването с променлива скорост и за стартиране и крайбрежие тестване.
Фазово измерване
- Импулсът от тахометъра задейства измерването на фазата.
- Анализаторът определя момента на появата на пиковата вибрация спрямо този импулс.
- Това е от решаващо значение както за балансирането, така и за диагностиката — то дава информация на инженера където там, където е най-тежко.
- Точността на фазата зависи изцяло от стабилен и чист сигнал от тахометъра.
Проверка на скоростта
- Бързи проверки на оборотите по време на измервания на вибрациите.
- Проверка на табелката с техническите данни работна скорост.
- Откриване на колебания в скоростта.
- Измерване на действителната скорост спрямо синхронната скорост за подхлъзване изчисления при асинхронните електродвигатели.
4. Отразяваща лента: избор и поставяне
Видове и избор
- Светоотразителна лента: отразява светлината направо обратно към източника, което го прави най-ефективния и най-устойчив на промени в ъгъла на насочване.
- Алуминиева лента: добро отражение и икономичност.
- Бяла лента: подходящ за много приложения.
- Размер: Обикновено е 10–25 мм (0,5–1 инч).
Най-добри практики за приложение
- Почистете повърхността, преди да поставите лентата.
- Нанесете го върху гладка, цилиндрична част от вала.
- Избягвайте места, където лентата може да докосне неподвижни части.
- Използвайте по едно парче на оборот — повечето парчета объркват инструмента.
- Притиснете краищата, за да не се отлепят при висока скорост.
- Отбележете ъгловото положение, ако лентата ще служи като отправна точка за балансиране.
5. Лазерният тахометър на място
При преносимите уреди тахометърът не е просто допълнителен елемент — той е компонентът, който позволява балансиране на един и два равнина на място. Балансет-1а оборудван е с оптичен лазерен тахометър, който се задейства от лента с отразяваща лента и работи при разстояние 50–500 мм в диапазон от 250 до 90 000 об./мин. Импулсът му, генериран веднъж на оборот, осигурява фазовата референция, необходима на софтуера за изчисляване на корекционно тегло маса и ъгъл, а след това да потвърдим остатъчен дисбаланс след корекция. Тъй като същият импулс дава и точна стойност на оборотите в минута, инженерът може да съпостави измерените честоти с конкретни компоненти и да разграничи, да речем, скоростта на въртене хармоници от честоти на дефектите в лагерите в едно проучване.
6. Предимства пред други тахометри
срещу контактен тахометър
- Лазер: Без контакт, по-безопасно, без повреди на вала, работи при всякаква скорост
- Контакт: изисква физически контакт, води до триене, ограничава се до по-ниски скорости и създава риск от повреда на повърхността на вала.
срещу магнитен пикап
- Лазер: работи върху всякакъв материал, изисква само поставяне на обикновена лента и позволява прецизно позициониране на референтната марка.
- Магнитни: изисква желязна мишена, обикновено постоянна инсталация, и предлага по-малка гъвкавост при позиционирането.
срещу стробоскопична светлина
- Лазер: предоставя пряко количествено измерване и изход с фазова референция.
- Стробоскоп: а стробоскоп предлага само визуално наблюдение — той синхронизира честотата на светкавиците, вместо да я измерва, и не предоставя фазов сигнал.
7. Често срещани проблеми и решения
Нестабилен или липсващ сигнал
- Причини: нечисти оптични елементи, неправилно разстояние между обектива и сензора, лента с лошо качество или смущения от околното осветление.
- Решения: почистете обектива, регулирайте разстоянието, сменете лентата и предпазете целта от ярка светлина. Пряката слънчева светлина върху сензора често е причината за проблема и се решава чрез засенчване.
Неправилно четене на скоростта
- Няколко парчета лента: да се получи показание, което е кратно на действителната скорост (двойно задействане).
- Отразяваща повърхност: вместо лентата или в допълнение към нея може да се забележи лъскав стълб или друг ярък елемент.
- Решение: Уверете се, че има точно една референтна отметка на всеки оборот и използвайте матова лента, като я позиционирате внимателно.
Грешки при измерване на фазата
- Позицията на лентата се е изместила от първоначалния ѝ ъгъл на ориентация.
- Лентата се отлепва или се измества по време на работа.
- Решение: закрепете лентата добре, проверете положението ѝ и я поставете отново, ако е необходимо.
Лазерните тахометри са основни инструменти за съвременен вибрационен анализ и балансиране, осигуряващи безопасни, точни, безконтактни измервания на скоростта и фазата. Тяхната комбинация от удобство, прецизност и гъвкавост ги е превърнала в стандарт за работа с вибрации на място, замествайки по-старите контактни и магнитни тахометрични технологии в повечето индустриални приложения.
