Разбиране на преобразувателите на скорост
Определение: Какво е преобразувател на скорост?
Датчик за скорост (наричан още велометър, сеизмичен сензор или сензор с подвижна бобина) е самогенериращ се вибрация сензор, който произвежда изходно напрежение, пряко пропорционално на вибрациите скорост без да е необходимо външно захранване или обработка на сигнала. Работи на принципите на електромагнитната индукция – магнит, окачен на пружини, се движи спрямо намотка, когато възникне вибрация, генерирайки напрежение, пропорционално на относителната скорост между намотката и магнита, което е равно на скоростта на вибрациите.
Датчиците за скорост бяха доминиращият сензор за вибрации от 50-те до 80-те години на миналия век и все още се използват в постоянни инсталации за мониторинг и някои преносими инструменти. Те обаче до голяма степен са заменени от акселерометри в нови инсталации поради по-малкия размер на акселерометрите, по-широкия честотен диапазон и по-високата честотна способност, необходима за откриване на дефекти в лагерите.
Принцип на действие
Електромагнитна индукция
- Постоянен магнит, окачен на пружини вътре в бобината
- Вибрацията движи корпуса и бобината
- Инерцията на магнита го държи относително неподвижен (над резонанса)
- Относително движение между бобината и магнита
- Движението индуцира напрежение в бобината (закон на Фарадей: V ∝ скорост)
- Изходното напрежение е пряко пропорционално на скоростта на вибрациите
Самогенериращ се
- Не е необходимо външно захранване
- Пасивна трансдукция
- Лесно свързване (два проводника)
- Присъщо безопасен при откази (няма проблеми с прекъсване на захранването)
Характеристики
Честотна характеристика
- Нискочестотна граница: Собствена честота (обикновено 8-15 Hz)
- Използваем обхват: Над 2× естествена честота (минимум 16-30 Hz)
- Високочестотна граница: Обикновено 1-2 kHz
- Плосък отговор: Широка равна област в използваем диапазон
- Най-подходящо за: 10-1000 Hz (честоти на общите машини)
Чувствителност
- Типично: 10-500 mV на инч/сек (400-20 000 mV на мм/сек)
- Често срещани: 100 mV/in/s или 4000 mV/mm/s
- По-висока чувствителност за приложения с ниски вибрации
- По-ниска чувствителност за измервания с високи вибрации
Размер и тегло
- Сравнително големи (50-100 мм дължина, 25-40 мм диаметър)
- Тежък (обикновено 100-500 грама)
- Много по-големи от акселерометрите
- Масата може да повлияе на измерването на леки конструкции
Предимства
Директен изход за скорост
- Измерва скоростта на вибрациите директно (не е необходимо интегриране)
- Съответства на спецификацията на ISO стандартите (RMS скорост)
- Проста обработка на сигнали
- Естествено за анализ, базиран на скоростта
Самогенериращ се
- Не е необходимо захранване
- Опростена двупроводна връзка
- Не може да се повреди поради загуба на захранване
- По-ниска цена на системата (не е необходимо захранване)
Добър нискочестотен отклик
- Използваем до 10-15 Hz (по-добър от много акселерометри)
- Подходящ за машини с ниска скорост (до ~600 об/мин)
- Естествено за приложения, съответстващи на честотния диапазон
Недостатъци
Ограничен високочестотен отклик
- Обикновено е ограничено до максимум 1-2 kHz
- Не може да открие дефекти на високочестотни лагери (5-20 kHz)
- Неадекватно за анализ на обвивката
- Основно ограничение спрямо акселерометри
Размер и тегло
- Големи, тежки сензори
- Трудно се монтира на малки машини
- Масовото натоварване влияе върху леките конструкции
- По-малко преносими от акселерометрите
Крехкост
- Вътрешните пружини и движещият се магнит могат да бъдат повредени от удар
- Чувствителен към злоупотреба с боравене
- Може да се повреди при изпускане
- Повече поддръжка от твърдотелните акселерометри
Температурни ограничения
- Силата на магнита намалява с температурата
- Обикновено е ограничено до 120°C
- По-малки възможности от акселерометрите в режим на зареждане
Къде все още се използва
Наследени постоянни инсталации
- По-стари системи за мониторинг на турбомашини
- Замяна в натура за съществуващи инсталации
- Поддържа съвместимост със съществуващите системи
Нискочестотни приложения
- Оборудване с много ниска скорост (< 300 об/мин)
- Където честотният диапазон 10-1000 Hz е достатъчен
- Лесно наблюдение на скоростта без нужда от високи честоти
Специфични изисквания
- Където е необходимо самогенериращо се предимство
- Изисквания за искробезопасност (без захранване)
- Предпочита се директен изход за скорост
Монтаж
Методи
- Монтиране на шпилки към резбовани отвори (най-често срещано)
- Монтаж на скоба с адаптерни плочи
- Магнитен монтаж (ако повърхността е магнитна и сензорът не е твърде тежък)
Съображения
- Необходим е твърд монтаж (сензорът е тежък)
- Закрепете здраво, за да предотвратите вибрациите на сензора
- Проверете дали монтажната повърхност е равна и чиста
- Облекчаване на опъването на кабела, за да се предотврати издърпване
Модерни алтернативи
Защо са предпочитани акселерометрите
- Много по-малък и по-лек
- Широк честотен диапазон (0,5 Hz – 50 kHz)
- По-добър за откриване на дефекти в лагерите
- По-здрав
- По-ниска цена
- Тенденция в индустрията към акселерометри
Интеграцията като алтернатива
- Измерете ускорението, интегрирайте до скоростта
- Постига измерване на скоростта с предимствата на акселерометъра
- Съвременните инструменти правят интеграцията прозрачна
Калибриране и поддръжка
Калибриране
- Калибриране на масата за разклащане
- Проверете чувствителността (mV/in/s или mV/mm/s)
- Проверете честотната характеристика
- Годишно калибриране, типично за критични приложения
Поддръжка
- Работете внимателно (избягвайте падания и удари)
- Проверете състоянието на кабела
- Проверете сигурността на монтажа
- Тествайте изхода периодично
- Сменете, ако чувствителността или реакцията се променят
Въпреки че преобразувателите на скорост намаляват в новите инсталации, те остават важни сензори в съществуващите постоянни системи за мониторинг и някои нискочестотни приложения. Разбирането на тяхното действие, предимства и ограничения е необходимо за поддържане на наследени системи и вземане на информирани решения за избор на сензори, когато преобразувателите на скорост все още може да са оптималният избор за специфични нискочестотни, самостоятелно захранвани или съвместими приложения.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 