Snímače výchylky – přehled
A snímač posuvu — nazývaný také snímač přiblížení, snímač posuvu nebo bezkontaktní snímač polohy — měří vzdálenost mezi svou špičkou a povrchem cíle, aniž by se ho dotýkal, a generuje signál úměrný výchylka, obvykle v mikrometrech nebo mils. V vibrace Pro účely monitorování jsou v krytu stroje trvale namontovány snímače posuvu, které jsou nasměrovány na rotující hřídel za účelem měření její radiální polohy, axiální polohaa dynamické vibrace, s rovnoměrnou odezvou od stejnosměrného proudu (statická poloha) až po několik kilohertzů. Zdaleka nejběžnějším typem je sonda vířivých proudů, standardní snímač pro ochranu kritických turbostrojů.
1. Definice: Co je to snímač posuvu?
Snímače posuvu si vydobyly své místo na drahých strojích, protože měří skutečný pohyb hřídele, nikoli pohyb tělesa ložiska. Poskytují polohu hřídele vzhledem k upevnění sondy (tělesu ložiska), což — po vztažení ke známé vůli ložiska během nastavení — podporuje monitorování vůle, a pracují spolehlivě při vysoké teplotě a v olejovém, znečištěném prostředí, kde by kontaktní snímače selhaly. Tato kombinace — přímé měření hřídele, schopnost DC a odolnost — je důvodem, proč dominují stálým monitorovacím systémům vybudovaným podle norem, jako je API 670.
2. Typy podle snímací technologie
Existuje několik fyzikálních principů, které umožňují bezkontaktní měření mezery. V průmyslu se využívají čtyři z nich:
- Snímače na principu vířivých proudů (nejběžnější): vyvolávají vířivé proudy ve vodivém měřeném objektu a snímají výslednou změnu impedance cívky. Jedná se o standard v odvětví turbínových strojů, s typickým lineárním rozsahem přibližně 0,5–5 mm, frekvenčním rozsahem od stejnosměrného proudu do více než 10 kHz a provozní teplotou do přibližně 350 °C.
- Kapacitní sondy: měří kapacitu mezi sondou a měřeným objektem. Vyznačují se mimořádně vysokým rozlišením (až na úroveň nanometrů) a fungují i na nevodivých objektech, používají se však hlavně v přesných a výzkumných aplikacích.
- Laserové snímače posunu: využívají optickou triangulaci nebo interferometrii k bezkontaktnímu měření na potenciálně velké vzdálenosti s vysokou přesností. Jsou drahé a méně odolné, proto se používají hlavně při odstraňování závad a ve výzkumu.
- Ultrazvukové snímače posunutí: využívají měření vzdálenosti pomocí doby průletu na vzdálenosti až několika metrů, a to s nižším rozlišením než ostatní typy, pro specializované aplikace s velkou provozní vzdáleností.
3. Hlavní výhody
Přímé měření hřídele
Protože sonda míří přímo na hřídel, zaznamenává rotor motion vzhledem k tělesu ložiska, nikoli filtrované, utlumené vibrace tělesa (měření absolutního pohybu hřídele navíc vyžaduje seismický snímač na tělese). To je důvod, proč je snímač výchylky nezbytný pro seriózní dynamika rotoru při práci, kde je předmětem zájmu to, jak se hřídel pohybuje uvnitř svých vůlí.
Frekvenční charakteristika v DC (při nulové frekvenci)
Snímač měří statickou polohu při frekvenci 0 Hz, takže dokáže sledovat pomalé posuny, teplotní roztažnost a průměrnou polohu hřídele v průběhu času. To je něco, co akcelerometr to v zásadě není možné, protože akcelerometry reagují pouze na změny pohybu.
Poloha vzhledem k hřídeli a vůle
Protože je sonda upevněna v tělese ložiska, udává polohu hřídele vzhledem k tomuto tělesu; jakmile je mezera během nastavení vztažena ke známé vůli ložiska, podporuje to monitorování vůle a odhaluje posuny rotoru způsobené opotřebení ložiseka může zajistit ochranu ochranné odstavení když je posun příliš velký.
4. Standardní instalace
Konfigurace sondy XY
Při klasickém uspořádání jsou dvě sondy umístěny v úhlu 90° vůči sobě – obvykle jedna vodorovně a druhá svisle. Společně tak zaznamenávají polohu hřídele ve dvou kolmých směrech, což umožňuje analýza oběžné dráhy a skutečný dvourozměrný obraz pohybu hřídele. Dvojice os XY představuje standard pro monitorování turbínových strojů podle normy API 670.
Axiální (osová) sonda
Axiální snímač je nasměrován na konec hřídele nebo přítlačný kroužek, aby měřil axiální polohu a výkon axiální ložisko, která zabraňuje nadměrnému axiálnímu posunu. Je namontována jedna nebo dvě sondy, přičemž druhá slouží jako záloha.
5. Aplikace a jejich srovnání
Hlavním působištěm sondy je neustálé sledování parních a plynových turbín, velkých kompresorů a generátorů a kritických čerpadel (API 610), kde zajišťuje nepřetržité monitorování s alarmovými a vypínacími funkcemi pro ochranu strojního zařízení. V testování dynamiky rotoru slouží k identifikaci kritické rychlosti, analyzovat rozběh a dojezd, určit tvarové mody a změřit tlumení. V monitorování vůle sleduje polohu hřídele vůči těsněním a labyrintům, detekuje opotřebení ložisek, které způsobuje posun rotoru, sleduje teplotní roztažnost a pomáhá předcházet kontakt rotoru se statorem.
Z všech těchto důvodů je snímač posunutí tou nejlepší volbou pro kritická rotující zařízení. Je dražší a jeho instalace je složitější než u akcelerometru a jedná se o pevnou instalaci, nikoli o přenosný přístroj – inženýři, kteří potřebují vyvážit nebo diagnostikovat stroj v rámci údržbářského obchůzky, častěji sahají po přenosném dvoukanálovém analyzátoru, jako je například Balanset-1A se seismickými snímači. Kde je však vyžadována odezva DC, poloha vzhledem k hřídeli a přímé měření hřídele, nic jiného neposkytuje stejnou úroveň přehledu a ochrany.
