Převodníky: Senzory vibrační analýzy

Definice: Co je to převodník?

V kontextu vibrační analýzy, a převodník je zařízení, které převádí fyzikální, mechanický pohyb (vibrace) na proporcionální elektrický signál. Tento elektrický signál může být poté zpracován, měřen a analyzován sběračem dat nebo monitorovacím systémem. Převodníky jsou primárními senzory a prvním článkem v měřicím řetězci; bez spolehlivého převodníku není možná žádná smysluplná analýza. Volba převodníku je kritickým rozhodnutím, které závisí na typu stroje, jeho rychlosti a konkrétních monitorovaných poruchách.

Tři hlavní typy vibračních snímačů

V monitorování průmyslových strojů se používají tři hlavní typy snímačů, z nichž každý měří jiný fyzikální parametr vibrací.

1. Akcelerometr (měří zrychlení)

Na stránkách akcelerometr je zdaleka nejběžnějším a nejvšestrannějším vibračním převodníkem. Měří zrychlení konstrukce, na které je namontován.

• Princip: Většina průmyslových akcelerometrů je piezoelektrických, používajících krystal, který generuje napětí, když je namáhán vnitřní hmotou.
• Silné stránky: Mají extrémně široký frekvenční rozsah, jsou velmi robustní, dodávají se v mnoha různých provedeních a lze je použít téměř na jakémkoli typu stroje. Jsou obzvláště vynikající pro detekci vysokofrekvenčních jevů.
• Primární použití: Univerzální monitorování strojů, od nízkorychlostních strojů až po velmi vysokorychlostní turbínové stroje. Jsou to senzory, které jsou klíčové pro detekci vysokofrekvenčních poruch, jako jsou vady ložisek a převodů.

2. Převodník rychlosti (měří rychlost)

A snímač rychlosti je elektrodynamický senzor, který přímo měří rychlost vibrací.

• Princip: Funguje jako mikrofon s cívkou z drátu zavěšenou v magnetickém poli. Jak pouzdro vibruje, relativní pohyb mezi cívkou a magnetem generuje napětí úměrné rychlosti.
• Silné stránky: Produkují silný signál s nízkým šumem ve středním frekvenčním rozsahu (přibližně 10 Hz až 1 000 Hz), kde dochází k nejčastějším poruchám, jako je nevyváženost a špatné srovnání. Nevyžadují externí napájení.
• Slabé stránky: Jsou křehčí než akcelerometry, mají omezený frekvenční rozsah a jsou citlivé na magnetická pole a montážní orientaci. Byly z velké části nahrazeny akcelerometry kombinovanými s elektronickou integrací pro výpočet rychlosti.
• Primární použití: Historicky se používalo pro obecné monitorování strojů, než se běžně používaly robustní akcelerometry. Stále se někdy používá pro permanentní monitorování ve středním frekvenčním rozsahu.

3. Sonda přiblížení (měří posunutí)

Na stránkách sonda přiblížení (nebo sonda s vířivými proudy) je bezkontaktní převodník, který měří posunutí rotujícího hřídele.

• Princip: Využívá elektromagnetické pole k indukci a měření vířivých proudů na povrchu hřídele, což umožňuje měřit mezeru mezi hrotem sondy a hřídelí.
• Silné stránky: Měří skutečný pohyb samotné hřídele, nikoli skříně stroje. Je bezkontaktní a jeho měření sahá až do 0 Hz (DC), což umožňuje měřit průměrnou polohu hřídele i její vibrace.
• Primární použití: Nezbytný pro ochranu a monitorování kritických vysokorychlostních turbínových strojů s fluidními ložisky, jako jsou turbíny a kompresory. Používá se k analýze jevů, jako jsou oběžné dráhy hřídele a poloha středové osy.

Výběr správného převodníku

Výběr snímače je kritickým krokem při nastavení monitorovacího programu. Obecným pravidlem je vybrat snímač, který je nejcitlivější ve frekvenčním rozsahu očekávaných poruch:

• Použijte sondy přiblížení pro pohyb hřídele u strojů s fluidními ložisky.
• Použijte akcelerometry pro všechno ostatní, protože jsou nejuniverzálnější. Signál lze integrovat do rychlosti pro analýzu středně frekvenčních poruch nebo použít přímo jako zrychlení pro vysokofrekvenční poruchy.

← Zpět na hlavní index