Pochopení snímačů rychlosti
Definice: Co je to snímač rychlosti?
Převodník rychlosti (také nazývaný velometr, seismický senzor nebo senzor s pohyblivou cívkou) je samogenerující se vibrace senzor, který vytváří výstupní napětí přímo úměrné vibracím rychlost bez nutnosti externího napájení nebo úpravy signálu. Funguje na principu elektromagnetické indukce – magnet zavěšený na pružinách se pohybuje vzhledem k cívce, když dojde k vibraci, a generuje napětí úměrné relativní rychlosti mezi cívkou a magnetem, která se rovná rychlosti vibrací.
Snímače rychlosti byly dominantním senzorem vibrací od 50. do 80. let 20. století a stále se používají v trvalých monitorovacích instalacích a některých přenosných přístrojích. Byly však z velké části nahrazeny... akcelerometry v nových instalacích kvůli menší velikosti akcelerometrů, širšímu frekvenčnímu rozsahu a vyšší frekvenční schopnosti potřebné pro detekci vad ložisek.
Princip fungování
Elektromagnetická indukce
- Permanentní magnet zavěšený pružinami uvnitř cívky
- Vibrace pohybuje pouzdrem a cívkou
- Setrvačnost magnetu ho udržuje relativně nehybným (nad rezonancí)
- Relativní pohyb mezi cívkou a magnetem
- Pohyb indukuje napětí v cívce (Faradayův zákon: V ∝ rychlost)
- Výstupní napětí přímo úměrné rychlosti vibrací
Samogenerující
- Není potřeba žádné externí napájení
- Pasivní transdukce
- Jednoduché připojení (dva vodiče)
- Inherentně zabezpečené proti selhání (žádné problémy s výpadkem napájení)
Charakteristiky
Frekvenční odezva
- Nízkofrekvenční limit: Vlastní frekvence (obvykle 8–15 Hz)
- Použitelný dosah: Nad 2× vlastní frekvence (minimálně 16–30 Hz)
- Vysokofrekvenční limit: Typicky 1–2 kHz
- Plochá odezva: Široká plochá oblast v použitelném rozsahu
- Nejlepší pro: 10–1000 Hz (obecné frekvence strojů)
Citlivost
- Typické: 10–500 mV na palec/s (400–20 000 mV na mm/s)
- Běžné: 100 mV/in/s nebo 4000 mV/mm/s
- Vyšší citlivost pro aplikace s nízkými vibracemi
- Nižší citlivost pro měření s vysokými vibracemi
Velikost a hmotnost
- Relativně velké (50–100 mm dlouhé, 25–40 mm v průměru)
- Těžký (typicky 100–500 gramů)
- Mnohem větší než akcelerometry
- Hmotnost může ovlivnit měření na lehkých konstrukcích
Výhody
Přímý výstup rychlosti
- Měří rychlost vibrací přímo (bez nutnosti integrace)
- Odpovídá specifikaci norem ISO (rychlost RMS)
- Jednoduché zpracování signálu
- Přirozené pro analýzu založenou na rychlosti
Samogenerující
- Není potřeba žádné napájení
- Jednoduché dvouvodičové připojení
- Nemůže selhat kvůli výpadku napájení
- Nižší náklady na systém (není potřeba žádný zdroj napájení)
Dobrá nízkofrekvenční odezva
- Použitelné do 10-15 Hz (lepší než mnoho akcelerometrů)
- Vhodné pro nízkorychlostní stroje (až do ~600 ot./min)
- Přirozené pro aplikace odpovídající frekvenčnímu rozsahu
Nevýhody
Omezená vysokofrekvenční odezva
- Obvykle omezeno na maximum 1-2 kHz
- Nelze detekovat vady vysokofrekvenčních ložisek (5–20 kHz)
- Nevhodné pro analýzu obálky
- Hlavní omezení vs. akcelerometry
Velikost a hmotnost
- Velké a těžké senzory
- Obtížná montáž na malé stroje
- Hmotné zatížení ovlivňuje lehké konstrukce
- Méně přenosné než akcelerometry
Křehkost
- Vnitřní pružiny a pohyblivý magnet se mohou poškodit nárazem
- Citlivé na manipulaci se zneužíváním
- Může se poškodit pádem
- Více údržby než u polovodičových akcelerometrů
Teplotní omezení
- Síla magnetu klesá s teplotou
- Obvykle omezeno na 120 °C
- Menší výkon než akcelerometry v režimu nabíjení
Kde se stále používá
Starší trvalé instalace
- Starší monitorovací systémy turbosoustrojí
- Náhrada v naturáliích za stávající instalace
- Zachovává kompatibilitu se stávajícími systémy
Nízkofrekvenční aplikace
- Zařízení s velmi nízkou rychlostí (< 300 ot./min)
- Pokud je dostatečný frekvenční rozsah 10–1000 Hz
- Jednoduché sledování rychlosti bez nutnosti vysokých frekvencí
Specifické požadavky
- Kde je potřeba samovytvářející se výhoda
- Požadavky na jiskrovou bezpečnost (bez napájení)
- Preferovaný přímý výstup rychlosti
Montáž
Metody
- Montáž svorníků do závitových otvorů (nejběžnější)
- Montáž konzoly s adaptérovými deskami
- Magnetická montáž (pokud povrch magnetický a senzor není příliš těžký)
Úvahy
- Pevná montáž nezbytná (těžký senzor)
- Pevně upevněte, aby se zabránilo vibracím senzoru
- Zkontrolujte, zda je montážní povrch rovný a čistý.
- Odlehčení tahu kabelu, aby se zabránilo tahání
Moderní alternativy
Proč jsou akcelerometry preferovány
- Mnohem menší a lehčí
- Široký frekvenční rozsah (0,5 Hz – 50 kHz)
- Lepší pro detekci vad ložisek
- Robustnější
- Nižší náklady
- Trend v průmyslu směrem k akcelerometrům
Integrace jako alternativa
- Změřte zrychlení, integrujte do rychlosti
- Dosahuje měření rychlosti s výhodami akcelerometru
- Moderní nástroje zajišťují transparentnost integrace
Kalibrace a údržba
Kalibrace
- Kalibrace třepacího stolu
- Ověřte citlivost (mV/in/s nebo mV/mm/s)
- Zkontrolujte frekvenční odezvu
- Roční kalibrace typická pro kritické aplikace
Údržba
- Zacházejte opatrně (vyhněte se pádům a nárazům)
- Zkontrolujte stav kabelu
- Ověřte bezpečnost montáže
- Pravidelně testujte výstup
- Vyměňte, pokud se změní citlivost nebo odezva
Přestože se v nových instalacích jejich používání snižuje, zůstávají důležitými senzory ve stávajících permanentních monitorovacích systémech a některých nízkofrekvenčních aplikacích. Pochopení jejich fungování, výhod a omezení je nezbytné pro údržbu starších systémů a pro informovaná rozhodnutí o výběru senzorů v případech, kdy by snímače rychlosti mohly být stále optimální volbou pro specifické nízkofrekvenční systémy, systémy s vlastním napájením nebo požadavky na kompatibilitu.
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 