Forståelse af nærhedsprober (hvirvelstrømssensorer)

Definition: Hvad er en nærhedssonde?

A nærhedssonde, også kendt som en hvirvelstrømssonde eller en forskydningstransducer, er en berøringsfri sensor, der måler afstanden (mellemrummet) mellem sondens spids og et ledende mål, som typisk er en roterende aksel. I modsætning til accelerometre, der er monteret på maskinhuset og måler strukturelle vibrationer, er nærhedsprober monteret gennem lejehuset og måler selve akslens bevægelse i forhold til dens leje. Dette gør dem til den primære sensor til beskyttelse og overvågning af kritiske højhastighedsmaskiner med væskefilmslejer.

Komponenterne i nærhedssondesystemet

Et komplet system til måle af nærhedssonde består af tre præcist afstemte komponenter:

1. Sonde: En gevindskåret sonde med en forseglet spids, der indeholder en trådspole. Denne er monteret med et specifikt mellemrum mellem den og skaftet.
2. Forlængerkabel: Et specialkabel af en bestemt længde, der forbinder sonden med driveren. Dets længde er en del af systemets elektroniske tuning.
3. Nærværsleder / Chauffør: Et elektronisk modul, der genererer et højfrekvent radiofrekvenssignal (RF), sender det til sonden og demodulerer retursignalet for at producere en spændingsudgang, der er direkte proportional med gabet.

Disse tre komponenter er kalibreret som et sæt og kan ikke udskiftes med komponenter fra andre systemer.

Hvordan fungerer det? Hvirvelstrømsprincippet

Proximitoren sender et RF-signal til spolen i probespidsen, hvilket skaber et magnetfelt. Når proben bringes i nærheden af en ledende aksel, inducerer dette felt små cirkulerende strømme, kendt som hvirvelstrømme, på akslens overflade. Hvirvelstrømmene skaber deres eget modsatrettede magnetfelt, som detekteres af sonden. Styrken af dette modsatrettede felt er direkte proportional med afstanden mellem sondespidsen og akslen. Proximitoren måler disse ændringer og udsender en jævnspænding, der repræsenterer det gennemsnitlige mellemrum, og en vekselspænding, der repræsenterer akslens dynamiske vibration.

Hvad måler nærhedssonder?

Nærhedsprober giver et væld af oplysninger om rotorens tilstand og dynamiske adfærd:

• Radial vibration: Ved at bruge et XY-par (to sonder monteret 90° fra hinanden) måler de akslens vibration i to dimensioner, hvilket muliggør oprettelse af akselkredsløb plotter.
• Aksial (tryk) position: En sonde monteret i enden af akslen måler dens aksiale bevægelse. Dette er afgørende for at beskytte maskiner mod axiallejefejl.
• Akselens centerlinjeposition: DC-spændingskomponenten i signalet angiver akslens gennemsnitlige position i lejet, hvilket bruges til at overvåge lejeslid og ændringer i justering.

– Rotationshastighed: En sonde, der kigger på en kilegang eller et hak på akslen, kan fungere som et yderst pålideligt omdrejningstæller.

• Udløb: En langsom rullemåling, der kvantificerer de kombinerede mekaniske og elektriske ufuldkommenheder på akseloverfladen.

Fordele og anvendelser

Nærhedsprober er standarden til beskyttelse af store, kritiske turbomaskiner af flere årsager:

• Ikke-kontakt: De rører ikke akslen, hvilket gør dem ideelle til højhastighedsapplikationer.
• Måler akselbevægelse direkte: De ser, hvad akslen laver inde i maskinen, hvilket ofte er vigtigere end hvad huset gør.
• Frekvensrespons til 0 Hz (DC): De kan måle både den dynamiske vibration (AC) og den gennemsnitlige position (DC), hvilket accelerometre ikke kan.
• Høj pålidelighed: De er robuste, forseglede sensorer designet til barske industrielle miljøer.

De bruges næsten universelt på maskiner som store damp- og gasturbiner, centrifugal- og aksialkompressorer, turbogeneratorer og store pumper og motorer udstyret med glide- eller glidelejer.

← Tilbage til hovedindekset