Was ist ein Geschwindigkeitssensor? Seismischer Schwingungssensor • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist ein Geschwindigkeitssensor? Seismischer Schwingungssensor • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist ein Geschwindigkeitssensor? Seismischer Vibrationssensor

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Geschwindigkeitsmessumformer verstehen

Definition: Was ist ein Geschwindigkeitswandler?

Geschwindigkeitsaufnehmer (auch genannt Velometer, seismischer Sensor oder Drehspulsensor) ist ein selbstgenerierender Vibration Sensor, der eine Ausgangsspannung erzeugt, die direkt proportional zur Vibration ist Geschwindigkeit ohne dass eine externe Stromversorgung oder Signalaufbereitung erforderlich ist. Es basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion: Ein an Federn aufgehängter Magnet bewegt sich bei Vibrationen relativ zu einer Spule und erzeugt eine Spannung, die proportional zur Relativgeschwindigkeit zwischen Spule und Magnet ist, die wiederum der Vibrationsgeschwindigkeit entspricht.

Geschwindigkeitsaufnehmer waren in den 1950er- bis 1980er-Jahren die dominierenden Schwingungssensoren und werden auch heute noch in stationären Überwachungsanlagen und einigen tragbaren Instrumenten eingesetzt. Sie wurden jedoch weitgehend ersetzt durch Beschleunigungsaufnehmer bei Neuinstallationen aufgrund der geringeren Größe, des größeren Frequenzbereichs und der höheren Frequenzfähigkeit der Beschleunigungsmesser, die für die Erkennung von Lagerdefekten erforderlich sind.

Funktionsprinzip

Elektromagnetische Induktion

  • Permanentmagnet, der durch Federn in der Spule aufgehängt ist
  • Durch Vibrationen werden Gehäuse und Spule bewegt
  • Die Trägheit des Magneten hält ihn relativ stationär (über der Resonanz)
  • Relativbewegung zwischen Spule und Magnet
  • Bewegung induziert Spannung in der Spule (Faradaysches Gesetz: V ∝ Geschwindigkeit)
  • Ausgangsspannung direkt proportional zur Schwinggeschwindigkeit

Selbstgenerierend

  • Keine externe Stromversorgung erforderlich
  • Passive Transduktion
  • Einfacher Anschluss (zwei Drähte)
  • Inhärent ausfallsicher (keine Probleme bei Stromausfällen)

Eigenschaften

Frequenzgang

  • Niederfrequenzgrenze: Eigenfrequenz (typischerweise 8–15 Hz)
  • Nutzbarer Bereich: Über 2× Eigenfrequenz (mindestens 16–30 Hz)
  • Hochfrequenzgrenze: Typischerweise 1–2 kHz
  • Flache Antwort: Breiter, flacher Bereich im nutzbaren Bereich
  • Geeignet für: 10–1000 Hz (allgemeine Maschinenfrequenzen)

Empfindlichkeit

  • Typisch: 10–500 mV pro Zoll/s (400–20.000 mV pro mm/s)
  • Üblich: 100 mV/Zoll/s oder 4000 mV/mm/s
  • Höhere Empfindlichkeit für vibrationsarme Anwendungen
  • Geringere Empfindlichkeit für Messungen bei starken Vibrationen

Größe und Gewicht

  • Relativ groß (50–100 mm lang, 25–40 mm Durchmesser)
  • Schwer (typischerweise 100–500 Gramm)
  • Viel größer als Beschleunigungsmesser
  • Masse kann die Messung bei Leichtbaustrukturen beeinflussen

Vorteile

Direkte Geschwindigkeitsausgabe

  • Misst die Schwinggeschwindigkeit direkt (keine Integration erforderlich)
  • Entspricht den ISO-Standardspezifikationen (RMS-Geschwindigkeit)
  • Einfache Signalverarbeitung
  • Natural für geschwindigkeitsbasierte Analysen

Selbstgenerierend

  • Kein Strom erforderlich
  • Einfache Zweidrahtverbindung
  • Kann nicht durch Stromausfall ausfallen
  • Niedrigere Systemkosten (keine Stromversorgung erforderlich)

Gute Niederfrequenzantwort

  • Nutzbar bis 10–15 Hz (besser als viele Beschleunigungsmesser)
  • Geeignet für Maschinen mit niedriger Drehzahl (bis zu ~600 U/min)
  • Natürlich für Anwendungen mit passendem Frequenzbereich

Nachteile

Eingeschränkte Hochfrequenzantwort

  • Typischerweise auf maximal 1–2 kHz begrenzt
  • Hochfrequente Lagerdefekte (5-20 kHz) können nicht erkannt werden
  • Unzureichend für die Hüllkurvenanalyse
  • Wesentliche Einschränkung gegenüber Beschleunigungsmessern

Größe und Gewicht

  • Große, schwere Sensoren
  • Schwierig an kleinen Maschinen zu montieren
  • Massenbelastung beeinflusst Leichtbaustrukturen
  • Weniger tragbar als Beschleunigungsmesser

Zerbrechlichkeit

  • Interne Federn und beweglicher Magnet können durch Stöße beschädigt werden
  • Sensibel im Umgang mit Missbrauch
  • Kann durch Herunterfallen beschädigt werden
  • Mehr Wartung als Festkörper-Beschleunigungsmesser

Temperaturbeschränkungen

  • Die Magnetstärke nimmt mit der Temperatur ab
  • Normalerweise auf 120 °C begrenzt
  • Geringere Leistungsfähigkeit als Beschleunigungsmesser im Lademodus

Wo noch verwendet

Legacy-Permanentinstallationen

  • Ältere Turbomaschinen-Überwachungssysteme
  • Sachersatz für bestehende Anlagen
  • Behält die Kompatibilität mit vorhandenen Systemen bei

Niederfrequenzanwendungen

  • Sehr langsame Geräte (< 300 U/min)
  • Wo Frequenzbereich 10-1000 Hz ausreichend
  • Einfache Geschwindigkeitsüberwachung ohne hohe Frequenzen

Spezifische Anforderungen

  • Wo selbstgenerierende Vorteile erforderlich sind
  • Eigensicherheitsanforderungen (keine Stromversorgung)
  • Direkte Geschwindigkeitsausgabe bevorzugt

Montage

Methoden

  • Bolzenmontage an Gewindebohrungen (am häufigsten)
  • Halterungsmontage mit Adapterplatten
  • Magnetische Befestigung (wenn die Oberfläche magnetisch ist und der Sensor nicht zu schwer ist)

Überlegungen

  • Starre Montage erforderlich (Sensor schwer)
  • Sichern Sie den Sensor fest, um Vibrationen zu vermeiden
  • Stellen Sie sicher, dass die Montagefläche eben und sauber ist
  • Kabelzugentlastung gegen Zug

Moderne Alternativen

Warum Beschleunigungsmesser bevorzugt werden

  • Viel kleiner und leichter
  • Großer Frequenzbereich (0,5 Hz – 50 kHz)
  • Besser für die Erkennung von Lagerdefekten
  • Robuster
  • Geringere Kosten
  • Branchentrend zu Beschleunigungssensoren

Integration als Alternative

  • Beschleunigung messen, in Geschwindigkeit integrieren
  • Ermöglicht Geschwindigkeitsmessung mit den Vorteilen eines Beschleunigungsmessers
  • Moderne Instrumente machen Integration transparent

Kalibrierung und Wartung

Kalibrierung

  • Kalibrierung des Schütteltisches
  • Überprüfen Sie die Empfindlichkeit (mV/Zoll/s oder mV/mm/s).
  • Frequenzgang prüfen
  • Jährliche Kalibrierung typisch für kritische Anwendungen

Wartung

  • Vorsichtig handhaben (Stürze und Stöße vermeiden)
  • Überprüfen Sie den Zustand des Kabels
  • Überprüfen Sie die Montagesicherheit
  • Testen Sie die Ausgabe regelmäßig
  • Ersetzen, wenn sich die Empfindlichkeit oder Reaktion ändert

Geschwindigkeitssensoren werden zwar immer seltener bei Neuinstallationen eingesetzt, bleiben aber wichtige Sensoren in bestehenden permanenten Überwachungssystemen und bestimmten Niederfrequenzanwendungen. Das Verständnis ihrer Funktionsweise, Vorteile und Einschränkungen ist notwendig, um Altsysteme zu warten und fundierte Entscheidungen bei der Sensorauswahl zu treffen, wenn Geschwindigkeitssensoren für bestimmte Niederfrequenz-, Eigenstrom- oder Kompatibilitätsanforderungen immer noch die optimale Wahl sein könnten.

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