Näherungssensoren (Wirbelstromsensoren) verstehen

Definition: Was ist ein Näherungssensor?

A Näherungssensor, auch bekannt als Wirbelstromsonde Ein Wegaufnehmer ist ein berührungsloser Sensor, der den Abstand (Spalt) zwischen der Spitze des Sensors und einem leitfähigen Objekt, typischerweise einer rotierenden Welle, misst. Im Gegensatz zu Beschleunigungssensoren, die am Maschinengehäuse montiert sind und strukturelle Schwingungen messen, werden Näherungssensoren durch das Lagergehäuse montiert und messen die tatsächliche Bewegung der Welle relativ zu ihrem Lager. Dies macht sie zum primären Sensor für den Schutz und die Überwachung kritischer Hochgeschwindigkeitsmaschinen mit Flüssigkeitsfilmlagern.

Die Komponenten des Näherungssondensystems

Ein komplettes Näherungssensor-Messsystem besteht aus drei präzise aufeinander abgestimmten Komponenten:

1. Sonde: Eine Sonde mit Gewindekörper und versiegelter Spitze, die eine Drahtspule enthält. Diese ist mit einem bestimmten Abstand zwischen ihr und dem Schaft montiert.
2. Verlängerungskabel: Ein spezielles Kabel einer bestimmten Länge, das die Sonde mit dem Treiber verbindet. Seine Länge ist Teil der elektronischen Abstimmung des Systems.
3. Näher / Fahrer: Ein elektronisches Modul, das ein hochfrequentes Radiofrequenzsignal (RF) erzeugt, es an die Sonde sendet und das Rücksignal demoduliert, um eine Spannungsausgabe zu erzeugen, die direkt proportional zum Abstand ist.

Diese drei Komponenten werden als Set kalibriert und sind nicht mit Komponenten anderer Systeme austauschbar.

Wie funktioniert es? Das Wirbelstromprinzip

Der Proximitor sendet ein HF-Signal an die Spule in der Sondenspitze, die ein Magnetfeld erzeugt. Wenn die Sonde in die Nähe eines leitfähigen Schafts gebracht wird, induziert dieses Feld kleine zirkulierende Ströme, die als Wirbelströme, auf der Oberfläche der Welle. Die Wirbelströme erzeugen ein eigenes entgegengesetztes Magnetfeld, das von der Sonde erfasst wird. Die Stärke dieses Gegenfelds ist direkt proportional zum Abstand zwischen Sondenspitze und Welle. Der Näherungssensor misst diese Änderungen und gibt eine Gleichspannung aus, die den durchschnittlichen Abstand darstellt, sowie eine Wechselspannung, die die dynamische Schwingung der Welle repräsentiert.

Was messen Näherungssensoren?

Näherungssensoren liefern eine Fülle von Informationen über den Zustand und das dynamische Verhalten des Rotors:

• Radiale Vibration: Durch die Verwendung eines XY-Paares (zwei Sonden, die um 90° versetzt montiert sind) messen sie die Schwingung der Welle in zwei Dimensionen und ermöglichen so die Erstellung von Wellenumlaufbahn Grundstücke.
• Axiale (Schub-)Position: Eine am Ende der Welle montierte Sonde misst deren axiale Bewegung. Dies ist entscheidend für den Schutz von Maschinen vor Axiallagerausfällen.
• Position der Wellenmittellinie: Die Gleichspannungskomponente des Signals gibt die durchschnittliche Position der Welle innerhalb ihres Lagers an, was zur Überwachung von Lagerverschleiß und Ausrichtungsänderungen verwendet wird.

– Rotationsgeschwindigkeit: Eine Sonde, die auf eine Keilnut oder Kerbe auf der Welle schaut, kann als äußerst zuverlässiger Drehzahlmesser dienen.

• Auslaufen: Eine Slow-Roll-Messung, die die kombinierten mechanischen und elektrischen Unvollkommenheiten der Wellenoberfläche quantifiziert.

Vorteile und Anwendungen

Näherungssensoren sind aus mehreren Gründen der Standard zum Schutz großer, kritischer Turbomaschinen:

• Berührungslos: Sie berühren die Welle nicht und sind daher ideal für Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
• Misst die Wellenbewegung direkt: Sie sehen, was die Welle im Inneren der Maschine macht, was oft wichtiger ist als die Funktion des Gehäuses.
• Frequenzgang bis 0 Hz (DC): Sie können sowohl die dynamische Vibration (AC) als auch die durchschnittliche Position (DC) messen, was Beschleunigungsmessern nicht möglich ist.
• Hohe Zuverlässigkeit: Es handelt sich um robuste, versiegelte Sensoren, die für raue Industrieumgebungen konzipiert sind.

Sie werden fast überall in Maschinen wie großen Dampf- und Gasturbinen, Kreisel- und Axialkompressoren, Turbogeneratoren sowie großen Pumpen und Motoren mit Gleit- oder Gleitlagern eingesetzt.

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