Μετατροπείς: Οι αισθητήρες ανάλυσης κραδασμών

Ορισμός: Τι είναι ένας μετατροπέας;

Στο πλαίσιο της ανάλυσης κραδασμών, ένα μετατροπέας είναι μια συσκευή που μετατρέπει τη φυσική, μηχανική κίνηση (δόνηση) σε ένα αναλογικό ηλεκτρικό σήμα. Αυτό το ηλεκτρικό σήμα μπορεί στη συνέχεια να υποβληθεί σε επεξεργασία, να μετρηθεί και να αναλυθεί από έναν συλλέκτη δεδομένων ή σύστημα παρακολούθησης. Οι μετατροπείς είναι οι κύριοι αισθητήρες και ο πρώτος κρίκος στην αλυσίδα μέτρησης. Χωρίς έναν αξιόπιστο μετατροπέα, δεν είναι δυνατή καμία ουσιαστική ανάλυση. Η επιλογή του μετατροπέα είναι μια κρίσιμη απόφαση που εξαρτάται από τον τύπο του μηχανήματος, την ταχύτητά του και τα συγκεκριμένα σφάλματα που παρακολουθούνται.

Οι τρεις κύριοι τύποι μετατροπέων κραδασμών

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι μετατροπέων που χρησιμοποιούνται στην παρακολούθηση βιομηχανικών μηχανημάτων, καθένας από τους οποίους μετρά μια διαφορετική φυσική παράμετρο δόνησης.

1. Το Επιταχυνσιόμετρο (Μετρά την Επιτάχυνση)

Το επιταχυνσιόμετρο είναι μακράν ο πιο κοινός και ευέλικτος μετατροπέας κραδασμών. Μετρά την επιτάχυνση της κατασκευής στην οποία είναι τοποθετημένος.

• Αρχή: Τα περισσότερα βιομηχανικά επιταχυνσιόμετρα είναι πιεζοηλεκτρικά, χρησιμοποιώντας έναν κρύσταλλο που παράγει τάση όταν καταπονείται από μια εσωτερική μάζα.
• Πλεονεκτήματα: Έχουν εξαιρετικά μεγάλο εύρος συχνοτήτων, είναι πολύ στιβαρά, διατίθενται σε πολλά διαφορετικά σχέδια και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε σχεδόν οποιοδήποτε τύπο μηχανής. Είναι ιδιαίτερα εξαιρετικά για την ανίχνευση συμβάντων υψηλής συχνότητας.
• Κύρια χρήση: Παρακολούθηση μηχανημάτων γενικής χρήσης, από μηχανήματα χαμηλής ταχύτητας έως στροβιλομηχανήματα πολύ υψηλής ταχύτητας. Είναι ο αισθητήρας που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση σφαλμάτων υψηλής συχνότητας, όπως ελαττώματα ρουλεμάν και γραναζιών.

2. Ο μετατροπέας ταχύτητας (Μετρά την ταχύτητα)

A μετατροπέας ταχύτητας είναι ένας ηλεκτροδυναμικός αισθητήρας που μετρά άμεσα την ταχύτητα της δόνησης.

• Αρχή: Λειτουργεί σαν μικρόφωνο, με ένα πηνίο σύρματος αιωρούμενο σε ένα μαγνητικό πεδίο. Καθώς το περίβλημα δονείται, η σχετική κίνηση μεταξύ του πηνίου και του μαγνήτη παράγει μια τάση ανάλογη με την ταχύτητα.
• Πλεονεκτήματα: Παράγουν ένα ισχυρό, χαμηλού θορύβου σήμα στην περιοχή μεσαίων συχνοτήτων (περίπου 10 Hz έως 1.000 Hz), όπου εμφανίζονται τα πιο συνηθισμένα σφάλματα όπως η ανισορροπία και η κακή ευθυγράμμιση. Δεν απαιτούν εξωτερική τροφοδοσία.
• Αδυναμίες: Είναι πιο εύθραυστα από τα επιταχυνσιόμετρα, έχουν περιορισμένο εύρος συχνοτήτων και είναι ευαίσθητα στα μαγνητικά πεδία και στον προσανατολισμό τοποθέτησης. Έχουν αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από επιταχυνσιόμετρα σε συνδυασμό με ηλεκτρονική ολοκλήρωση για τον υπολογισμό της ταχύτητας.
• Κύρια χρήση: Ιστορικά χρησιμοποιήθηκε για γενική παρακολούθηση μηχανημάτων πριν γίνουν συνηθισμένα τα ισχυρά επιταχυνσιόμετρα. Εξακολουθεί να χρησιμοποιείται μερικές φορές για μόνιμη παρακολούθηση στην περιοχή μεσαίων συχνοτήτων.

3. Ο αισθητήρας εγγύτητας (μετράει τη μετατόπιση)

Το ανιχνευτής εγγύτητας (ή αισθητήρας δινορευμάτων) είναι ένας μορφοτροπέας χωρίς επαφή που μετρά τη μετατόπιση ενός περιστρεφόμενου άξονα.

• Αρχή: Χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο για να προκαλέσει και να μετρήσει δινορεύματα στην επιφάνεια του άξονα, γεγονός που του επιτρέπει να μετρήσει το κενό μεταξύ της άκρης του αισθητήρα και του άξονα.
• Πλεονεκτήματα: Μετρά την πραγματική κίνηση του ίδιου του άξονα, όχι του περιβλήματος της μηχανής. Είναι ανέπαφη και η μέτρησή της φτάνει τα 0 Hz (DC), επιτρέποντάς της να μετρήσει τη μέση θέση του άξονα καθώς και τη δόνηση του.
• Κύρια χρήση: Απαραίτητο για την προστασία και την παρακολούθηση κρίσιμων, υψηλής ταχύτητας στροβιλομηχανών με ρουλεμάν ρευστού φιλμ, όπως στροβίλους και συμπιεστές. Χρησιμοποιείται για την ανάλυση φαινομένων όπως τροχιές άξονα και θέση κεντρικής γραμμής.

Επιλογή του σωστού μετατροπέα

Η επιλογή ενός μετατροπέα είναι ένα κρίσιμο βήμα στη ρύθμιση ενός προγράμματος παρακολούθησης. Ο γενικός κανόνας είναι να επιλέξετε τον μετατροπέα που είναι πιο ευαίσθητος στην περιοχή συχνοτήτων των αναμενόμενων σφαλμάτων:

• Χρήση ανιχνευτές εγγύτητας για κίνηση άξονα σε μηχανές με ρουλεμάν ρευστού φιλμ.
• Χρήση επιταχυνσιόμετρα για όλα τα άλλα, καθώς είναι τα πιο ευέλικτα. Το σήμα μπορεί να ενσωματωθεί στην ταχύτητα για την ανάλυση βλαβών μέσης συχνότητας ή να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως επιτάχυνση για βλάβες υψηλής συχνότητας.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο