Τι είναι ένα επιταχυνσιόμετρο; Ένας οδηγός για την ανάλυση κραδασμών

Ορισμός: Ο Πυρήνας της Μέτρησης Δονήσεων

Ενα επιταχυνσιόμετρο είναι ένας μετατροπέας (ή αισθητήρας) που μετατρέπει τη μηχανική κίνηση, συγκεκριμένα την επιτάχυνση από δόνηση ή κρούση, σε αναλογικό ηλεκτρικό σήμα. Είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος αισθητήρας στον τομέα της προγνωστικής συντήρησης και της παρακολούθησης της κατάστασης. Μετρώντας την επιτάχυνση των εξαρτημάτων ενός μηχανήματος, ένα επιταχυνσιόμετρο παρέχει τα ακατέργαστα δεδομένα που απαιτούνται για τη διάγνωση ενός ευρέος φάσματος μηχανικών και ηλεκτρικών βλαβών, από ελαττώματα ρουλεμάν έως ανισορροπία και κακή ευθυγράμμιση.

Πώς λειτουργούν τα επιταχυνσιόμετρα; Η πιεζοηλεκτρική αρχή

Ενώ υπάρχουν διάφοροι τύποι επιταχυνσιόμετρων, η συντριπτική πλειοψηφία που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση βιομηχανικών μηχανημάτων βασίζεται στο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενοΑκολουθεί μια απλοποιημένη ανάλυση του τρόπου λειτουργίας τους:

1. Πιεζοηλεκτρικό Κρύσταλλο: Μέσα στο επιταχυνσιόμετρο υπάρχει μια μικρή μάζα προσαρτημένη σε έναν πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλο (συχνά έναν τύπο κεραμικού όπως το PZT).
2. Εφαρμογή Δύναμης: Όταν η μηχανή δονείται, το περίβλημα του αισθητήρα κινείται μαζί της. Λόγω της αδράνειας, η εσωτερική μάζα αντιστέκεται σε αυτήν την κίνηση και ασκεί δύναμη στον κρύσταλλο.
3. Δημιουργία σήματος: Ο πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος έχει μια μοναδική ιδιότητα: όταν συμπιέζεται ή καταπονείται, παράγει ένα μικρό ηλεκτρικό φορτίο (τάση) που είναι άμεσα ανάλογο με τη δύναμη που ασκείται.
4. Έξοδος: Αυτό το σήμα τάσης στη συνέχεια ρυθμίζεται από εσωτερικά ηλεκτρονικά συστήματα και μεταδίδεται μέσω καλωδίου σε έναν συλλέκτη δεδομένων ή σύστημα παρακολούθησης. Το σήμα εξόδου είναι μια αναλογική αναπαράσταση της επιτάχυνσης του μηχανήματος σε αυτό το σημείο.

Τύποι επιταχυνσιόμετρων

Διαφορετικές εφαρμογές απαιτούν διαφορετικούς τύπους επιταχυνσιόμετρων, καθένας με τα δικά του δυνατά σημεία.

Επιταχυνσιόμετρα γενικής χρήσης

Αυτά είναι τα βασικά εργαλεία της βιομηχανικής παρακολούθησης. Συνήθως έχουν ευαισθησία 100 mV/g και εύρος συχνοτήτων κατάλληλο για τα περισσότερα κοινά μηχανήματα όπως αντλίες, κινητήρες και ανεμιστήρες (π.χ., από 2 Hz έως 10 kHz).

Επιταχυνσιόμετρα MEMS

Τα επιταχυνσιόμετρα Μικροηλεκτρομηχανικών Συστημάτων (MEMS) είναι αισθητήρες με βάση το πυρίτιο. Είναι πολύ μικροί, χαμηλής ισχύος και οικονομικά αποδοτικοί. Ενώ παραδοσιακά είναι λιγότερο ευαίσθητοι από τους πιεζοηλεκτρικούς τύπους, οι σύγχρονοι αισθητήρες MEMS βελτιώνονται ραγδαία και είναι συνηθισμένοι σε φορητά ηλεκτρονικά, εφαρμογές αυτοκινήτων και σε ορισμένα συστήματα παρακολούθησης κατάστασης χαμηλότερου κόστους.

Πιεζοηλεκτρικά επιταχυνσιόμετρα

Αυτοί οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για δοκιμές κραδασμών και μέτρηση κίνησης χαμηλής συχνότητας. Μπορούν να μετρήσουν έως και 0 Hz (επιτάχυνση DC), κάτι που είναι χρήσιμο για εφαρμογές όπως η μέτρηση της σταθερής επιτάχυνσης σε μια φυγόκεντρο.

Επιταχυνσιόμετρα υψηλής συχνότητας

Σχεδιασμένα ειδικά για την ανίχνευση συμβάντων υψηλής συχνότητας, όπως ελαττώματα σε γρανάζια και ρουλεμάν σε πρώιμο στάδιο. Έχουν μικρότερη μάζα και υψηλότερη συχνότητα συντονισμού, επιτρέποντάς τους να μετρούν με ακρίβεια δονήσεις έως και 20 kHz ή περισσότερο.

Βασικές προδιαγραφές και επιλογή

Όταν επιλέγουν ένα επιταχυνσιόμετρο, οι μηχανικοί λαμβάνουν υπόψη αρκετές βασικές παραμέτρους:

• Ευαισθησία (mV/g): Μια υψηλότερη ευαισθησία παράγει ένα ισχυρότερο σήμα, το οποίο είναι καλύτερο για τη μέτρηση κραδασμών χαμηλού επιπέδου. Τα 100 mV/g είναι ένα κοινό πρότυπο.
• Απόκριση συχνότητας: Το εύρος συχνοτήτων που μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια ο αισθητήρας. Αυτό πρέπει να ταιριάζει με τις αναμενόμενες συχνότητες σφάλματος του μηχανήματος.
• Εύρος θερμοκρασίας: Ο αισθητήρας πρέπει να είναι σε θέση να αντέξει τη θερμοκρασία λειτουργίας της επιφάνειας του μηχανήματος όπου είναι τοποθετημένος.
• Μέθοδος τοποθέτησης: Ο τρόπος με τον οποίο ο αισθητήρας είναι προσαρτημένος στο μηχάνημα (βάση με καρφί, αυτοκόλλητο, μαγνήτης) επηρεάζει σημαντικά την ακρίβεια των μετρήσεων υψηλής συχνότητας. Μια βάση με καρφί παρέχει την καλύτερη σύνδεση και απόκριση συχνότητας.

Εφαρμογές στην Παρακολούθηση Κατάστασης

Τα επιταχυνσιόμετρα είναι θεμελιώδη για σχεδόν όλες τις εργασίες ανάλυσης κραδασμών, όπως:

• Προγράμματα Προγνωστικής Συντήρησης: Συλλογή δεδομένων ρουτίνας για την παρακολούθηση της υγείας του μηχανήματος και την πρόβλεψη βλαβών.
• Διάγνωση βλάβης: Εντοπισμός συγκεκριμένων προβλημάτων όπως η ανισορροπία, η κακή ευθυγράμμιση, η χαλαρότητα και η φθορά των ρουλεμάν.
• Δοκιμές αποδοχής: Επαλήθευση ότι τα νέα ή επισκευασμένα μηχανήματα πληρούν τις προδιαγραφές περί κραδασμών.
• Ανάλυση Τροποποίησης: Μελέτη των φυσικών συχνοτήτων και των σχημάτων των τρόπων λειτουργίας μιας δομής.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο