Pöörisvoolusondide mõistmine
Üks pöörisvoolusond — mida nimetatakse ka lähedusandur, kontaktivaba nihkeandur ehk pyörrevirta-andur — on andur, mis mõõdab oma otsa ja juhtiva sihtpinna vahelist vahet ilma neid puudutamata. Masinate vibratsioon seirel paigaldatakse see läbi masina korpuse, osutades pöörlevale võllile, kus see annab võlli radiaalse asendi ja liikumise otse edasi nihe mikromeetrites või milliinchides. Kuna see tunneb võlli ennast, mitte korpust, on sellel eriline koht kontaktivabade nihkenisti andurid kasutatakse kõrge väärtusega pöörlevatel seadmetel.
1. Definitsioon: mis on pyörrevirta-andur?
Pöörisvooluandurid on kriitiliste turbomasinate — auruturbiinide, gaasiturbiinide, suurte kompressorite ja generaatorite — püsiva vibratsiooniseire standard. Nad on selle rolli välja teeninud kolmel põhjusel: nad mõõdavad otse võlli liikumist (anduri kinnituse suhtes), mitte laagri korpuse liikumist; nad annavad võlli suhtelise asenditeabe, mis on kasulik lõtkude seireks; ja nad töötavad usaldusväärselt ka karmides tingimustes (kõrge temperatuur, õliudu, saastumine), kus kontaktandurid kiiresti üles ütlevad. Üks andur annab nii aeglaselt muutuva DC-komponendi — võlli keskmise asendi laagri lõtku sees — kui ka dünaamilise AC-komponendi, mis on vibratsioon ise.
2. Tööpõhimõte
Pöörisvoolu efekt
Andur töötab, indutseerides võllis väikseid ringlevaid voole ja jälgides, kuidas need koormavad tema oma mähist:
- Raadiosageduslik ergastus: anduri otsa väikest mähist juhitakse kõrgsageduslike raadiosagedusliku väljaga, tavaliselt 1–2 MHz.
- Pöörisvoolude induktsioon: see väli indutseerib pöörisvoole anduriga vastamisi olevas juhtivas võllipinnas.
- Väljade vastastikmõju: pöörisvoolud tekitavad oma vastassuunalise magnetvälja.
- Takistuse muutus: vastasväli muudab mähise’s takistust ning muutuse suurus sõltub võlli kaugusest.
- Signaali töötlemine: draiver (sageli nimetatakse proksimitoriks või ostsillaator-demoduleeriks) teisendab selle takistuse alalisvoolupingeks, mis on proportsionaalne vahega.
- Väljund: lõplik pingsignaal kajastab hetkelise võlli-anduri vahekauguse väärtust.
Tühimiku ja pinge seos
- Väljundpinge tõuseb, kui vahe väheneb, ja langeb, kui see suureneb — mida lähemal võll, seda kõrgem pinge.
- Kasutatav lineaarne vahemik on tavaliselt umbes 0,5–2,0 mm (20–80 mils).
- Tundlikkus kalibreeritakse ühikutes µm/V või mils/V; tüüpiline väärtus on umbes 7,87 V/mm (200 mV/mil).
- Kuna vastus sõltub mõõdetava objekti elektrilistest ja magnetilistest omadustest, kalibreeritakse andur konkreetse võllisulamiga, mida see mõõdab.
3. Peamised eelised
Anduri tugevused tulenevad otseselt kontaktivabast tööpõhimõttest ja võlli enda jälgimisest:
- Otsene võlli mõõtmine: see loeb võlli liikumist laagri korpuse suhtes, mitte vibratsiooni, mis kandub laagri kaudu korpusele — vahe võlli- ja korpusevibratsiooni vahel, mis on nii oluline rootori dünaamika. (Absoluutse võlliliikumise mõõtmiseks on lisaks vaja korpusel asuvat seismilist andurit.)
- Alalisvoolust kõrgsageduseni: see mõõdab alates 0 Hz (staatiline asend) kuni üle 10 kHz, jäädvustades aeglase pöörlemise, üleminekud ja resonantsid ilma madalasagedusliku languseta, mis piirab kiirendusmõõtur. See muudab selle ideaalseks käivitamise ja vabajooksul töö.
- Võlli suhteline asend: see näitab, kus võll paikneb laagri lõtku sees, anduri korpuses oleva kinnituse suhtes, nii et — kui süsteem on seadistuse ajal viidatud — saab see jälgida tihendite ja labürintide lõtke, tuvastada rootori nihkumist või laagri kulumist ning juhtida kaitsvat lülitus liigsel nihkel.
- Karedate keskkondade taluvus: ilma kuluvate liikuvate osadeta ning töötades kuni umbes 350 °C juures, ei mõjuta seda võllil olev saaste ja see jääb töökindlaks õlivihma, auru ja tolmu tingimustes.
4. Tüüpiline paigaldamine
Kriitilistes masinates ei kasutata andureid peaaegu kunagi üksikult. Klassikaline paigutus hõlmab anduri paari igas laagris ning ühe tõukepinnal:
- XY-anduri paarid: kaks 90° vahega andurit (horisontaalne ja vertikaalne) määravad võlli asukoha mõlemas suunas ning edastavad signaali orbiit näidikule — standardne turbomašinaatika konfiguratsioon.
- Aksiaalse asukoha andur: suunatud võlli otsa poole, jälgib aksiaalset asendit ja aksiaalne vibratsioon, jälgides tõukejõud seisukorda ning kaitseb rootori aksiaalse nihke eest.
- Paigaldamise nõuded: korpus peab olema korpuses jäigalt kinnitatud, risti võlliga ja vaheldatud lineaarulatuse keskele; kaabli paigutus ja maandus järgivad tootja ja API 670 reeglid müra vältimiseks.
Sellise vaopinge seadistamine ja kontrollimine välitingimustes on tülikas ning väike libisemine nihutab tööpunkti kõvera lineaarsest osast välja. Meie Lähedusanduri vahepinge kalkulaator muundab sihtmärgi tundlikkuse ja soovitud vahe eelarvamispingeks, mille peate sisse seadma.
5. Rakendused ja kaasaskantavate tööriistade koht
Püsivalt ühendatud pöördvooluanduri süsteemid — XY-andurid iga laagri juures koos aksiaalanduriga, kõik ühendatud API 670-ga kooskõlas olevat kappi koos häire- ja väljalülitusreleedega — kaitsta kriitilisi turbomasinaid kõikjal, kus ostja või projekti spetsifikatsioon seda nõuab, ning edastada pidevalt kriitiline kiirus tuvastamist, orbiidianalüüsi ja Bode'i graafikud. Need aitavad ka tõrkeotsingul: võrreldes võlli liikumist korpuse liikumisega suudab analüütik otsustada, kas viga paikneb rootori või konstruktsiooni osas.
Kuid mitte iga masin ei ole sellise mõõtevahendistikuga varustatud. Enamik üldotstarbelistest pumpades, ventilaatoritest ja mootoritest tasakaalustatakse ja diagnoositakse väljastpoolt, laagrikorstnalt, kaasaskantava analüsaatoriga. Kahekanalilise instrumendiga, nagu Balanset-1A loetakse kere vibratsiooni kiirendusanduriga ja kasutatakse optilise takomeetriga faasiviidet, seejärel teostatakse ühes ja kahes tasandis välitasakaalustamine otse masina’s enda laagrites — püsivalt paigaldatud lähendusandureid ei ole vaja. Lühidalt öeldes on pöördvooluandurid võlli liikumise kuldstandard instrumenteeritud turbomašinaatikale, samas kui korpusepõhised kaasaskantavad tööriistad hõlmavad suurt hulka masinaid, kus anduri sissepaigaldamine ei ole praktiline ega vajalik.
