Muundurid: vibratsioonianalüüsi andurid
Veebilehel vibratsioonianalüüs, a andur on seade, mis muudab füüsilise, mehaanilise liikumise — vibratsioon — proportsionaalseks elektriliseks signaaliks, mida andmekoguja või seiresüsteem suudab töödelda, mõõta ja analüüsida. Andurid on peamised mõõteseadmed ja mõõtmisketi esimene lüli; ilma usaldusväärse andurita ei ole mõistlikku analüüsi võimalik teha. Õige anduri valik on otsustava tähtsusega, sest see sõltub masina tüübist, selle töökäigust ja jälgitavatest konkreetsetest rikketest – kuna iga anduritüüp on loomulikult tundlik vibratsioonipildi erineva osa suhtes.
1. Mõõtmisketi ja kolm parameetrit
Vibratsiooni võib kirjeldada ühega kolmest omavahel seotud suurusest, ning just see, mida andur mõõdab, määrab ära, millistes valdkondades see silma paistab. Nihe domineerib madalatel sagedustel ja peegeldab üldist liikumist; kiirus on kõige tasakaalustatum mõõtmisviis keskmise sagedusala ulatuses, kus esineb kõige rohkem tavalisi häireid; ja kiirendus rõhutab sagedasi sündmusi, mis annavad märku laagri ja hammasratta varajasest kahjustumisest. Need kolm on matemaatiliselt seotud — integreerimine muudab kiirendussignaali kiiruseks ja seejärel nihkeks – seetõttu saab üks andur koos elektroonikaga täita mitut ülesannet. Ükskõik milline on parameeter, andur edastab signaali edasi järgmistele lülidele: signaali töötlemisele, digiteerimisele ja lõpuks analüsaatorile.
2. Kolm peamist vibratsioonimuunduri tüüpi
Tööstusmasinate jälgimises kasutatakse kolme peamist tüüpi muundureid, millest igaüks mõõdab vibratsiooni erinevat füüsikalist parameetrit.
Kiirendusandur (mõõdab kiirendust)
The kiirendusmõõtur on kaugelt kõige levinum ja mitmekülgsem vibratsiooniandur. See mõõdab selle konstruktsiooni kiirendust, millele see on paigaldatud.
- Põhimõte: enamik tööstushooneid on piesoelektriline, kasutades kristalli, mis tekitab laengu, kui seda mõjutab sisemine seismiline mass.
- Tugevused: äärmiselt lai sagedusvahemik, suurepärane töökindlus, palju erinevaid mudeleid ning sobivus peaaegu iga masinaga. Need sobivad eriti hästi kõrgsageduslike sündmuste tuvastamiseks.
- Esmane kasutus: üldotstarbeliste masinate seire alates aeglastest masinatest kuni väga kiirete turbiinmasinate ja seadmeteni ning esmane valik anduriks kõrgsageduslike rikete puhul, nagu näiteks laager ja käigukasti defektid.
Kiiruseandur (mõõdab kiirust)
A kiiruseandur on elektrodünaamiline andur, mis mõõdab vibratsiooni kiirust otse.
- Põhimõte: See töötab nagu mikrofon – traatmähis ripub magnetväljas ning korpuse vibreerimisel tekitab mähise ja magneti vaheline suhteline liikumine kiirusega proportsionaalse pinge.
- Tugevused: tugev ja madala müra tasemega signaal keskmise sagedusala ulatuses (ligikaudu 10 Hz kuni 1000 Hz), just seal, kus esinevad tavalised vead nagu tasakaalustamatus ja joondusviga ilmub ja välist toiteallikat pole vaja.
- Nõrkused: on tundlikum kui kiirendusandur, selle sagedusvahemik on piiratud ning see on tundlik magnetväljade ja paigaldusasendi suhtes. Klassikaline isegenereeruv mähis-ja-magnet-konstruktsioon — velomeeter — on suures osas asendatud elektroonilise integratsiooniga kiirendusmõõturitega.
- Esmane kasutus: varem oli see peamine vahend üldiseks seireks, enne kui töökindlad kiirendusmõõturid laialdaselt kasutusele võeti, ning seda valitakse siiani mõnikord püsiseadmeteks keskmise sagedusvahemiku jaoks.
Lähedusandur (mõõdab nihket)
The lähedusandurvõi pöörisvoolusondon kontaktivaba andur, mis mõõdab pöörleva võlli nihket.
- Põhimõte: See kasutab elektromagnetvälja, et tekitada ja mõõta vooluvoolusid võlli pinnal, mõõtes sondi otsa ja võlli vahelist vahet.
- Tugevused: see mõõdab pigem võlli enda tegelikku liikumist kui korpuse oma, on kontaktivaba ning selle sagedusala ulatub kuni 0 Hz-ni (alalisvool), mistõttu registreerib see nii võlli keskmist asendit kui ka selle vibratsiooni.
- Esmane kasutus: on hädavajalik kriitilise tähtsusega kiirpöörlevate turbiinmasinate kaitsmiseks ja jälgimiseks vedelikukilel liuglaagrid — turbiinid ja kompressorid — ning analüüsimiseks võlli orbiit ja keskjoone asend.
3. Õige anduri valimine
Anduri valik on iga seireprogrammi koostamisel otsustava tähtsusega samm. Üldreeglina tuleks valida andur, mis on eeldatavate rikete sagedusalas kõige tundlikum:
- Kasutage lähedusandurid vedelikukilega laagritega masinate võlli liikumise puhul, kus võll võib suhteliselt paigalseisva korpuse sees märkimisväärselt liikuda.
- Kasutage kiirendusmõõturid kõige muu jaoks, kuna need on kõige mitmekülgsemad. Signaali saab integreerida kiirusega kesksageduslike rikete analüüsimiseks või kasutada otse kiirendusena kõrgsageduslike rikete puhul.
Valikut mõjutavad veel kaks praktilist tegurit. Anduri tundlikkus peab sobima eeldatava vibratsiooni amplituudiga – kui see on liiga väike, kaovad väikesed vead müra sisse, kui liiga suur, siis tugevad signaalid lõikuvad ära – ja selle kasutatav sagedus sagedusvahemik peab hõlmama uuritavaid rikke sagedusi. Laenguväljundiga piesoelektrilised andurid vajavad lisaks sobivat laadimisvõimendi ahelas.
4. Andurid välitingimustes tasakaalustamisel ja diagnostikas
Kandevahendil on andur see komponent, millest sõltub kõik muu. Kahekanaliline väljanalüsaator, nagu näiteks Balanset-1A ühendab kaks analoogset MEMS-kiirendusandurit optilise tahhomeetriga faasiviite jaoks, salvestades sünkroniseeritud amplituudi ja faasi kummalgi laagril, kui masin töötab oma tugedel töökiirusel. Just see kiirendusanduritel põhinev ahel võimaldab instrumendil arvutada korrektsiooniraskused ühe- ja kahetasandiliseks tasakaalustamiseks ning teha rutiinseid vibratsiooni jälgimine — selge näide üldisest põhimõttest, et kiirendusandur on enamiku pöörlevate masinate puhul vaikimisi kasutatav andur, millele järgnevad lähedusandur ja seismiline andur on mõeldud juhtudeks, kus need füüsikalised omadused sobivad kõige paremini.
