درک مبدلهای سرعت
تعریف: مبدل سرعت چیست؟
مبدل سرعت (همچنین نامیده میشود سرعت سنج, ، حسگر لرزهای، یا حسگر سیمپیچ متحرک) یک حسگر خود-تولیدشونده است. لرزش سنسوری که ولتاژ خروجی را مستقیماً متناسب با لرزش تولید میکند سرعت بدون نیاز به تغذیه خارجی یا تنظیم سیگنال. این دستگاه بر اساس اصول القای الکترومغناطیسی کار میکند - یک آهنربای معلق روی فنرها هنگام وقوع ارتعاش نسبت به یک سیمپیچ حرکت میکند و ولتاژی متناسب با سرعت نسبی بین سیمپیچ و آهنربا تولید میکند که برابر با سرعت ارتعاش است.
مبدلهای سرعت، حسگرهای ارتعاش غالب از دهههای 1950 تا 1980 بودند و هنوز هم در تأسیسات نظارت دائمی و برخی از ابزارهای قابل حمل مورد استفاده قرار میگیرند. با این حال، آنها تا حد زیادی جایگزین شدهاند. accelerometers در تاسیسات جدید به دلیل اندازه کوچکتر شتاب سنج ها، محدوده فرکانس وسیع تر و قابلیت فرکانس بالاتر مورد نیاز برای تشخیص عیب یاتاقان.
اصل عملیاتی
القای الکترومغناطیسی
- آهنربای دائمی که توسط فنرهایی درون سیمپیچ معلق است
- لرزش، محفظه و کویل را حرکت میدهد
- اینرسی آهنربا آن را نسبتاً ثابت نگه میدارد (بالاتر از رزونانس)
- حرکت نسبی بین سیمپیچ و آهنربا
- حرکت باعث القای ولتاژ در سیمپیچ میشود (قانون فارادی: V ∝ سرعت)
- ولتاژ خروجی مستقیماً متناسب با سرعت ارتعاش است
خود مولد
- بدون نیاز به برق خارجی
- انتقال غیرفعال
- اتصال ساده (دو سیم)
- ذاتاً ایمن در برابر خرابی (بدون مشکل قطع برق)
ویژگیها
پاسخ فرکانسی
- محدودیت فرکانس پایین: فرکانس طبیعی (معمولاً ۸-۱۵ هرتز)
- محدوده قابل استفاده: فرکانس طبیعی بالاتر از ۲ برابر (حداقل ۱۶-۳۰ هرتز)
- محدودیت فرکانس بالا: معمولاً ۱-۲ کیلوهرتز
- پاسخ مسطح: منطقه مسطح وسیع در محدوده قابل استفاده
- بهترین برای: ۱۰-۱۰۰۰ هرتز (فرکانسهای عمومی ماشینآلات)
Sensitivity
- معمول: ۱۰-۵۰۰ میلیولت بر اینچ بر ثانیه (۴۰۰-۲۰۰۰۰ میلیولت بر میلیمتر بر ثانیه)
- رایج: ۱۰۰ میلیولت بر اینچ بر ثانیه یا ۴۰۰۰ میلیولت بر میلیمتر بر ثانیه
- حساسیت بالاتر برای کاربردهای کم لرزش
- حساسیت کمتر برای اندازهگیریهای ارتعاش بالا
اندازه و وزن
- نسبتاً بزرگ (طول ۵۰-۱۰۰ میلیمتر، قطر ۲۵-۴۰ میلیمتر)
- سنگین (معمولاً ۱۰۰ تا ۵۰۰ گرم)
- بسیار بزرگتر از شتابسنجها
- جرم میتواند بر اندازهگیری در سازههای سبک وزن تأثیر بگذارد
مزایا
خروجی سرعت مستقیم
- اندازهگیری مستقیم سرعت ارتعاش (بدون نیاز به انتگرالگیری)
- مطابق با مشخصات استانداردهای ISO (سرعت RMS)
- پردازش سیگنال ساده
- طبیعی برای تحلیل مبتنی بر سرعت
خود مولد
- بدون نیاز به برق
- اتصال ساده دو سیمه
- از قطع برق نمیتواند از کار بیفتد
- هزینه سیستم کمتر (بدون نیاز به منبع تغذیه)
پاسخ فرکانس پایین خوب
- قابل استفاده در فرکانس ۱۰ تا ۱۵ هرتز (بهتر از بسیاری از شتابسنجها)
- مناسب برای ماشین آلات با سرعت پایین (تا حدود ۶۰۰ دور در دقیقه)
- طبیعی برای کاربردهای منطبق با محدوده فرکانس
معایب
پاسخ فرکانس بالای محدود
- معمولاً حداکثر به ۱-۲ کیلوهرتز محدود میشود
- نمیتواند عیوب یاتاقان با فرکانس بالا (5-20 کیلوهرتز) را تشخیص دهد
- برای تحلیل پوششی ناکافی است
- محدودیت عمده در مقابل شتابسنجها
اندازه و وزن
- حسگرهای بزرگ و سنگین
- نصب روی ماشینهای کوچک دشوار است
- بارگذاری جرمی بر سازههای سبک وزن تأثیر میگذارد
- نسبت به شتابسنجها قابلیت حمل کمتری دارد
شکنندگی
- فنرهای داخلی و آهنربای متحرک میتوانند در اثر ضربه آسیب ببینند
- حساس به برخورد با سوءاستفاده
- ممکن است با افتادن آسیب ببیند
- تعمیر و نگهداری بیشتر نسبت به شتابسنجهای حالت جامد
محدودیتهای دما
- قدرت آهنربا با دما کاهش مییابد
- معمولاً به ۱۲۰ درجه سانتیگراد محدود میشود
- قابلیت کمتر نسبت به شتابسنجهای حالت شارژ
جایی که هنوز استفاده میشود
تأسیسات دائمی قدیمی
- سیستمهای نظارت بر توربوماشینهای قدیمیتر
- جایگزینی در نوع برای تاسیسات موجود
- سازگاری با سیستمهای موجود را حفظ میکند
کاربردهای فرکانس پایین
- تجهیزات با سرعت بسیار پایین (کمتر از 300 دور در دقیقه)
- جایی که محدوده فرکانس 10 تا 1000 هرتز کافی است
- نظارت ساده بر سرعت بدون نیاز به فرکانسهای بالا
الزامات خاص
- جایی که به مزیت خود-تولیدی نیاز است
- الزامات ذاتاً ایمن (بدون برق)
- خروجی سرعت مستقیم ترجیح داده میشود
نصب
روشها
- نصب گلمیخ روی سوراخهای قلاویزکاریشده (رایجترین)
- نصب براکت با صفحات آداپتور
- نصب مغناطیسی (اگر سطح مغناطیسی و حسگر خیلی سنگین نباشد)
ملاحظات
- نصب محکم ضروری است (سنسور سنگین است)
- برای جلوگیری از لرزش سنسور، آن را محکم ببندید
- سطح نصب را صاف و تمیز بررسی کنید
- کاهش فشار کابل برای جلوگیری از کشیده شدن
جایگزینهای مدرن
چرا شتابسنجها ترجیح داده میشوند؟
- خیلی کوچکتر و سبکتر
- محدوده فرکانسی وسیع (0.5 هرتز - 50 کیلوهرتز)
- برای تشخیص نقص بلبرینگ بهتر است
- مقاوم تر
- هزینه کمتر
- گرایش صنعت به سمت شتابسنجها
ادغام به عنوان جایگزین
- شتاب را اندازه بگیرید، از سرعت انتگرال بگیرید
- اندازهگیری سرعت را با مزایای شتابسنج انجام میدهد
- ابزارهای مدرن، ادغام را شفاف میکنند
کالیبراسیون و نگهداری
تنظیم
- کالیبراسیون میز شیکر
- حساسیت را بررسی کنید (mV/in/s یا mV/mm/s)
- بررسی پاسخ فرکانسی
- کالیبراسیون سالانه معمول برای کاربردهای حیاتی
تعمیر و نگهداری
- با احتیاط حمل شود (از افتادن و ضربه خوردن جلوگیری شود)
- بررسی وضعیت کابل
- امنیت نصب را تأیید کنید
- خروجی را به صورت دورهای آزمایش کنید
- در صورت تغییر حساسیت یا پاسخ، تعویض کنید
مبدلهای سرعت، اگرچه در نصبهای جدید رو به کاهش هستند، اما همچنان حسگرهای مهمی در سیستمهای نظارت دائمی موجود و برخی کاربردهای فرکانس پایین هستند. درک عملکرد، مزایا و محدودیتهای آنها برای حفظ سیستمهای قدیمی و تصمیمگیری آگاهانه در انتخاب حسگر، زمانی که مبدلهای سرعت هنوز هم ممکن است انتخاب بهینه برای الزامات خاص فرکانس پایین، خود-تغذیه یا سازگاری باشند، ضروری است.