درک مبدلهای سرعت
آ مبدل سرعت — همچنین نامیده میشود سرعت سنج، سنسور لرزشی، یا سنسور سیمپیچ متحرک — یک سنسور لرزش سنسوری که ولتاژ خروجی را مستقیماً متناسب با لرزش تولید میکند سرعتاست، بدون منبع تغذیه خارجی و بدون تنظیم سیگنال. این توسط القای الکترومغناطیسی کار میکند: آهنرویی که بر روی فنرهای نرم تعلیق یافته است هنگامی که محفظه ارتعاش میکند نسبت به سیمپیچ حرکت میکند، و این حرکت نسبی ولتاژی متناسب با سرعت تولید میکند. به عنوان عضوی از خانواده سنسور لرزشی — سنسورهایی که از یک جرم داخلی فنردار به عنوان مرجع اینرسی استفاده میکنند — حرکت مطلق سطحی را که به آن متصل شدهاست اندازه میگیرد.
ترانسدیوسرهای سرعت از تقریباً دهه 1950 تا 1980 سنسور ارتعاش غالب بودند و هنوز در نصبهای نظارت دائمی و برخی ابزارهای قابل حمل خدمت میکنند. در طراحیهای جدید، با این حال، بیشتر به شتابسنجهاجای گذاشته شدهاند، که کوچکتر هستند، محدوده فرکانسی گستردهتری پوشش میدهند، و فرکانسهای بالایی لازم برای تشخیص نقص یاتاقان را دارند.
1. اصل کاری
القای الکترومغناطیسی
مکانیزم یک کاربرد مستقیم از قانون فارادی است:
- یک آهنگذیر دائمی توسط فنرها درون یک سیمپیچ تعلیق شده است.
- ارتعاش، هاوسینگ و سیمپیچ را با خود حرکت میدهد.
- بالاتر از فرکانس رزونانسی سنسور، اینرسی آهنگذیر آن را تقریباً ثابت نگاه میدارد.
- این باعث حرکت نسبی بین سیمپیچ و آهنگذیر میشود.
- این حرکت یک ولتاژ در سیمپیچ القاء میکند (V ∝ سرعت).
- بنابراین ولتاژ خروجی مستقیماً متناسب با سرعت ارتعاش است.
عملکرد خودتولید کننده
از آنجایی که سنسور سیگنال خود را تولید میکند، به منبع انرژی خارجی نیازی ندارد — یک تبدیل دوسیمی منفعل که ذاتاً ایمن است، بدون منبع تغذیه که از دست برود. این ویژگی است که سنسورهای سرعت را در برخی شاخههای خاص تا امروز مرتبط نگاه میدارد.
۲. ویژگیها
پاسخ فرکانسی
- محدودیت فرکانس پایین: تعیینشده توسط فرکانس طبیعی، معمولاً ۸–۱۵ هرتز.
- Usable range: بالاتر از تقریباً ۲ برابر فرکانس طبیعی، یعنی حداقل ۱۶–۳۰ هرتز.
- محدودیت فرکانس بالا: معمولاً ۱–۲ کیلوهرتز.
- Flat response: یک منطقه پهن و صاف در سراسر محدوده قابل استفاده.
- مناسبترین برای: ۱۰–۱۰۰۰ هرتز — باندی که در آن بیشتر نقایص ماشینآلات عمومی ظاهر میشود.
حساسیت
- معمولاً ۱۰–۵۰۰ میلیولت به ازای هر اینچ/ثانیه (تقریباً ۴۰۰–۲۰٬۰۰۰ میلیولت به ازای میلیمتر/ثانیه).
- مقدار رایج ۱۰۰ میلیولت/اینچ/ثانیه است (≈ ۴۰۰۰ میلیولت/میلیمتر/ثانیه).
- حساسیت بالاتر برای کاربردهای ارتعاش کم مناسب است؛ حساسیت کمتر برای اندازهگیریهای ارتعاش زیاد مناسب است.
اندازه و وزن
- نسبتاً بزرگ — تقریباً ۵۰–۱۰۰ میلیمتر طول و ۲۵–۴۰ میلیمتر قطر.
- سنگین، اغلب ۱۰۰–۵۰۰ گرم.
- بسیار حجیمتر از شتابسنج.
- That mass can mass-load و پاسخ ساختارهای سبکوزن را تحریف کند.
۳. مزایا
خروجی سرعت مستقیم
مبدل انرژی سرعت را مستقیماً اندازهگیری میکند، بدون یکپارچهسازی مرحله. این با نحوه بیان حدود در استانداردهای ارتعاش ماشین مطابقت دارد — ایزو ۲۰۸۱۶ (جانشین ISO 10816) به صورت سرعت RMS — پردازش سیگنال را ساده نگاه میدارد، و آن را برای شدت ارتعاش assessment.
خودتولیدکننده و ایمن
- نیازی به برق ندارد.
- اتصال دوسیمی ساده.
- نمیتواند از دسترفتن برق ناشی از خرابی متحمل شود.
- هزینه سیستم پایینتر، بدون نیاز به تعیین منبع تغذیه.
پاسخ فرکانسی پایین خوب
- قابل استفاده تا ۱۰–۱۵ هرتز، بهتر از بسیاری از شتابسنجها.
- برای ماشینهای کمسرعت تا حدود ۶۰۰ دور بر دقیقه مناسب است.
- برای کاربردهایی که در درون نوار فرکانسی آن قرار دارند، انتخابی طبیعی.
۴. معایب
پاسخ فرکانسی بالا محدود
- حد بالای آن تقریباً ۱–۲ کیلوهرتز است.
- نمیتواند فرکانسهای بالا را دریافت کند عیب یاتاقان (5–20 کیلوهرتز) انرژی
- Inadequate for تحلیل پوششی.
- این محدودیت تصمیمگیری در برابر شتابسنجها است.
اندازه، وزن و شکنندگی
- بزرگ و سنگین، نصب بر روی ماشینهای کوچک دشوار و مستعد بارگذاری جرم بر روی سازههای سبک.
- قابلیت حمل کمتری نسبت به شتابسنج.
- فنرهای داخلی و آهنرباهای متحرک میتوانند توسط ضربه یا سقوط آسیب ببینند، بنابراین حسگر نسبت به نگهداری درشترفتار حساس است و نیاز به مراقبت بیشتری نسبت به دستگاه حالت جامد دارد.
محدودیتهای دمای
- قدرت آهنرباء با افزایش دما کاهش مییابد.
- معمولاً محدود به حدود 120 °C.
- توانایی دمای بالا کمتری نسبت به charge-mode accelerometer.
5. جایی که حسگرهای سرعت هنوز استفاده میشوند
- نصبهای دائمی قدیمی: ماشینآلات توربو قدیمی monitoring سیستمها، جایی که جایگزینی مشابه سازگاری را با سیمکشی و قفسههای موجود حفظ میکند.
- کاربردهای فرکانس پایین: تجهیزات با سرعت بسیار پایین (زیر 300 دور بر دقیقه) و هر کاری که در آن باند 10–1000 هرتز کافی باشد و فرکانسهای بالا مورد نیاز نیستند.
- الزامات خاص: شرایطی که واقعاً به حسگر خودتولید انرژی نیاز دارند، وظایفی که برای ایمنی ذاتی هیچ الکترونیکهای پیشفعال مجاز نیستند، یا ترجیح برای خروجی سرعت مستقیم.
6. Mounting
از آنجایی که حسگر سنگین است، یکپارچگی نصب حیاتی است — حسگر سرعت نامناسب نصبشده رزونانسی خاص خود را به دادهها اضافه میکند.
- روشها: نصب با پیچ در سوراخ رزوهشده (قابل اعتمادترین روش)، نصب براکت با صفحات آداپتور، یا نصب مغناطیسی هنگامی که سطح دارای خاصیت مغناطیسی است و حسگر خیلی سنگین نیست.
- Considerations: نصب سفت و محکم ضروری است، حسگر باید به قدری محکم کشیده شود که به صورت مستقل ارتعاش نکند، سطح نصب باید صاف و تمیز باشد، و کابل باید دارای محافظ کشش باشد تا از جدا شدن جلوگیری شود.
۷. گزینههای نوین و عملکرد میدانی
در اکثر پروژههای جدید، شتاب سنج غالب است: بسیار کوچکتر و سبکتر است، دامنه فرکانسی بسیار وسیعتری دارد (حدود ۰.۵ هرتز تا ۵۰ کیلوهرتز)، برای تشخیص نقص یاتاقان بهتر است، استحکام بیشتری دارد و هزینهاش کمتر است. بنابراین روش استاندارد نوین اندازهگیری شتاب و integrate به سرعت است، با دستیابی به خواندن سرعت که استانداردها میخواهند، در حالی که هر مزیت شتاب سنج را حفظ میکند — و ابزارهای نوین این انتگرالگیری را به طور کاملاً شفاف برای کاربر انجام میدهند.
این دقیقاً نحوه کار دستگاه تعادلسنجی قابل حمل است. این بالانس-1a از شتاب سنجها در محفظههای یاتاقان استفاده میکند و درون دستگاه به سرعت تبدیل میکند، بنابراین مهندس مقدار سرعت مستقیم را دریافت میکند که یک حسگر سرعت برای بررسی شدت ISO 20816 ارائه دهد — همراه با پوشش فرکانس بالا و تصحیح در صفحه ۱× دامنه و فاز needed for متعادل سازی میدان، هیچکدام از آنها را یک حسگر سرعت ۱ تا ۲ کیلوهرتز نمیتواند ارائه دهد.
۸. کالیبراسیون و تعمیر و نگهداری
- کالیبراسیون: حساسیت (mV/in/s یا mV/mm/s) و پاسخ فرکانسی را روی میز لرزاننده تأیید کنید، با کالیبراسیون معمول برای کاربردهای حیاتی.
- تعمیر و نگهداری: با احتیاط برخورد کنید تا از سقوط و ضربه جلوگیری شود، وضعیت کابل را بررسی کنید، محکمی نصب را تأیید کنید، خروجی را به صورت دورهای آزمایش کنید، و اگر حساسیت یا پاسخ حسگر تغییر کند، حسگر را تعویض کنید.
حسگرهای سرعت، اگرچه در نصبهای جدید کاهش مییابند، در سیستمهای نظارت دائمی موجود و در برخی وظایف فرکانس پایین، خودتغذیهشونده یا ایمنسازی ذاتی باقی میمانند. درک نحوه کار آنها، آنچه خوب انجام میدهند، و جایی که کوتاهی میکنند، برای نگهداری از سیستمهای موروثی و انجام یک انتخاب حسگر هنگام تصمیم درباره اینکه حسگر سرعت هنوز انتخاب صحیح است یا نه، ضروری است.
