Nopeusantureiden ymmärtäminen
Määritelmä: Mikä on nopeusanturi?
Nopeusanturi (kutsutaan myös nopeusmittari, seisminen anturi tai liikkuva kela-anturi) on itsestään generoiva tärinä anturi, joka tuottaa lähtöjännitteen, joka on suoraan verrannollinen värähtelyyn nopeus ilman ulkoista virransyöttöä tai signaalinmuokkausta. Se toimii sähkömagneettisen induktion periaatteella – jousien varassa oleva magneetti liikkuu kelaan nähden värähtelyn tapahtuessa ja tuottaa jännitteen, joka on verrannollinen kelan ja magneetin väliseen suhteelliseen nopeuteen, joka on yhtä suuri kuin värähtelynopeus.
Nopeusanturit olivat vallitseva värähtelyanturi 1950- ja 1980-luvuilla, ja niitä käytetään edelleen pysyvissä valvontajärjestelmissä ja joissakin kannettavissa laitteissa. Ne on kuitenkin suurelta osin korvattu kiihtyvyysmittarit uusissa asennuksissa kiihtyvyysantureiden pienemmän koon, laajemman taajuusalueen ja laakerivikojen havaitsemiseen tarvittavan korkeamman taajuuskapasiteetin vuoksi.
Toimintaperiaate
Sähkömagneettinen induktio
- Kestomagneetti, jonka jouset ripustavat kelan sisällä
- Tärinä liikuttaa koteloa ja kelaa
- Magneetin inertia pitää sen suhteellisen paikallaan (resonanssin yläpuolella)
- Käämin ja magneetin välinen suhteellinen liike
- Liike indusoi jännitteen kelaan (Faradayn laki: V ∝ nopeus)
- Lähtöjännite suoraan verrannollinen värähtelynopeuteen
Itsetuottoinen
- Ei ulkoista virtalähdettä tarvita
- Passiivinen transduktio
- Yksinkertainen liitäntä (kaksi johdinta)
- Luonnostaan vikasietoinen (ei sähkökatkoksia)
Ominaisuudet
Taajuusvaste
- Matalataajuinen raja: Luonnollinen taajuus (tyypillisesti 8–15 Hz)
- Käyttöalue: Yli 2 × luonnollinen taajuus (vähintään 16–30 Hz)
- Korkean taajuuden raja: Tyypillisesti 1–2 kHz
- Tasainen vastaus: Leveä tasainen alue käyttökelpoisella alueella
- Paras käyttökohde: 10–1000 Hz (yleiset koneiston taajuudet)
Herkkyys
- Tyypillinen: 10–500 mV tuumaa/sekunti (400–20 000 mV mm/s) kohden
- Yleinen: 100 mV/in/s tai 4000 mV/mm/s
- Suurempi herkkyys vähän tärinää vaativiin sovelluksiin
- Alhaisempi herkkyys korkean värähtelyn mittauksissa
Koko ja paino
- Suhteellisen suuri (50–100 mm pitkä, 25–40 mm halkaisija)
- Painava (tyypillisesti 100–500 grammaa)
- Paljon suurempi kuin kiihtyvyysanturit
- Massa voi vaikuttaa kevyiden rakenteiden mittaukseen
Edut
Suora nopeuslähtö
- Mittaa värähtelynopeutta suoraan (ei integrointia tarvita)
- Vastaa ISO-standardien spesifikaatiota (RMS-nopeus)
- Yksinkertainen signaalinkäsittely
- Luonnollinen nopeuspohjaiselle analyysille
Itsetuottoinen
- Ei vaadi virtaa
- Yksinkertainen kaksijohdinliitäntä
- Ei voi epäonnistua sähkökatkoksesta
- Alhaisemmat järjestelmäkustannukset (ei tarvitse virtalähdettä)
Hyvä matalien taajuuksien vaste
- Käyttökelpoinen 10–15 Hz:iin asti (parempi kuin monet kiihtyvyysanturit)
- Sopii hitaille koneille (jopa ~600 rpm)
- Luonnollinen taajuusaluetta vastaaville sovelluksille
Haitat
Rajoitettu korkeataajuusvaste
- Tyypillisesti rajoitettu enintään 1–2 kHz:iin
- Ei pysty havaitsemaan korkeataajuisia laakerivikoja (5–20 kHz)
- Riittämätön kirjekuorianalyysiin
- Merkittävä rajoitus verrattuna kiihtyvyysantureihin
Koko ja paino
- Suuret, raskaat anturit
- Vaikea asentaa pieniin koneisiin
- Massakuorma vaikuttaa kevyisiin rakenteisiin
- Vähemmän kannettava kuin kiihtyvyysanturit
Hauraus
- Sisäiset jouset ja liikkuva magneetti voivat vaurioitua iskuista
- Herkkä väärinkäytösten käsittelylle
- Voi vaurioitua pudottamalla
- Enemmän huoltoa kuin puolijohdekiihtyvyysantureilla
Lämpötilarajoitukset
- Magneetin lujuus heikkenee lämpötilan noustessa
- Tyypillisesti rajoitettu 120 °C:een
- Vähemmän ominaisuuksia kuin lataustilan kiihtyvyysantureilla
Missä edelleen käytetään
Perinteiset pysyvät asennukset
- Vanhemmat turbiinikoneiden valvontajärjestelmät
- Luontoissuorituksena korvattavat olemassa olevat laitokset
- Säilyttää yhteensopivuuden olemassa olevien järjestelmien kanssa
Matalataajuiset sovellukset
- Hyvin hitaasti liikkuvat laitteet (< 300 kierrosta minuutissa)
- Kun taajuusalue 10–1000 Hz on riittävä
- Yksinkertainen nopeuden valvonta ilman korkeita taajuuksia
Erityisvaatimukset
- Missä tarvitaan itseään tuottavaa etua
- Luonnostaan vaarattomat vaatimukset (ei virtaa)
- Suora nopeuslähtö on edullinen
Asennus
Menetelmät
- Kiinnitys tapilla kierrereikiin (yleisin)
- Kannattimen kiinnitys sovitinlevyillä
- Magneettinen kiinnitys (jos pinta on magneettinen ja anturi ei ole liian painava)
Huomioitavaa
- Jäykkä asennus välttämätöntä (anturi painaa)
- Kiinnitä tiukasti anturin tärinän estämiseksi
- Varmista, että kiinnityspinta on tasainen ja puhdas
- Kaapelin vedonpoistaja estää vetämisen
Modernit vaihtoehdot
Miksi kiihtyvyysantureita suositaan
- Paljon pienempi ja kevyempi
- Laaja taajuusalue (0,5 Hz – 50 kHz)
- Parempi laakerivikojen havaitsemiseen
- Kestävämpi
- Alhaisemmat kustannukset
- Alan trendi kohti kiihtyvyysantureita
Integraatio vaihtoehtona
- Mittaa kiihtyvyys, integroi nopeuteen
- Saavuttaa nopeuden mittauksen kiihtyvyysanturin eduilla
- Nykyaikaiset välineet tekevät integraatiosta läpinäkyvää
Kalibrointi ja huolto
Kalibrointi
- Tärytyspöydän kalibrointi
- Tarkista herkkyys (mV/in/s tai mV/mm/s)
- Tarkista taajuusvaste
- Kriittisten sovellusten tyypillinen vuosittainen kalibrointi
Huolto
- Käsittele varovasti (vältä putoamisia ja iskuja)
- Tarkista kaapelin kunto
- Varmista kiinnityksen turvallisuus
- Testaa lähtö säännöllisesti
- Vaihda, jos herkkyys tai vaste muuttuu
Vaikka nopeusanturien käyttö uusissa asennuksissa vähenee, ne ovat edelleen tärkeitä antureita olemassa olevissa pysyvissä valvontajärjestelmissä ja tietyissä matalataajuisissa sovelluksissa. Niiden toiminnan, etujen ja rajoitusten ymmärtäminen on välttämätöntä vanhojen järjestelmien ylläpitämiseksi ja tietoon perustuvien anturivalintapäätösten tekemiseksi silloin, kun nopeusanturit saattavat edelleen olla optimaalinen valinta tiettyihin matalataajuisiin, omalla virtalähteellä toimiviin tai yhteensopivuusvaatimuksiin.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 