Comprendre les sondes de proximité (capteurs à courants de Foucault)

Définition : Qu'est-ce qu'une sonde de proximité ?

A sonde de proximité, également connu sous le nom de sonde à courants de Foucault Un capteur de déplacement, ou capteur de déplacement, est un capteur sans contact qui mesure la distance (écart) entre la pointe de la sonde et une cible conductrice, généralement un arbre rotatif. Contrairement aux accéléromètres montés sur le carter de la machine et mesurant les vibrations structurelles, les sondes de proximité sont montées à travers le carter du roulement et mesurent le mouvement réel de l'arbre par rapport à son roulement. Elles constituent donc le capteur principal pour la protection et la surveillance des machines critiques à grande vitesse équipées de paliers à film fluide.

Les composants du système de sonde de proximité

Un système complet de mesure par sonde de proximité se compose de trois composants parfaitement adaptés :

1. Sonde: Sonde à corps fileté avec une pointe scellée contenant une bobine de fil. Elle est montée avec un espace spécifique entre elle et l'arbre.
2. Câble d'extension : Un câble spécialisé d'une longueur spécifique reliant la sonde au pilote. Sa longueur fait partie du réglage électronique du système.
3. Proximiteur / Conducteur : Un module électronique qui génère un signal radiofréquence (RF) haute fréquence, l'envoie à la sonde et démodule le signal de retour pour produire une sortie de tension directement proportionnelle à l'écart.

Ces trois composants sont calibrés comme un ensemble et ne sont pas interchangeables avec des composants d'autres systèmes.

Comment ça marche ? Le principe des courants de Foucault

Le proximiteur envoie un signal RF à la bobine située à l'extrémité de la sonde, ce qui crée un champ magnétique. Lorsque la sonde est approchée d'une tige conductrice, ce champ induit de faibles courants circulants, appelés courants de Foucault, à la surface de l'arbre. Les courants de Foucault créent leur propre champ magnétique opposé, détecté par la sonde. L'intensité de ce champ opposé est directement proportionnelle à la distance entre la pointe de la sonde et l'arbre. Le proximitateur mesure ces variations et délivre une tension continue représentant l'entrefer moyen et une tension alternative représentant la vibration dynamique de l'arbre.

Que mesurent les sondes de proximité ?

Les sondes de proximité fournissent une multitude d'informations sur la santé et le comportement dynamique du rotor :

• Vibration radiale : En utilisant une paire XY (deux sondes montées à 90° l'une de l'autre), ils mesurent la vibration de l'arbre en deux dimensions, permettant la création de orbite de l'arbre parcelles.
• Position axiale (poussée) : Une sonde montée à l'extrémité de l'arbre mesure son mouvement axial. Ceci est essentiel pour protéger les machines contre les défaillances des paliers de butée.
• Position de l'axe central de l'arbre : La composante de tension continue du signal indique la position moyenne de l'arbre dans son roulement, qui est utilisée pour surveiller l'usure du roulement et les changements d'alignement.

– Vitesse de rotation: Une sonde observant une rainure de clavette ou une encoche sur l'arbre peut agir comme un tachymètre très fiable.

• S'épuiser: Une mesure à rotation lente qui quantifie les imperfections mécaniques et électriques combinées de la surface de l'arbre.

Avantages et applications

Les sondes de proximité sont la norme pour la protection des turbomachines critiques de grande taille pour plusieurs raisons :

• Sans contact : Ils ne touchent pas l’arbre, ce qui les rend idéaux pour les applications à grande vitesse.
• Mesure directement le mouvement de l'arbre : Ils voient ce que fait l’arbre à l’intérieur de la machine, ce qui est souvent plus important que ce que fait le boîtier.
• Réponse en fréquence à 0 Hz (CC) : Ils peuvent mesurer à la fois la vibration dynamique (AC) et la position moyenne (DC), ce que les accéléromètres ne peuvent pas faire.
• Haute fiabilité : Ce sont des capteurs robustes et étanches conçus pour les environnements industriels difficiles.

Ils sont presque universellement utilisés sur des machines telles que les grandes turbines à vapeur et à gaz, les compresseurs centrifuges et axiaux, les turbogénérateurs et les grandes pompes et moteurs équipés de paliers à manchon ou à paliers lisses.

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