הבנת גששי זרם מערבולת
מד תאוצה גשש זרמי מערבולת — המכונה גם גשש קרבה, חיישן תזוזה ללא מגע, או מתמר זרם מערבולת — הוא חיישן המודד את הפער בין קצהו לבין משטח מטרה מוליך מבלי לגעת בו אי פעם. ב רעידה ניטור הוא מותקן דרך מעטפת המכונה, כשהוא מכוון לציר המסתובב, שם הוא מדווח על מיקום רדיאלי ותנועה של הציר ישירות כ- תְזוּזָה במיקרומטרים או מילס. מכיוון שהוא חש את הציר עצמו ולא את מעטפת המסב, הוא תופס מקום מיוחד בתוך משפחת חיישני הרטט ללא מגע בדיקות תזוזה המשמשים בציוד מסתובב בעל ערך גבוה.
1. הגדרה: מהו בדיקת זרם מערבולת?
גלאי זרמי ערבול הם הסטנדרט לניטור רעידות קבוע במכונות טורבו קריטיות — טורבינות קיטור, טורבינות גז, מדחסים גדולים וגנרטורים. הם זוכים לתפקיד הזה משלוש סיבות: הם מודדים ישירות את תנועת הציר (יחסית להתקנת הגלאי) ולא את תנועת בית המסב, הם מספקים מידע על מיקום יחסי של הציר שימושי לניטור מרווחים, והם ממשיכים לפעול באמינות בסביבות קשות (טמפרטורה גבוהה, ערפל שמן, זיהום) שבהן חיישני מגע נכשלים במהירות. גלאי יחיד נותן גם רכיב DC איטי — המיקום הממוצע של הציר בתוך מרווח המסב — וגם רכיב AC דינמי שהוא הרעידה עצמה.
2. עקרון פעולה
אפקט הזרמים המושראים
הבדיקה פועלת על ידי השראת זרמי מערבולת זעירים בציר ומעקב אחר האופן שבו הם טוענים את הסליל שלה:
- עירור RF: סליל קטן בקצה הבדיקה מוכנס לשדה רדיו-תדרי בתדר גבוה, בדרך כלל 1–2 MHz.
- השראת זרמי מערבולת: שדה זה משרה זרמי מערבולת בפני השטח המוליך של הציר הפונה לבדיקה.
- אינטראקציה של שדה: זרמי המערבולת מייצרים שדה מגנטי נגדי משלהם.
- שינוי עכבה: השדה הנגדי משנה את העכבה של הסליל, וכמות השינוי תלויה במרחק שבו נמצא הציר.
- התאמת אות: מנהל (המכונה לעיתים קרובות proximitor או oscillator-demodulator) ממיר את העכבה למתח DC פרופורציונלי לפער.
- פלט: אות המתח הסופי מייצג את מרחק הציר-לבדיקה הרגעי.
יחס הנתח-מתח
- מתח הפלט עולה ככל שהפער מצטמצם ויורד ככל שהוא מתרחב — ציר קרוב יותר, מתח גבוה יותר.
- טווח הלינאריות השמיש הוא בדרך כלל כ-0.5–2.0 mm (20–80 mils).
- הרגישות מכוילת ב-µm/V או mils/V; ערך נפוץ הוא כ-7.87 V/mm (200 mV/mil).
- מכיוון שהתגובה תלויה בתכונות החשמליות והמגנטיות של המטרה, הבדיקה מכוילת כנגד סגסוגת הציר הספציפית שאותה היא תבדוק.
3. יתרונות עיקריים
יתרונות הבדיקה נובעים ישירות מהיותה ללא מגע ומעצם עיקוב הציר עצמו:
- מדידה ישירה של הציר: הוא קורא את תנועת הציר ביחס לבית המסב, ולא את הרעידה המועברת דרך המסב אל המעטפת — ההבחנה בין רעידת ציר לרעידת מעטפת שכל כך חשובה ב דינמיקת הרוטור. (מדידת תנועת ציר מוחלטת דורשת בנוסף חיישן סייסמי על הבית.)
- תגובה מ-DC עד תדרים גבוהים: היא מודדת מ-0 Hz (מיקום סטטי) ועד מעל 10 kHz, לוכדת הרצה איטית, מצבי מעבר ותהודות ללא דעיכת תדר נמוך המגבילה מד תאוצה. הדבר הופך אותה לאידיאלית עבור הפעלה ו- ירידה בחוף עבודה.
- מיקום יחסי של הציר: הוא מדווח היכן הציר יושב בתוך מרווח המסב, יחסית להתקנת הגלאי בבית, ולכן — לאחר ייחוס בזמן ההקמה — הוא יכול לנטר מרווחים לאטמים ולמבוכות, לזהות הסטת רוטור או שחיקת מסב, ולהפעיל מערכת הגנה השהייה על תזוזה יתרה.
- יכולת בסביבה קשה: ללא חלקים נעים הנתונים לבלאי ועם יכולת פעולה עד כ-350 °C, החיישן אינו מושפע מזיהום על הציר ונשאר אמין בסביבת ערפל שמן, אדים ואבק.
4. התקנה טיפוסית
חיישני הקרבה כמעט ואינם משמשים בנפרד במכונה קריטית. הסידור הקלאסי ממקם זוג חיישנים בכל מסב ואחד נוסף על פני הבסיס האקסיאלי:
- זוגות בדיקות XY: שני חיישנים במרחק 90° זה מזה (אופקי ואנכי) פותרים את מיקום הציר בשני הכיוונים ומספקים צורת תצוגה — תצורת הטורבו-מכונה הסטנדרטית.
- בדיקת מיקום צירי: מכוון לקצה הציר, הוא עוקב אחר המיקום האקסיאלי ו רעידות ציריות, מעקב מיסב דחף מצב ומניעת הסטה אקסיאלית של הרוטור.
- דרישות הרכבה: הגוף חייב להיות מוחזק בקפידה בתוך הדיור, ניצב לציר, ומרווח למרכז טווח הלינאריות שלו; ניתוב הכבל והארקתו מבוצעים בהתאם להנחיות היצרן ו API 670 כללים להימנע מרעש.
כיול ואימות מתח הפער בשטח הם עדינים, וסטייה קטנה מעבירה את נקודת העבודה מחוץ לחלק הלינארי של העקומה. כלי ה מחשבון פער מתח של גשש קרבה ממיר רגישות יעד ופער רצוי למתח ההטיה שעליך לכוון.
5. יישומים ומקום הכלים הניידים בתמונה
מערכות זרם מערבולת מחווטות קבועות — חיישני XY בכל מסב ובנוסף חיישן אקסיאלי, כולם מנותבים אל API 670-compliant rack עם ממסרי אזעקה ו-trip — להגן על מכונות טורבו קריטיות בכל מקום שבו מפרט הרוכש או הפרויקט דורש זאת, ולהזין באופן רציף מהירות קריטית זיהוי, ניתוח מסלול ו דיאגרמות בודה. הן גם מסייעות באבחון תקלות: על ידי השוואת תנועת הציר לתנועת הדיור, יכול האנליסט להחליט האם התקלה נמצאת ברוטור או במבנה.
עם זאת, לא כל מכונה נושאת אמצעי מדידה אלה. רוב המשאבות, המאווררים והמנועים לשימוש כללי מאוזנים ומאובחנים מבחוץ, על גוף המסב, באמצעות אנלייזר נייד. מכשיר דו-ערוצי כגון Balanset-1A קורא רטט דיור באמצעות מד-תאוצה ומשתמש בטכומטר אופטי לייחוס הפאזה, ולאחר מכן מבצע איזון במישור אחד ושני מישורים איזון בשטח ישירות במסבים של המכונה עצמה — ללא חיישני קרבה מותקנים לצמיתות. בקיצור, חיישני זרם מערבולת הם הסטנדרט הגבוה ביותר למדידת תנועת ציר בטורבו-מכונות ממוסמכות, בעוד שכלים ניידים מבוססי-דיור מכסים את מרבית המכונות שבהן קידוח לחיישן אינו מעשי ואינו מוצדק.
