מתמרים: חיישני אבחון רעידות
ב ניתוח רעידות, א מתמר הוא מכשיר הממיר תנועה פיזית ומכנית — רעידה — לאות חשמלי פרופורציונלי ש- אוגר נתונים או שמערכת הניטור יכולה לעבד, למדוד ולנתח. מתמרים הם החיישנים העיקריים והחוליה הראשונה בשרשרת המדידה; ללא מתמר אמין, לא ניתן לבצע ניתוח משמעותי. בחירת המתמר הנכון היא החלטה קריטית התלויה בסוג המכונה, במהירות פעולתה ובתקלות הספציפיות הנמצאות תחת ניטור — שכן כל סוג מתמר רגיש מטבעו לחלק אחר בתמונת הרטט.
1. שרשרת המדידה ושלושת הפרמטרים
ניתן לתאר רטט באמצעות כל אחד משלושה גדלים קשורים, והגודל שמודד המתמר קובע את התחומים שבהם הוא מצטיין. תְזוּזָה שולט בתדרים הנמוכים ומשקף תנועה גסה; מהירות הוא המדד המאוזן ביותר בטווח התדרים הבינוני, שבו מתרחשות רוב התקלות הנפוצות; ו תאוצה מדגיש את האירועים בתדר גבוה המעידים על נזק מוקדם למסבים ולהילוכים. השלושה קשורים זה לזה מבחינה מתמטית — אינטגרציה ממיר אות תאוצה למהירות, ולאחר מכן שוב להעתקה — וזו הסיבה שחיישן בודד יכול, בעזרת אלקטרוניקה, למלא כמה תפקידים. לא משנה מהו הפרמטר, המתמר מזין את שאר השרשרת: התניה של האות, דיגיטציה, ולבסוף את המנתח.
2. שלושת הסוגים העיקריים של מתמרים לרטט
ישנם שלושה סוגים עיקריים של מתמרים המשמשים בניטור מכונות תעשייתיות, כל אחד מהם מודד פרמטר פיזיקלי שונה של רטט.
מד התאוצה (מודד תאוצה)
ה מד תאוצה הוא ללא ספק מתמר הרטט הנפוץ והרב-תכליתי ביותר. הוא מודד את תאוצת המבנה עליו הוא מורכב.
- עיקרון: רוב היחידות התעשייתיות הן פיזואלקטרי, תוך שימוש בגביש המייצר מטען חשמלי כאשר הוא נתון ללחץ מצד מסה סיסמית פנימית.
- נקודות חוזק: טווח תדרים רחב במיוחד, עמידות גבוהה, מגוון רחב של דגמים זמינים, והתאמה כמעט לכל מכונה. הם מצטיינים במיוחד בזיהוי אירועים בתדרים גבוהים.
- שימוש עיקרי: ניטור מכונות לשימוש כללי, החל ממכונות במהירות נמוכה ועד למכונות טורבו במהירות גבוהה מאוד, והחיישן המועדף לאיתור תקלות בתדרים גבוהים כגון מֵסַב ו פגמים בהילוכים.
מתמר המהירות (מודד מהירות)
א מתמר מהירות הוא חיישן אלקטרודינמי המודד ישירות את מהירות הרטט.
- עיקרון: הוא פועל כמו מיקרופון — סליל תיל תלוי בשדה מגנטי, וכאשר המארז רוטט, התנועה היחסית בין הסליל למגנט מייצרת מתח חשמלי פרופורציונלי למהירות.
- נקודות חוזק: אות חזק ובעל רעש נמוך בכל טווח התדרים הבינוניים (בערך 10 הרץ עד 1,000 הרץ), בדיוק במקום שבו מתרחשות תקלות נפוצות כמו חוסר איזון ו אי-יישור מופיעות, ואין צורך באספקת חשמל חיצונית.
- חסרונות: שביר יותר ממד תאוצה, בעל טווח תדרים מוגבל ורגישות לשדות מגנטיים ולכיוון ההתקנה. התכנון הקלאסי של סליל ומגנט שמייצר אות בעצמו — ה- ולומטר — הוחלף ברובו על ידי מד-תאוצה עם אינטגרציה אלקטרונית.
- שימוש עיקרי: מבחינה היסטורית, זה היה הכלי העיקרי לניטור כללי לפני שהמד-תאוצה החזקים הפכו נפוצים, ולעתים הוא עדיין נבחר להתקנות קבועות בטווח התדרים הבינוני.
גשוש הקרבה (מודד העתקה)
ה גשש קרבה, או גשש זרמי מערבולת, הוא מתמר ללא מגע המודד את ההעתקה של פיר מסתובב.
- עיקרון: הוא משתמש בשדה אלקטרומגנטי כדי לייצר ולמדוד זרמי מערבולת על פני השטח של הפיר, ובכך לזהות את המרווח שבין קצה הבדיקה לפיר.
- נקודות חוזק: הוא מודד את התנועה בפועל של הפיר עצמו ולא של המעטפת, הוא פועל ללא מגע, ותגובתו מגיעה עד 0 Hz (DC), ולכן הוא לוכד הן את המיקום הממוצע של הפיר והן את הרטט שלו.
- שימוש עיקרי: חיוני להגנה ולניטור של טורבומכונות קריטיות במהירות גבוהה על מיסבי סרט נוזלי מיסבי החלקה — טורבינות ומדחסים — ולניתוח ה- מסלול הציר ו מיקום קו המרכז.
3. בחירת המתמר המתאים
בחירת מתמר היא שלב מכריע בהקמת כל תוכנית ניטור. הכלל הוא לבחור את החיישן הרגיש ביותר בטווח התדרים של התקלות הצפויות:
- שימוש גלאי קרבה לתנועת פיר במכונות עם מיסבים בעלי סרט נוזלי, שבהן הפיר יכול לנוע באופן משמעותי בתוך מעטפת יחסית נייחת.
- שימוש מדי תאוצה לכל השאר, מכיוון שהם הרב-תכליתיים ביותר. ניתן לשלב את האות למהירות לצורך ניתוח תקלות בתדר בינוני או להשתמש בו ישירות כתאוצה עבור תקלות בתדר גבוה.
שני גורמים מעשיים משלימים את הבחירה. של המתמר רְגִישׁוּת חייבת להתאים למשרעת הרטט הצפויה — אם היא נמוכה מדי, תקלות קטנות הולכות לאיבוד ברעש; אם היא גבוהה מדי, אותות חזקים נחתכים — וטווח העבודה השימושי שלו תדר טווח זה חייב לכסות את תדרי התקלה הרלוונטיים. חיישנים פיזואלקטריים עם יציאת מטען זקוקים בנוסף ל- מגבר מטען בשרשרת.
4. מתמרים באיזון שדה ובאבחון
במכשיר נייד, המתמר הוא הרכיב שעליו תלויים כל שאר הרכיבים. מנתח שדה דו-ערוצי כגון ה- Balanset-1A משלב שני מדי תאוצה אנלוגיים מסוג MEMS עם מטכומטר אופטי לייחוס הפאזה, ולוכד משרעת ופאזה מסונכרנות בכל מסב בזמן שהמכונה פועלת על התומכות שלה עצמה במהירות עבודה. שרשרת זו המבוססת על מדי תאוצה היא שמאפשרת למכשיר לחשב משקולות תיקון לאיזון במישור אחד ובשני מישורים ולבצע באופן שגרתי ניטור רעידות — המחשה ברורה לעיקרון הכללי שלפיו מד התאוצה הוא מתמר ברירת המחדל עבור הרוב המכריע של העבודות במכונות מסתובבות, בעוד שגשוש הקרבה ו- מתמר סיסמי שמורים למקרים שבהם הפיזיקה שלהם מתאימה ביותר.
