Što je akcelerometar? Vodič za analizu vibracija

Definicija: Suština mjerenja vibracija

Jedan akcelerometar je pretvornik (ili senzor) koji pretvara mehaničko gibanje, posebno ubrzanje od vibracija ili udara, u proporcionalni električni signal. To je najčešće korišteni senzor u području prediktivnog održavanja i praćenja stanja. Mjerenjem ubrzanja komponenti stroja, akcelerometar pruža sirove podatke potrebne za dijagnosticiranje širokog raspona mehaničkih i električnih kvarova, od nedostataka ležajeva do neravnoteže i neusklađenosti.

Kako rade akcelerometri? Piezoelektrični princip

Iako postoji nekoliko vrsta akcelerometara, velika većina onih koji se koriste za praćenje industrijskih strojeva temelji se na piezoelektrični efektEvo pojednostavljenog prikaza kako funkcioniraju:

1. Piezoelektrični kristal: Unutar akcelerometra nalazi se mala masa pričvršćena na piezoelektrični kristal (često vrsta keramike poput PZT-a).
2. Primjena sile: Kada stroj vibrira, kućište senzora se pomiče s njim. Zbog inercije, unutarnja masa se opire tom kretanju i djeluje silom na kristal.
3. Generiranje signala: Piezoelektrični kristal ima jedinstveno svojstvo: kada se komprimira ili napreže, generira mali električni naboj (napon) koji je izravno proporcionalan primijenjenoj sili.
4. Izlaz: Ovaj naponski signal zatim se obrađuje unutarnjom elektronikom i prenosi putem kabela do uređaja za prikupljanje podataka ili nadzornog sustava. Izlazni signal je analogni prikaz ubrzanja stroja u toj točki.

Vrste akcelerometara

Različite primjene zahtijevaju različite vrste akcelerometara, svaki sa svojim prednostima.

Akcelerometri opće namjene

To su glavni strojevi industrijskog praćenja. Obično imaju osjetljivost od 100 mV/g i frekvencijski raspon prikladan za većinu uobičajenih strojeva poput pumpi, motora i ventilatora (npr. od 2 Hz do 10 kHz).

MEMS akcelerometri

Akcelerometri mikroelektromehaničkih sustava (MEMS) su senzori na bazi silicija. Vrlo su mali, troše malo energije i isplativi. Iako su tradicionalno manje osjetljivi od piezoelektričnih tipova, moderni MEMS senzori se brzo poboljšavaju i uobičajeni su u prijenosnoj elektronici, automobilskim primjenama i nekim jeftinijim sustavima za praćenje stanja.

Piezorezistivni akcelerometri

Ovi senzori se koriste za ispitivanje udara i mjerenje niskofrekventnog kretanja. Mogu mjeriti do 0 Hz (istosmjerno ubrzanje), što je korisno za primjene poput mjerenja konstantnog ubrzanja u centrifugi.

Visokofrekventni akcelerometri

Dizajnirani posebno za otkrivanje visokofrekventnih događaja, poput nedostataka zupčanika i ležajeva u ranoj fazi. Imaju manju masu i višu rezonantnu frekvenciju, što im omogućuje precizno mjerenje vibracija do 20 kHz ili više.

Ključne specifikacije i odabir

Prilikom odabira akcelerometra, inženjeri uzimaju u obzir nekoliko ključnih parametara:

• Osjetljivost (mV/g): Veća osjetljivost proizvodi jači signal, što je bolje za mjerenje vibracija niske razine. Uobičajeni standard je 100 mV/g.
• Frekvencijski odziv: Raspon frekvencija koje senzor može točno izmjeriti. To se mora podudarati s očekivanim frekvencijama kvarova stroja.
• Raspon temperature: Senzor mora biti u stanju izdržati radnu temperaturu površine stroja na koju je montiran.
• Način montaže: Način na koji je senzor pričvršćen na stroj (nosač s klinovima, ljepilo, magnet) značajno utječe na točnost visokofrekventnih mjerenja. Nosač s klinovima pruža najbolju vezu i frekvencijski odziv.

Primjene u praćenju stanja

Akcelerometri su temeljni za gotovo sve zadatke analize vibracija, uključujući:

• Programi prediktivnog održavanja: Prikupljanje rutinskih podataka o vibracijama za praćenje stanja stroja i predviđanje kvarova.
• Dijagnoza kvara: Identificiranje specifičnih problema poput neravnoteže, neusklađenosti, labavosti i trošenja ležajeva.
• Ispitivanje prihvatljivosti: Provjera da li novi ili popravljeni strojevi zadovoljavaju specifikacije vibracija.
• Modalna analiza: Proučavanje prirodnih frekvencija i oblika modova strukture.

← Natrag na glavni indeks