Pretvarači: Senzori za analizu vibracija
U Analiza vibracija, a pretvornik je uređaj koji pretvara fizičko, mehaničko gibanje — vibracija — u proporcionalan električni signal koji prikupljač podataka ili sustav nadzora može obraditi, izmjeriti i analizirati. Pretvarači su primarni senzori i prva karika u lancu mjerenja; bez pouzdanog pretvarača nije moguća nikakva smislena analiza. Odabir ispravnog ovisi o vrsti stroja, brzini njegova rada i specifičnim kvarovima koji se nadziru — jer je svaki tip pretvarača prirodno osjetljiv na drugačiji dio slike vibracija.
1. Lanac mjerenja i tri parametra
Vibracija se može opisati s bilo kojom od tri povezane veličine, a koja vibracija koju pretvarač mjeri oblikuje gdje napreduje. Pomak prevladava pri niskoj frekvenciji i odražava bruto gibanje; brzina je najujednakovnija mjera diljem srednje trake gdje žive većina čestih kvarova; i ubrzanje naglašava visokofrekventne događaje koji signaliziraju rana oštećenja ležaja i zupčanika. Tri su vezane matematički — integracija pretvara signal ubrzanja u brzinu, i opet u pomak — zbog čega jedan senzor može, s elektronikom, poslužiti nekoliko uloga. Bez obzira na parametar, pretvarač hrani ostatak lanca: kondicioniranje signala, digitalizacija, i na kraju analizator.
2. Tri glavne vrste vibracijskih senzora
Postoje tri glavne vrste pretvornika koji se koriste u nadzoru industrijskih strojeva, a svaki mjeri drugačiji fizički parametar vibracija.
Akcelerometar (mjeri ubrzanje)
The akcelerometar je daleko najčešći i najsvestraniji pretvornik vibracija. Mjeri ubrzanje strukture na koju je montiran.
- Načelo: većina industrijskih jedinica je piezoelectric, koristeći kristal koji generiše naboj kada ga unutarnja seizmička masa deformira.
- Snage: iznimno širok raspon frekvencija, veliku robusnost, mnogo dostupnih dizajna i prikladnost za gotovo svaki stroj. Posebno su odličan izbor za detekciju događaja visokih frekvencija.
- Primary use: nadzor opće namjene od mašina niske brzine do veoma brzih turbomašina, i senzor izbora za greške visokih frekvencija kao što su ležaj and nedostaci zupčanika.
Senzor brzine (mjeri brzinu)
A pretvornik brzine je elektrodinamički senzor koji direktno mjeri brzinu vibriranja.
- Načelo: funkcioniše kao mikrofon — zavojnica žice suspenzivna u magnetskom polju, a kada se kučište vibrira, relativno kretanje između zavojnice i magneta generiše napon proporcionalan brzini.
- Snage: jak signal niske buke preko srednjefrekvencijskog opsega (otprilike 10 Hz do 1.000 Hz), upravo tamo gdje se pojavljuju obične greške kao što su neravnoteža and neusklađenost i bez potrebe za vanjskom napajanjem.
- Slabosti: krhkiji je od akceleratora, sa ograničenim rasponom frekvencija i osjetljivošću na magnetska polja i orijentaciju montaže. Klasičan samonaponski dizajn zavojnica-i-magnet — velometar — uvelike je zamjenjen akcelerometrima sa elektronskom integracijom.
- Primary use: povijesno radna spremišta za opću nadzor prije nego što su robusni akcelerometri postali česti, i još se ponekad biraju za trajne instalacije u srednjefrekvencijskom opsegu.
Proximity probe (mjeri pomak)
The sonda za blizinuili sonda za vrtložne struje, je beskontaktni senzor koji mjeri pomak rotirajućeg vratila.
- Načelo: koristi elektromagnetsko polje za indukciju i mjerenje vrtložnih struja na površini vratila, čime osjeća razmak između vrha senzora i vratila.
- Snage: mjeri stvarno kretanje samog vratila umjesto kučišta, je beskontaktan, i njegov odziv doseže 0 Hz (DC), pa tako bilježi prosječnu poziciju vratila kao i njegovu vibraciju.
- Primary use: od suštinskog je značaja za zaštitu i nadzor kritičnih turbomašina visokih brzina na fluidinim filmovima ležajevi klizača — turbine i kompresori — i za analizu orbita osovine and pozicija uzdužne osi.
3. Odabir pravilnog pretvarača
Odabir pretvarača kritičan je korak pri postavljanju bilo kojeg programa nadzora. Opće pravilo je odabrati senzor koji je najosjetljiviji u frekvencijskom rasponu očekivanih kvarova:
- Use sonde za blizinu za gibanje vratila na strojevima s tekućinskim ležajima, gdje se vratilo može značajno pomicati unutar relativno nepokretnog kućišta.
- Use Akcelerometri za sve ostalo, budući da su najsvestraniji. Signal se može integrirati u brzinu za analizu kvarova srednje frekvencije ili izravno koristiti kao ubrzanje za kvarove visoke frekvencije.
Dva praktična čimbenika dopunjuju odabir. Pretvarač’s osjetljivost mora odgovarati očekivanoj amplitudi vibracija — premala pa se mali kvvarovi gube u šumu, prevelika pa se jaki signali križe — i njegov korisni frekvencija raspon mora obuhvatiti frekvencije kvarova od interesa. Piezoelektrični senzori s izlazom naboja dodatno trebaju podudarajući pojačalo naboja in the chain.
4. Pretvarači pri terenskom balansiranju i dijagnostici
Na prijenosnom instrumentu pretvarač je komponenta od koje sve ostalo ovisi. Dvokanalski terenski analizator kao što je Balanset-1A obično pari dva IEPE akcelerometra s optičkim tahometrom za faznu referencu, bilježeći sinkronizirane amplitudu i fazu na svakom ležaju dok se stroj pogoni u vlastitim osloncima pri radnoj brzini. Lanac baziran na akcelerometru je ono što omogućava instrumentu da izračuna težine korekcije za jednoravninsko i dvoplanarno balansiranje i provede rutinu praćenje vibracija — jasna ilustracija općeg principa da je akcelerometar zadani pretvarač za veliku većinu rada s rotirajućim strojevima, dok su senzor blizine i seizmički pretvarač rezervirani za slučajeve u kojima njihova fizika najbolje odgovara.
