Comprendere i tachimetri laser
A tachimetro laser è un dispositivo ottico di misurazione della velocità senza contatto che proietta un raggio laser su una superficie rotante per rilevare la velocità di rotazione (RPM) e generare un impulso di sincronizzazione ogni giro. È proprio quell'impulso a conferire all'analizzatore di vibrazioni la sua fase riferimento — il segno di sincronizzazione angolare senza il quale bilanciamento e non è possibile effettuare una diagnostica avanzata del rotore. In pratica, una piccola striscia di nastro riflettente è fissato all'albero; lo strumento rileva il riflesso luminoso una volta per giro, calcola la velocità in base alla frequenza degli impulsi e invia il segnale di trigger all'analizzatore per il sincronismo di fase vibrazione misure.
I tachimetri laser hanno in gran parte sostituito i tachimetri a contatto e i pick-up magnetici nelle applicazioni di analisi delle vibrazioni. Sono pratici (non richiedono alcuna preparazione dell'albero oltre all'applicazione di una striscia di nastro adesivo), sicuri (nessun contatto con parti rotanti) e precisi. Sono i sensori standard di velocità e fase per bilanciamento in situ, analisi degli ordini, e qualsiasi misurazione che richieda sia la velocità di marcia che la fase. In quanto dispositivo ottico basato sulla luce, il tachimetro laser è una variante della più ampia tachimetro ottico famiglia, caratterizzata da un fascio luminoso stretto e collimato e da una lunga distanza di lavoro.
Per il bilanciamento sul campo, il Tachimetro laser Vibromera fornisce il segnale di fase una volta per giro, utilizzato per posizionare le masse di correzione.
1. Principio di funzionamento
Esistono due metodi di rilevamento comunemente utilizzati, e la differenza tra loro risiede principalmente nella qualità del bersaglio.
Metodo del nastro riflettente (il più diffuso)
Questo è l'approccio affidabile e ripetibile utilizzato per i lavori di fase seri, e si svolge secondo una sequenza prestabilita:
- Applicazione del nastro: sull'albero viene applicato un piccolo pezzo di nastro riflettente.
- Emissione laser: Il tachimetro emette un raggio laser visibile, solitamente di colore rosso, con una lunghezza d'onda di circa 650 nm.
- Rilevamento dei riflessi: un fotorilevatore rileva l'intensità della luce riflessa.
- Generazione di impulsi: Quando il nastro passa davanti al raggio, il forte riflesso genera un impulso netto.
- Calcolo della velocità: L'intervallo tra gli impulsi corrisponde al periodo di rotazione, quindi RPM = 60 / periodo (in secondi).
- Riferimento di fase: Il fronte di salita dell'impulso indica la posizione di riferimento a 0° per il giro.
Poiché ogni impulso fissa l'istante t = 0 Per un giro, ogni campione di vibrazione assume una posizione angolare nota sull'albero — esattamente la funzione di un dispositivo installato in modo permanente Keyphasor funziona su macchine protette.
Metodo del contrasto superficiale
- Rileva le caratteristiche naturali della superficie: scanalature, segni incisi o variazioni di colore.
- Non serve il nastro adesivo se il contrasto è abbastanza forte.
- Meno affidabile del nastro riflettente, con un rischio maggiore di impulsi mancanti o doppi.
- Utile per controlli rapidi della velocità piuttosto che per misurazioni di fase di precisione.
2. Caratteristiche principali e specifiche tecniche
Misurazione della velocità
- Intervallo: in genere da 10 a 250.000 giri/min.
- Precisione: ±0,01–0,05% del valore indicato.
- Frequenza di aggiornamento: visualizzazione in tempo reale, con un aggiornamento più volte al secondo.
- Risoluzione: 0,1 giri/min (valore tipico).
Distanza (portata operativa)
- Distanza tipica: 50–500 mm (2–20 pollici) dal bersaglio.
- La distanza raggiungibile dipende dalla potenza del laser e dalla qualità del nastro riflettente.
- Se è troppo vicino, il raggio diventa troppo piccolo per colpire in modo affidabile il nastro; se è troppo lontano, la luce riflessa non è sufficiente per attivare il sensore.
Segnali di uscita
- Display digitale: Il numero di giri al minuto viene visualizzato direttamente sullo schermo.
- Uscita analogica: una tensione proporzionale alla velocità (tipicamente 0–10 V).
- Uscita di impulso: un impulso TTL o logico ogni giro — il segnale effettivamente utilizzato dall'analizzatore.
- Direzione: alcuni modelli rilevano il senso di rotazione.
3. Applicazioni nell'analisi delle vibrazioni
Bilanciamento in campo
- Fornisce il riferimento di fase una volta per giro.
- Il nastro segna la posizione 0° per ogni angolo di fase misurazione.
- Verifica la velocità durante ogni ciclo di bilanciamento.
- Indispensabile per il metodo del coefficiente di influenza, che mette a confronto l'ampiezza e la fase prima e dopo un peso di prova.
Analisi degli ordini
- Il segnale di velocità consente il tracciamento degli ordini, normalizzando l'asse delle frequenze in multipli della velocità di rotazione.
- A filtro di tracciamento utilizza il tachimetro per la sincronizzazione.
- È alla base dell'analisi delle apparecchiature a velocità variabile e di avvio e arresto per inerzia testing.
Misurazione di fase
- L'impulso del tachimetro avvia la misurazione di fase.
- L'analizzatore determina la fase del picco di vibrazione rispetto a quell'impulso.
- Questo è fondamentale sia per il bilanciamento che per la diagnostica: fornisce all'ingegnere dove il punto più pesante si trova.
- La precisione di fase dipende interamente da un segnale del tachimetro stabile e pulito.
Verifica della velocità
- Controlli rapidi del numero di giri al minuto durante le indagini sulle vibrazioni.
- Verifica della targhetta identificativa velocità di marcia.
- Rilevamento delle variazioni di velocità.
- Misurazione della velocità effettiva rispetto a quella sincrona per scorrimento calcolo nei motori a induzione.
4. Nastro riflettente: scelta e applicazione
Tipi e selezione
- Nastro retroriflettente: riflette la luce direttamente verso la fonte, rendendolo il più efficace e il più tollerante in termini di angolo di puntamento.
- Nastro in alluminio: buona resa e conveniente.
- Nastro bianco: adatto a molte applicazioni.
- Dimensione: Il valore tipico è compreso tra 10 e 25 mm (0,5–1 pollice).
Migliori pratiche di applicazione
- Pulire la superficie prima di applicare il nastro.
- Applicarlo su una sezione liscia e cilindrica dell'albero.
- Evitare qualsiasi punto in cui il nastro possa entrare in contatto con parti fisse.
- Utilizzare un solo pezzo per giro: l'uso di più pezzi confonde lo strumento.
- Premere bene i bordi per evitare che si stacchino ad alta velocità.
- Segnare la posizione angolare se il nastro servirà da riferimento per il bilanciamento.
5. Il tachimetro laser sul campo
Su uno strumento portatile, il tachimetro non è un semplice accessorio: è il componente che rende possibile l'equilibratura su uno o due piani direttamente in loco. Il Balanset-1A è dotato di un tachimetro ottico a laser che si attiva tramite una striscia di nastro riflettente, funzionando con una distanza di 50–500 mm in un intervallo di 250–90.000 giri/min. Il suo impulso, emesso una volta per ogni giro, fornisce il riferimento di fase necessario al software per calcolare la peso di correzione massa e angolo, e poi per confermare il squilibrio residuo dopo la correzione. Poiché lo stesso impulso fornisce anche un valore preciso dei giri al minuto, l'ingegnere può associare le frequenze misurate a componenti specifici e distinguere, ad esempio, la velocità di funzionamento armoniche da frequenze di guasto dei cuscinetti in una singola misurazione.
6. Vantaggi rispetto ad altri tachimetri
vs. Tachimetro a contatto
- Laser: Nessun contatto, più sicuro, nessun danno all'albero, funziona a qualsiasi velocità
- Contatto: richiede un contatto fisico, genera attrito, è limitato alle velocità più basse e comporta il rischio di danneggiare la superficie dell'albero.
vs. Pickup magnetico
- Laser: funziona su qualsiasi materiale, richiede solo l'applicazione di un semplice nastro adesivo e consente un posizionamento preciso del segno di riferimento.
- Magnetico: richiede un bersaglio ferroso, solitamente un'installazione fissa, e offre una minore flessibilità di posizionamento.
vs. Luce stroboscopica
- Laser: fornisce una misurazione diretta e quantitativa e un segnale di riferimento di fase.
- Strobo: un stroboscopio offre solo un'osservazione visiva: si limita a seguire la frequenza dei lampi invece di misurarla e non fornisce alcun segnale di fase.
7. Problemi comuni e soluzioni
Segnale instabile o mancante
- Cause: lenti sporche, distanza operativa errata, nastro riflettente di scarsa qualità o interferenze dovute alla luce ambientale.
- Soluzioni: pulire la lente, regolare la distanza, sostituire il nastro adesivo e proteggere il bersaglio dalla luce intensa. L'esposizione diretta alla luce solare sul sensore è spesso la causa del problema e può essere risolta creando un'ombra.
Lettura della velocità errata
- Più pezzi di nastro: fornire una lettura pari a un multiplo della velocità effettiva (doppio trigger).
- Superficie riflettente: al posto del nastro, o in aggiunta ad esso, è possibile rilevare un albero lucido o un secondo elemento brillante.
- Soluzione: assicurarsi che vi sia esattamente un segno di riferimento per ogni giro e utilizzare del nastro opaco, prestando attenzione al posizionamento.
Errori di misurazione di fase
- La posizione del nastro si è spostata rispetto all'angolo di riferimento originale.
- Il nastro si sta staccando o si sta spostando durante il funzionamento.
- Soluzione: fissare bene il nastro, controllarne la posizione e, se necessario, riapplicarlo.
I tachimetri laser sono strumenti essenziali per l'analisi e il bilanciamento delle vibrazioni moderne, in quanto forniscono misure di velocità e fase sicure, accurate e senza contatto. La loro combinazione di praticità, precisione e versatilità li ha resi lo standard per le analisi delle vibrazioni sul campo, sostituendo le vecchie tecnologie dei tachimetri a contatto e magnetici nella maggior parte delle applicazioni industriali.
