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 measurements.
I tachimetri laser hanno in gran parte sostituito i tachimetri a contatto e i sensori magnetici nelle applicazioni relative alle vibrazioni. Sono pratici (non richiedono alcuna preparazione dell'albero oltre all'applicazione di una striscia di nastro adesivo), sicuri (non vi è alcun 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.
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'asta 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 fasore chiave 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
- Allineare: 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 (raggio d'azione)
- 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 con precisione 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).
- Pulse output: 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 phase-angle 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 di monitorare l'ordine, normalizzando l'asse delle frequenze in multipli della velocità di marcia.
- A filtro di tracciamento utilizza il contagiri per la sincronizzazione.
- È alla base dell'analisi delle apparecchiature a velocità variabile e di avvio e discesa in costa 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 scontrino 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.
- White tape: adatto a molte applicazioni.
- Misurare: 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'asta.
- 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 durante la guida 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 Bilanciamento-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 one survey.
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 di montaggio errata, nastro adesivo 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.
