変位プローブの理解
A 変位プローブ — 近接プローブ、変位センサー、または非接触位置センサーとも呼ばれる — は、先端と対象物表面との間に隙間を保ったまま、接触することなくその距離を測定し、それに比例した信号を出力する 変位、通常はマイクロメートルまたはミルで表されます。 振動 監視のため、変位プローブが機械の筐体に恒久的に取り付けられ、回転軸に向けて設置され、その半径方向の位置を測定します。 軸方向の位置、および動的振動に対応し、直流（静止状態）から数キロヘルツまでフラットな周波数特性を持っています。最も一般的なタイプは、 渦電流プローブ、重要なターボ機械の保護に標準的に採用されているセンサーです。
1. 定義：変位プローブとは何か？
変位プローブは、以下の測定を行うため、高精度な機械においてその価値を十分に発揮しています。 シャフトの実際の動き、軸受箱の運動ではありません。これはプローブ取付位置 (軸受箱) に対する軸位置を与え、設置時に既知の軸受すきまを基準にすることで、すきま監視を支援します。また、接触式センサーでは機能しない高温で油分や汚染のある環境でも信頼して動作します。その組み合わせ — 軸の直接測定、DC 対応、堅牢性 — により、これらは次のような規格に基づいて構築される常設状態監視システムで主流となっています API 670.
2. 検知技術による種類
非接触で隙間を測定できる物理的原理はいくつかあります。産業界では、主に以下の4つが用いられています：
- 渦電流プローブ（最も一般的なもの）： 導電性ターゲットに渦電流を誘起し、それに伴うコイルインピーダンスの変化を検出します。これらはターボ機械業界の標準となっており、一般的な測定範囲は約0.5～5 mm、周波数特性は直流から10 kHz以上、動作温度は約350 °Cまでです。
- 静電容量式プローブ： プローブと対象物間の静電容量を測定します。これらは極めて高い分解能（ナノメートル単位）を備え、非導電性の対象物に対しても使用可能ですが、主に精密測定や研究用途で用いられます。
- レーザー変位センサー： 光学三角測量や干渉法を用いて、長距離にわたる非接触測定を高精度で行う。これらは高価で耐久性に欠けるため、主にトラブルシューティングや研究の分野で用いられている。
- 超音波変位センサー： 特殊な長距離観測用途においては、他の方式よりも解像度は低くなるものの、数メートルまでの距離において飛行時間法を用いた測距を行う。
3. 主な利点
シャフトの直接測定
プローブは軸を真っすぐ見ているため、 rotor motion 軸受箱に対する相対量を示し、フィルタリングまたは減衰された軸受箱振動ではありません (軸の絶対運動を追加で測定するには、軸受箱に地震計式センサーが必要です)。このため、変位プローブは本格的な ローターダイナミクス この場合、注目すべき点は、シャフト自体がクリアランス内でどのように動くかという点である。
DC（直流）特性
このプローブは0 Hzでの静止位置を測定するため、緩やかな位置ずれや熱膨張、および時間の経過に伴うシャフトの平均位置を追跡することができます。これは、 加速度計 加速度センサーは動きの変化にしか反応しないため、基本的にそれは不可能です。
軸の相対位置とすきま
プローブは軸受箱に固定されているため、その箱に対する軸の位置を示します。設置時にギャップを既知の軸受すきまに基準合わせすれば、すきま監視が可能になり、次に起因するローター移動を明らかにします ベアリング摩耗、そして保護機能を駆動することができ トリップ 変位が大きくなりすぎた場合。
4. 標準的なインストール
XYプローブ構成
一般的な配置では、2本のプローブを90°の間隔で配置します。通常、1本は水平方向、もう1本は垂直方向に向けます。これら2本が相まって、2つの直交する方向におけるシャフトの位置を捉えることができ、これにより 軌道解析 そして、シャフトの動きを正確に2次元で捉えた画像です。このXY座標ペアは、API 670に基づくターボ機械の監視における標準となっています。
軸方向（スラスト）プローブ
軸方向のプローブは、軸端またはスラストカラーに向き、軸方向の位置および スラストベアリング、過度な軸方向の動きを防ぐためです。プローブは1本または2本取り付けられ、2本目は冗長性を確保するためのものです。
5. アプリケーションとその比較
本プローブの主な用途は 常時監視 蒸気タービンやガスタービン、大型コンプレッサーや発電機、および重要ポンプ（API 610）において、機械保護のための警報およびトリップ機能を備えた継続的な監視を提供します。 ローター動特性試験 これは、特定するために使用されます 臨界速度、起動および減速の解析、固有モードの決定、および減衰の測定を行います。 クリアランス監視 シールやラビリンスに対するシャフトの位置を追跡し、ローターのずれを引き起こすベアリングの摩耗を検知し、熱膨張を監視し、さらに ロータ・ステータ接触.
こうした理由から、変位プローブは重要な回転機器において最適な選択肢となっています。加速度計に比べれば高価で設置も複雑ですが、携帯型ツールではなく固定設置型です。そのため、定期点検の際に機械のバランス調整や診断を行う必要があるエンジニアは、多くの場合、次のような携帯型2チャンネルアナライザーを手に取ることが多いのです。 バランセット-1A 地震計センサーを使用する方法もあります。しかし、DC応答、軸相対位置、および軸の直接測定が必要な場合には、これと同等の知見と保護レベルを実現できるものはほかにありません。
