渦電流プローブの理解
アン 渦電流プローブ - とも呼ばれる。 近接プローブ、非接触変位センサー、または渦電流変換器とは、先端部と導電性ターゲット面との間のギャップを、一切接触することなく計測するセンサーです。 振動 監視においては、機械ケーシングを貫通して取り付けられ、回転シャフトを向いた状態で、シャフトの径方向位置と動きを直接 変位 マイクロメートルまたはミルの単位で報告します。ケーシングではなくシャフト自体を検出するため、非接触型の 変位プローブ 高価値回転機械に使用されるセンサー群の中で特別な位置を占めています。
1. 定義：渦電流プローブとは何か？
渦電流プローブは、重要なターボ機械（蒸気タービン、ガスタービン、大型コンプレッサー、発電機）における恒久的振動監視の標準手段です。この役割を担う理由は3つあります。軸受ハウジングの動きではなく実際のシャフト運動を計測すること、クリアランス監視に有用な絶対位置情報を提供すること、そして接触型センサーが早期に故障するような過酷な環境（高温、オイルミスト、汚染）でも確実に動作し続けることです。1本のプローブで、軸受すきま内のシャフト平均位置を示す低周波のDC成分と、振動そのものである動的なAC成分の両方を取得できます。
2. 動作原理
渦電流効果
プローブは、シャフト内に微小な渦電流を誘導し、その渦電流が自身のコイルに与える負荷を監視することで動作します：
- RF励振： プローブ先端部の小型コイルに、通常1〜2 MHzの高周波無線周波数電界が印加されます。
- 渦電流誘導： その電界により、プローブに対面する導電性シャフト表面に渦電流が誘導されます。
- 磁界の相互作用： 渦電流は、それ自体の逆方向磁界を生成します。
- インピーダンス変化： 対向磁界はコイルのインピーダンスを変化させ、その変化量はシャフトとの距離に依存します。
- 信号処理： ドライバー（プロキシミターまたはオシレーター-デモジュレーターとも呼ばれます）がそのインピーダンスをギャップに比例したDC電圧に変換します。
- 出力： 最終的な電圧信号は、シャフトとプローブ間の瞬時距離を表します。
ギャップ電圧特性
- 出力電圧はギャップが縮まると上昇し、広がると低下します — シャフトが近いほど電圧は高くなります。
- 使用可能な線形範囲は、通常約0.5〜2.0 mm（20〜80 mils）です。
- 感度はµm/VまたはV/milで校正されており、一般的な値は約7.87 V/mm（200 mV/mil）です。
- 応答特性はターゲットの電気的・磁気的特性に依存するため、プローブは対象シャフトの合金材料に合わせて個別に校正されます。
3. 主な利点
プローブの優れた特性は、非接触方式でシャフト自体を直接観測することから生まれます。
- シャフト直接測定： 軸受剛性や取付構造の影響を受けず、ロータの真の運動を測定します — これは実振動と伝達振動の区別において非常に重要な点です。 ローターダイナミクス.
- DC〜高周波域の応答特性： 0 Hz（静的位置）から10 kHz以上まで測定可能であり、スロー・ロール、過渡現象、共振を捉えることができます。また、加速度計に見られる低周波数ロールオフの制約を受けません。 加速度計そのため、起動時および コーストダウン 仕事。
- 絶対位置： シャフトが軸受中心線に対してどの位置にあるかを報告するため、シールやラビリンスとのクリアランスを監視し、ロータのシフトや軸受摩耗を検出し、保護システムを作動させることができます。 トリップ 過度な変位上。
- 厳しい環境への対応能力： 摩耗する可動部品がなく、最高約350 °Cまでの環境で動作し、シャフト上の汚染物質の影響を受けず、オイルミスト・蒸気・粉塵の環境下でも高い信頼性を維持します。
4. 典型的な設置
重要機械においてプローブを単独で使用することはほとんどありません。標準的な配置では、各軸受に1対、スラスト面に1個を取り付けます。
- XYプローブペア： 90°間隔（水平・垂直）で配置した2本のプローブにより、両方向のシャフト位置を検出し、 軌道 表示を実現します — ターボ機械の標準構成です。
- 軸方向位置プローブ： シャフト端部に向けて取り付け、軸方向位置を追跡し、 軸方向振動, watching スラストベアリング 状態を監視し、ロータの軸方向シフトを防護します。
- 取り付け要件： プローブ本体はハウジング内にシャフトに対して直角に剛固定され、線形範囲の中心にギャップを設定する必要があります。ケーブルの配線とアースはメーカーの指示に従ってください。また、 アピ 670 ノイズを回避するルール。
現場でギャップ電圧を設定・検証する作業は煩雑であり、わずかなずれで動作点が曲線の直線部分から外れてしまいます。弊社の 近接プローブギャップ電圧計算機 は、目標感度と所望のギャップから、設定すべきバイアス電圧を算出します。
5. 用途とポータブルツールの位置づけ
永久配線式の渦電流システム — 各軸受にXYプローブとアキシャルプローブを配置し、すべてを アピ 670準拠のラック（警報・トリップリレー付き）へ引き回したシステム — は概ね1,000馬力以上の機械を保護し、継続的に critical-speed 識別、オービット解析および ボード線図にも役立ちます。また、トラブルシューティングにも活用できます。軸の動きとケーシングの動きを比較することで、アナリストは故障がロータにあるのか構造体にあるのかを判断できます。
ただし、すべての機械にこのような計装が施されているわけではありません。汎用ポンプ・ファン・モータの大部分は、ポータブル・アナライザを用いて軸受ハウジングの外側からバランシングおよび診断が行われます。 バランセット-1A は加速度センサでケーシングの振動を計測し、光学式タコメータを位相基準として使用した上で、シングルプレーンおよびツープレーンの フィールドバランシング を機械自身の軸受内で直接実施します — 永久設置型の近接プローブは不要です。まとめると、渦電流プローブは計装済みターボ機械における軸変位計測のゴールドスタンダードであり、ケーシングベースのポータブルツールは、プローブを穿設することが現実的でも必要でもない膨大な数の機械をカバーします。
