トランスデューサー:振動解析のセンサー
定義: トランスデューサーとは何ですか?
振動解析の文脈では、 トランスデューサー は、物理的・機械的な動き(振動)を比例した電気信号に変換する装置です。この電気信号は、データコレクターや監視システムによって処理、測定、分析されます。トランスデューサーは主要なセンサーであり、計測チェーンの最初のリンクです。信頼性の高いトランスデューサーがなければ、有意義な分析は不可能です。トランスデューサーの選択は、機械の種類、速度、そして監視対象となる具体的な障害に応じて、非常に重要な決定となります。
振動トランスデューサーの3つの主な種類
産業機械の監視に使用されるトランスデューサーには主に 3 つのタイプがあり、それぞれ異なる振動の物理的パラメータを測定します。
1. 加速度計(加速度を測定)
について 加速度計 最も一般的で汎用性の高い振動トランスデューサーです。取り付けられた構造物の加速度を測定します。
- 原理: ほとんどの産業用加速度計は圧電式で、内部の質量によって圧力がかかったときに電圧を生成する結晶を使用しています。
- 強み: 非常に広い周波数範囲を持ち、非常に堅牢で、様々な設計があり、ほぼあらゆるタイプの機械に使用できます。特に高周波イベントの検出に優れています。
- 主な用途: 低速機械から超高速ターボ機械まで、汎用機械監視。高周波故障の検出に最適なセンサーです。 ベアリングとギアの欠陥.
2. 速度変換器(速度を測定)
A 速度変換器 振動の速度を直接測定する電気力学センサーです。
- 原理: マイクロフォンのように、磁界に吊り下げられたコイル状のワイヤーが振動します。ハウジングが振動すると、コイルと磁石の相対運動によって速度に比例した電圧が発生します。
- 強み: 中周波数帯域(約10Hz~1,000Hz)において、強力で低ノイズの信号を生成します。この帯域は、アンバランスやミスアライメントといった一般的な故障の最も発生しやすい帯域です。外部電源は必要ありません。
- 弱点: これらは加速度計よりも壊れやすく、周波数範囲が限られており、磁場や取り付け方向の影響を受けやすいという欠点があります。現在では、速度を計算するために電子回路を統合した加速度計が主流となっています。
- 主な用途: 堅牢な加速度計が普及する以前は、一般的な機械監視に使用されていました。現在でも、中周波数帯域での常時監視に使用されることがあります。
3. 近接プローブ(変位を測定)
について 近接プローブ (または渦電流プローブ)は、回転軸の変位を測定する非接触型トランスデューサーです。
- 原理: 電磁場を利用してシャフトの表面に渦電流を誘導して測定し、プローブの先端とシャフト間の隙間を測定できます。
- 強み: 機械の筐体ではなく、シャフト自体の実際の動きを測定します。非接触で、0Hz(DC)まで測定できるため、シャフトの平均位置と振動を測定できます。
- 主な用途: タービンやコンプレッサーなどの流体膜軸受を備えた重要な高速ターボ機械の保護と監視に不可欠です。以下のような現象の解析に使用されます。 シャフト軌道と中心線の位置.
適切なトランスデューサーの選択
トランスデューサーの選択は、監視プログラムを構築する上で重要なステップです。一般的なルールとしては、想定される障害の周波数範囲において最も感度の高いトランスデューサーを選択することです。
- 用途 近接プローブ 流体膜軸受機械のシャフト動作用。
- 用途 加速度センサー 最も汎用性が高いため、その他すべての用途に使用できます。信号を速度に積分して中周波故障を解析したり、直接加速度として使用して高周波故障を解析したりできます。