Акселерометр дегеніміз не? Тербеліс талдауына арналған нұсқаулық
An accelerometer is a transducer (немесе сенсор) механикалық қозғалысты — атап айтқанда acceleration тербеліс немесе соққы кезінде туындайтын — пропорционалды электрлік сигналға айналдырады. Бұл болжамды ұстау мен қолдау and техникалық жай-күйді бақылау. Машинадағы нүктенің жылдамдығы қалай өзгеретінін өлшеу арқылы акселерометр талдаушыға кең ауқымды механикалық және электрлік ақауларды — теңсізден бастап тербеліс диагностикасына дейін — анықтауға мүмкіндік беретін бастапқы деректерді береді төлеген сәтсіздіктер to unbalance and misalignment.
1. Анықтама: Тербеліс өлшеудің негізі
Үдеу — айналмалы машиналарда өлшенетін табиғи шама, өйткені машинаны зақымдайтын динамикалық күштер — ауыр нүктеден туындайтын орталықтан тепкіш күш, подшипник сақинасының жарықшақтануынан болатын соққы — үдеуге пропорционалды. Акселерометр осы күштерге тікелей жауап береді, сондықтан ол қазіргі заманғы тербеліс диагностикасының негізінде орналасқан вибрация анализаторына and data collector.
Акселерометрдің практикалық артықшылықтарының бірі — оның үдеу сигналын электрондық integrated once to give velocity (мм/с), ал екі рет интегралдау арқылы displacement (мкм). Дұрыс орнатылған бір сенсор осылайша үш классикалық тербеліс өлшем бірлігін де қамтиды, нәтижесінде талдаушы берілген ақауды анықтауға ең қолайлы өлшем бірлігін таңдай алады.
2. Акселерометрлер қалай жұмыс істейді? Пьезоэлектрлік принцип
Бірнеше физикалық принцип болғанымен, өнеркәсіптік машиналарда қолданылатын акселерометрлердің басым көпшілігі пьезоэлектрлік эффектігенегізделген. Жұмыс тізбегі қарапайым:
- Пьезоэлектрлік кристалл: Сенсордың ішінде шағын сейсмикалық масса piezoelectric элементіне бекітілген — әдетте PZT сияқты керамикаға немесе жоғары сапалы сенсорларда дәлдікпен кесілген кварц кристалына.
- Күш беру: Машина тербелген кезде корпус онымен бірге қозғалады. Инерция нәтижесінде ішкі масса бұл қозғалысқа қарсылық көрсетеді және кристалға күш түсіреді — Ньютонның екінші заңы бойынша бұл күш массаның үдеуге көбейтіндісіне тең.
- Сигнал генерациялау: Кернеу астындағы пьезоэлектрлік кристалл түсірілген күшке, демек үдеуге, тура пропорционал шағын электр заряды шығарады.
- Output: Ішкі электроника бұл зарядты өңдейді және деректер жинаушыға немесе бақылау жүйесіне кабель арқылы белгілі бір нүктедегі үдеудің аналогтық бейнесі ретінде жібереді.
Зарядты өңдеу тәсілі екі жалпы тұқымдасты анықтайды. charge-output сенсор шикі зарядты сыртқы зарядтарды күшейткіш (charge amplifier) құрылғыға береді және өте жоғары температураларды төзімді. Өнеркәсіпте әлдеқайда кең таралғаны — IEPE (or voltage-mode) түрі, ол күшейткішті сенсордың ішіне орнатады және қарапайым екіжілді кабель арқылы жақсы берілетін төмен импедансты кернеу шығарады. Ең берік конструкцияларда shear конструкциясы қолданылады, ол кристалды іргеге иілуден және жылулық өтпелі процестерден оқшаулайды.
3. Акселерометрлердің түрлері
Әртүрлі қолданбалар әртүрлі датчиктерді талап етеді, олардың әрқайсысының өзіндік артықшылықтары бар.
Жалпы мақсатты акселерометрлер
Бұлар өнеркәсіптік мониторингтің негізгі жұмыс аттары. Олар әдетте sensitivity 100 мВ/г сезімталдықты және сорғылар, электр қозғалтқыштары мен желдеткіштер сияқты жиі кездесетін машиналарға сәйкес жиілік диапазонын ұсынады — шамамен 2 Гц-тен 10 кГц-ке дейін.
MEMS акселерометрлер
Микро-электромеханикалық жүйелер (MEMS) акселерометрлері кремний негізді, өте кішкентай, аз қуатты және үнемді. Тарихи тұрғыдан пьезоэлектрлік түрлерге қарағанда сезімталдығы төменірек болғанымен, қазіргі заманғы MEMS құрылғылары жылдам жетілдірілуде және портативтік электрониканы, автомобиль жүйелерін, сымсыз мониторинг түйіндерді және бюджеттік техникалық жай-күйді бақылау жүйелерін жабдықтауда кеңінен қолданылады.
Пьезорезистивті акселерометрлер
Соққы сынақтары мен төмен жиілікті қозғалысты өлшеуге арналған бұл датчиктер 0 Гц-ке (тұрақты ток үдеуіне) дейін жауап береді, бұл оларды центрифугадағы тұрақты үдеуді немесе көліктің баяу тербелмелі қозғалысын өлшеу үшін пайдалы етеді.
Жоғары жиілікті акселерометрлер
Тісті берілістер мен мойынтіректердің ерте зақымдану сияқты жоғары жиілікті оқиғаларды анықтауға арналған бұл датчиктер кішірек сейсмикалық масса мен жоғарырақ резонанстық жиілікті пайдаланады, бұл 20 кГц және одан жоғары диапазонда дәл өлшеуге мүмкіндік береді — мұндай конвертті анализы and the соқ импульсінің әдісі live.
4. Негізгі техникалық сипаттамалар және таңдау
Акселерометрді таңдау кезінде инженерлер бірнеше параметрді ескереді:
- Сезімталдық (мВ/г): Сезімталдық жоғары болса, шығыс сигналы күштірек болады және төмен деңгейлі тербелісті анықтауға жақсырақ жағдай туады; 100 мВ/г — өнеркәсіптік стандарт.
- Жиілік сипаттамасы: Датчик дәл оқитын жолақ. Ол машинаның күтілетін істемеу жиілігі жиілік диапазонын қамтуы тиіс, датчиктің өз табиғи (резонанстық) жиілік.
- Температуралық диапазон: Датчик орнатылатын беттің температурасына төтеп бере алуы тиіс; температура датчигі көбінесе біріктірілген бақылау үшін бірге орналасады.
- Бекіту әдісі: Сенсордың бекіту тәсілі — шпилька, желім немесе магнит — жоғары жиілік дәлдігіне айтарлықтай әсер етеді. Шпилькамен бекіту ISO 5348 ең жақсы байланысты және ең кең пайдаланылатын жолақ енін қамтамасыз етеді; маршруттық жұмыс үшін магнит ыңғайлы, бірақ жоғарғы жиілік шегін төмендетеді. Нашар mounting жалған орнату резонансы тудыруы мүмкін, ол машинаның ақаулығы ретінде көрінеді.
Белгілі бір бекіту тәсілінің жолақ ені жоғалтуын бағалауға болады Акселерометрдің орналасу резонансы калькулятору белгілі бір бекіту схемасын таңдамас бұрын.
5. Техникалық жай-күйді бақылаудағы қолданбалар
Акселерометрлер дерлік барлық vibration analysis тапсырмаларының негізін құрайды, соның ішінде:
- Болжамды техникалық қызмет көрсету бағдарламалары: машинаның техникалық жай-күйін бақылау және ақауларды болжау үшін route бойынша жүйелі деректер жинау.
- Ақау диагностикасы: теңгерімсіздікті, дұрыс орнатпауды анықтау, looseness and bearing wear from the вибрация спектрін.
- Қабылдау тестілеуі: жаңа немесе жөнделген машиналардың вибрация нормативтеріне, мысалы, ISO 20816 (ISO 10816-ге біліктіліңіздің қазіргі ұрпағы).
- Модальды талдау: studying the табиғи жиіліктерін and mode shapes конструкцияның.
Өрістегі балансировка осы жұмыстардың ең талап етілетіндерінің бірі болып табылады, өйткені ол бір айналым кезіндегі вибрацияның амплитудасын да and the phase қажет етеді. Портативті екіканалды аспап, мысалы Балансет-1А екі акселерометрін пайдаланып, оларды tachometer импульсті оқиды және 1× амплитуда мен фазаны тікелей машинаның жұмыс жылдамдығындағы өз мойынтіректерінде өлшейді — шикі акселерометр сигналын ротор балансировкасын нысанда жүргізуге қажетті әсер коэффициенттеріне және түзету салмақтарына түрлендіреді.
