Greičio keitiklių supratimas
Apibrėžimas: Kas yra greičio keitiklis?
Greičio keitiklis (taip pat vadinamas velometras, seisminis jutiklis arba judančios ritės jutiklis) yra savaime generuojantis vibracija jutiklis, kuris sukuria išėjimo įtampą, tiesiogiai proporcingą vibracijai greitis nereikalaujant išorinio maitinimo ar signalo apdorojimo. Jis veikia elektromagnetinės indukcijos principais – ant spyruoklių pakabintas magnetas vibracijos metu juda ritės atžvilgiu, generuodamas įtampą, proporcingą santykiniam greičiui tarp ritės ir magneto, kuris lygus vibracijos greičiui.
Greičio keitikliai buvo dominuojantis vibracijos jutiklis nuo XX a. 6-ojo iki 9-ojo dešimtmečio ir vis dar naudojami nuolatiniuose stebėjimo įrenginiuose ir kai kuriuose nešiojamuosiuose prietaisuose. Tačiau juos iš esmės pakeitė akcelerometrai naujuose įrenginiuose dėl mažesnio akselerometrų dydžio, platesnio dažnių diapazono ir didesnio dažnio pajėgumo, reikalingo guolių defektams aptikti.
Veikimo principas
Elektromagnetinė indukcija
- Nuolatinis magnetas, pakabintas spyruoklėmis ritės viduje
- Vibracija judina korpusą ir ritę
- Magneto inercija išlaiko jį santykinai nejudantį (virš rezonanso)
- Santykinis judėjimas tarp ritės ir magneto
- Judėjimas indukuoja įtampą ritėje (Faradėjaus dėsnis: V ∝ greitis)
- Išėjimo įtampa tiesiogiai proporcinga vibracijos greičiui
Savaime generuojantis
- Nereikia išorinio maitinimo
- Pasyvus transdukcija
- Paprastas prijungimas (du laidai)
- Iš esmės saugus gedimams (nėra problemų dėl elektros energijos tiekimo sutrikimų)
Charakteristikos
Dažnio atsakas
- Žemo dažnio riba: Natūralus dažnis (paprastai 8–15 Hz)
- Naudojamas diapazonas: Virš 2 × natūralaus dažnio (mažiausiai 16–30 Hz)
- Aukšto dažnio riba: Paprastai 1–2 kHz
- Plokščias atsakas: Platus plokščias regionas tinkamame diapazone
- Geriausiai tinka: 10–1000 Hz (bendrieji mašinų dažniai)
Jautrumas
- Įprasta: 10–500 mV colyje/sek. (400–20 000 mV mm/sek.)
- Dažni: 100 mV/in/s arba 4000 mV/mm/s
- Didesnis jautrumas mažos vibracijos taikymams
- Mažesnis jautrumas matavimams esant didelei vibracijai
Dydis ir svoris
- Santykinai didelis (50–100 mm ilgio, 25–40 mm skersmens)
- Sunkus (įprastai 100–500 gramų)
- Daug didesnis nei akselerometrai
- Masė gali turėti įtakos matavimams ant lengvų konstrukcijų
Privalumai
Tiesioginis greičio išėjimas
- Tiesiogiai matuoja vibracijos greitį (integravimo nereikia)
- Atitinka ISO standartų specifikaciją (RMS greitis)
- Paprastas signalų apdorojimas
- Natūralu greičiui pagrįstai analizei
Savaime generuojantis
- Nereikia energijos
- Paprastas dviejų laidų prijungimas
- Negali sugesti dėl elektros energijos tiekimo sutrikimo
- Mažesnės sistemos sąnaudos (nereikia maitinimo šaltinio)
Geras žemų dažnių atsakas
- Naudojamas iki 10–15 Hz (geriau nei daugelis akselerometrų)
- Tinka lėtaeigėms mašinoms (iki ~600 aps./min.)
- Natūralu, kai taikymas atitinka dažnių diapazoną
Trūkumai
Ribotas aukšto dažnio atsakas
- Paprastai ribojamas iki 1–2 kHz
- Negali aptikti aukšto dažnio guolių defektų (5–20 kHz)
- Nepakanka apvalkalo analizei
- Pagrindinis apribojimas, palyginti su akselerometrais
Dydis ir svoris
- Dideli, sunkūs jutikliai
- Sunku montuoti ant mažų mašinų
- Masės apkrova veikia lengvas konstrukcijas
- Mažiau nešiojami nei akselerometrai
Trapumas
- Vidinės spyruoklės ir judantis magnetas gali būti pažeisti smūgio
- Jautrus smurto elgesiui
- Gali būti pažeistas numetus
- Daugiau priežiūros nei kietojo kūno akselerometrai
Temperatūros apribojimai
- Magneto stiprumas mažėja didėjant temperatūrai
- Paprastai ribojama iki 120 °C
- Mažiau galimybių nei įkrovimo režimo akselerometrai
Kur vis dar naudojama
Senosios nuolatinės instaliacijos
- Senesnės turbokompresorių stebėjimo sistemos
- Esamų įrenginių pakeitimas natūra
- Išlaiko suderinamumą su esamomis sistemomis
Žemo dažnio taikymas
- Labai mažo greičio įranga (< 300 aps./min.)
- Kai pakanka 10–1000 Hz dažnių diapazono
- Paprastas greičio stebėjimas be aukštų dažnių
Specifiniai reikalavimai
- Kur reikalingas savarankiškai generuojamas pranašumas
- Iš esmės saugūs reikalavimai (be maitinimo)
- Pageidaujama tiesioginio greičio išvestis
Montavimas
Metodai
- Smeigių tvirtinimas prie srieginių skylių (dažniausiai pasitaikantis)
- Laikiklio tvirtinimas su adapterio plokštelėmis
- Magnetinis tvirtinimas (jei paviršius magnetinis, o jutiklis nėra per sunkus)
Svarstymai
- Būtinas standus montavimas (jutiklis sunkus)
- Tvirtai pritvirtinkite, kad jutiklis nevibruotų
- Patikrinkite, ar tvirtinimo paviršius lygus ir švarus
- Kabelio įtempimo mažinimas, siekiant išvengti tempimo
Šiuolaikinės alternatyvos
Kodėl pirmenybė teikiama akselerometrams
- Daug mažesnis ir lengvesnis
- Platus dažnių diapazonas (0,5 Hz–50 kHz)
- Geriau tinka guolių defektų aptikimui
- Tvirtesnis
- Mažesnė kaina
- Pramonės tendencija link akselerometrų
Integracija kaip alternatyva
- Išmatuokite pagreitį, integruokite į greitį
- Pasiekia greičio matavimą su akselerometro privalumais
- Šiuolaikinės priemonės užtikrina integracijos skaidrumą
Kalibravimas ir priežiūra
Kalibravimas
- Kratytuvo stalo kalibravimas
- Patikrinkite jautrumą (mV/in/s arba mV/mm/s)
- Patikrinkite dažnio atsaką
- Metinis kalibravimas, būdingas kritinėms reikmėms
Priežiūra
- Elkitės atsargiai (venkite kritimų ir smūgių)
- Patikrinkite kabelio būklę
- Patikrinkite tvirtinimo saugumą
- Periodiškai tikrinkite išvestį
- Pakeiskite, jei pasikeičia jautrumas arba reakcija
Greičio keitikliai, nors ir mažėja naujose instaliacijose, išlieka svarbiais jutikliais esamose nuolatinėse stebėjimo sistemose ir tam tikrose žemo dažnio taikymo srityse. Suprasti jų veikimą, privalumus ir apribojimus yra būtina norint prižiūrėti senąsias sistemas ir priimti pagrįstus sprendimus dėl jutiklių pasirinkimo, kai greičio keitikliai vis dar gali būti optimalus pasirinkimas konkretiems žemo dažnio, autonominio maitinimo ar suderinamumo reikalavimams.