Kas ir akselerometrs? Vibrāciju analīzes ceļvedis
An akselerometrs ir devējs (vai sensors), kas pārveido mehāniskās kustības - konkrēti paātrinājums ko rada vibrācija vai trieciens - proporcionālā elektriskā signālā. Tas ir līdz šim visplašāk izmantotais sensors. prognozējošā apkope un stāvokļa uzraudzība. Mērot, cik ātri mainās mašīnas punkta ātrums, akselerometrs sniedz neapstrādātus datus, kas analītiķiem ļauj diagnosticēt dažādus mehāniskus un elektriskus defektus - sākot no... gultņu defekti uz nelīdzsvarotība un vārpstu nesakritība.
1. Definīcija: Vibrāciju mērījumu būtība
Paātrinājums ir dabisks lielums, ko mērīt rotējošām mašīnām, jo dinamiskie spēki, kas bojā mašīnu - centrbēdzes spēks, ko rada smags punkts, trieciens, ko rada izsprāgusi gultņa riteņu riteņa, - palielinās līdz ar paātrinājumu. Akcelerometrs reaģē tieši uz šiem spēkiem, tāpēc tas ir gandrīz katras modernas iekārtas pamatā. vibrācijas analizators un datu vācējs.
Viena no akselerometra praktiskajām priekšrocībām ir tā, ka tā paātrinājuma signālu var elektroniski integrēts vienreiz, lai dotu ātrums (mm/s) un divreiz, lai iegūtu pārvietojums (µm). Tādējādi viens labi uzstādīts sensors aptver visas trīs klasiskās vibrācijas vienības, ļaujot analītiķim izvēlēties to, kas vislabāk atklāj konkrēto defektu.
2. Kā darbojas akselerometri? Pjezoelektriskais princips
Lai gan pastāv vairāki fizikālie principi, lielākā daļa rūpnieciskajās iekārtās izmantoto akselerometru ir balstīti uz. pjezoelektriskais efekts. Darba secība ir vienkārša:
- Pjezoelektriskais kristāls: Sensora iekšpusē neliela seismiskā masa ir piestiprināta pie pjezoelektriskais elements - parasti tas ir keramika, piemēram, PZT, vai augstākās kvalitātes sensoros - precīzi griezts kvarca kristāls.
- Spēka pielietošana: Mašīnai vibrējot, korpuss pārvietojas līdzi. Iekšējā masa, pateicoties inercei, pretojas šai kustībai un iedarbojas uz kristālu ar spēku, kas saskaņā ar otro Ņūtona likumu ir vienāds ar masas reizinājumu ar paātrinājumu.
- Signāla ģenerēšana: Saspringts pjezoelektriskais kristāls rada nelielu elektrisko lādiņu, kas ir tieši proporcionāls pieliktajam spēkam un līdz ar to arī paātrinājumam.
- Izvades rezultāts: Iekšējā elektronika kondicionē šo lādiņu un nodod to pa kabeli uz datu savācēju vai monitoringa sistēmu kā analogu paātrinājuma attēlojumu attiecīgajā punktā.
Tas, kā šī maksa tiek nosacīta, nosaka divas kopīgas ģimenes. A uzlādes-izvades sensors piegādā neapstrādātu lādiņu ārējam lādiņa pastiprinātājs un panes ļoti augstu temperatūru. Rūpniecībā daudz izplatītāka ir IEPE (vai spriegumrežīms) tips, kurā pastiprinātājs ir iebūvēts sensorā un kurš izvada zemas pretestības spriegumu, kas labi izplatās pa parastu divu vadu kabeli. Visizturīgākās konstrukcijas izmanto šķēres konstrukcija, kas izolē kristālu no pamatnes lieces un termiskiem pārejas procesiem.
3. Akselerometru veidi
Dažādiem lietojumiem ir nepieciešami dažādi sensori, un katram no tiem ir savas stiprās puses.
Vispārējas nozīmes akselerometri
Tie ir rūpnieciskā monitoringa darba zirgi. Tie parasti piedāvā jutīgums 100 mV/g un frekvenču diapazons, kas piemērots visbiežāk sastopamajām iekārtām, piemēram, sūkņiem, motoriem un ventilatoriem - aptuveni no 2 Hz līdz 10 kHz.
MEMS akselerometri
Mikroelektromehānisko sistēmu (MEMS) akselerometri ir uz silīcija bāzes, ļoti mazi, maza enerģijas patēriņa un izmaksu ziņā efektīvi. Vēsturiski tie ir mazāk jutīgi nekā pjezoelektriskie tipi, taču mūsdienu MEMS ierīces strauji pilnveidojas un ir plaši izplatītas pārnēsājamās elektronikas un automobiļu sistēmās, bezvadu uzraudzība mezgliem un lētākām stāvokļa monitoringa iekārtām.
Pjezoresistīvie akselerometri
Šos sensorus izmanto triecienu testēšanai un zemas frekvences kustībai, un tie reaģē līdz pat 0 Hz (līdzstrāvas paātrinājums), tāpēc tie ir noderīgi vienmērīga paātrinājuma mērīšanai centrifūgā vai transportlīdzekļa lēnai kustībai.
Augstas frekvences akselerometri
Šie sensori, kas paredzēti, lai fiksētu augstfrekvences notikumus, piemēram, agrīnās zvejas rīku un gultņu bojājumus, izmanto mazāku seismisko masu un augstāku rezonanses frekvenci, kas ļauj veikt precīzus mērījumus līdz 20 kHz un vairāk - diapazonā, kurā tiek izmantotas tādas metodes kā, piemēram, "Pēteris". aploksnes analīze un impulsu metode dzīvot.
4. Galvenās specifikācijas un izvēle
Izvēloties akselerometru, inženieri izvērtē vairākus parametrus:
- Jutība (mV/g): Augstāka jutība nodrošina spēcīgāku izejas signālu, kas ir labāks zema līmeņa vibrāciju izšķiršanai; 100 mV/g ir parastais rūpnieciskais standarts.
- Frekvences diapazons: Diapazons, kurā sensors nolasa precīzi. Tai jāaptver paredzamais kļūmju frekvences iekārtas, ar pietiekamu rezervi zem sensora paša dabiskā (rezonanses) frekvence.
- Temperatūras diapazons: Sensoram ir jāiztur virsmas temperatūra, kurā tas ir uzstādīts. temperatūras sensors bieži vien ir izvietots kopā, lai veiktu kombinētu uzraudzību.
- Montāžas metode: Augstfrekvences precizitāti būtiski ietekmē tas, kā sensors tiek piestiprināts - ar tapu, līmi vai magnētu. Tapskrūves stiprinājums uz ISO 5348 nodrošina vislabāko savienošanu un visplašāko izmantojamo frekvenču joslas platumu; magnēts ir ērts maršruta darbam, bet pazemina augšējo frekvenču robežu. Slikts montāža var ieviest viltus balsta rezonanse kas maskējas kā mašīnas kļūme.
Varat novērtēt joslas platuma samazinājumu konkrētam pielikumam, izmantojot Akselerometra montāžas rezonanses kalkulators pirms montāžas shēmas izvēles.
5. Pielietojumi stāvokļa uzraudzībā
Akselerometri ir pamatā gandrīz katram vibrācijas analīze uzdevums, tostarp:
- Prognozējamās tehniskās apkopes programmas: ierastās datu vākšana par maršruts lai noteiktu mašīnu stāvokļa tendences un prognozētu kļūmes.
- Kļūdu diagnostika: precīzi noteikt nelīdzsvarotību, nesaskaņotību, vaļīgums un gultņu nodilums no vibrācijas spektrs.
- Pieņemšanas pārbaude: pārbaudot, vai jaunas vai remontētas mašīnas atbilst vibrācijas specifikācijām, piemēram. ISO 20816 (mūsdienu ISO 10816 pēctecis).
- Modālā analīze: pētot dabiskās frekvences un režīma formas struktūras.
Lauka balansēšana ir viens no sarežģītākajiem uzdevumiem, jo tam ir nepieciešama gan amplitūdas un . fāze vienreizējas vibrācijas. Pārnēsājams divkanālu instruments, piem. Balanset-1A ņem divus akselerometrus, bloķē tos uz tahometrs impulsu un mēra 1 × amplitūdu un fāzi tieši mašīnas gultņos pie darba ātruma, pārvēršot neapstrādāto akselerometra signālu ietekmes koeficientos un korekcijas atsvariņos, kas nepieciešami rotora līdzsvarošanai uz vietas.
