Разбирање на фотоелектричните сензори
A фотоелектричен сензор е оптички детекциски уред што комбинира извор на светлина — LED, ласер или инфрацрвен емитер — со фотодетектор за да ги детектира присуството, отсуството или положбата на некој објект или ознака преку пренос, рефлексија или прекин на светлината. При работа со ротирачки машини овие сензори најчесто дејствуваат како тахометри: тие детектираат обележје на вратилото еднаш по вртење за да ја измерат брзината, обезбедуваат тактен импулс еднаш по вртење што дава фаза референца за балансирање, и обезбедуваат keyphasor функционалност за системите за заштита на критични машини.
Нивната привлечност лежи во безконтактната работа, многу брзиот одѕив, имунитетот на магнетни полиња и способноста да детектираат нежелезни материјали. Таа комбинација ги прави сестрани алатки за мерење на брзина и положба кај практично секој тип ротирачка опрема — и основа на оптичките тахометри и ласерски тахометри што се користат во преносливите комплети за балансирање.
1. Режими на работа
Фотоелектричните сензори доаѓаат во три сензорски распореди, кои се разликуваат по тоа каде се сместени емитерот и приемникот и како целта влијае врз патеката на светлината.
Пробивна светлина (спротивставен режим)
Изворот на светлина и приемникот се сместени во одвоени куќишта свртени едно кон друго, а детекцијата настанува кога целта го прекинува зракот што го преминува процепот. Опсегот е долг — можни се метри — а сигурноста е највисока од сите режими, бидејќи е најимун на нечистотија и на отклон во порамнувањето. Вообичаени примени се броење лопатки и детекција на објекти на транспортери.
Ретрорефлективен режим
Емитерот и приемникот делат едно куќиште, со рефлектор поставен спроти нив; целта се детектира кога ја прекинува патеката на рефлектираната светлина. Опсегот е умерен (неколку метри), а едностраната инсталација е погодна, што е соодветно за броење делови и детекција на поголеми објекти.
Дифузно рефлективен режим — вообичаениот избор за тахометрија
Повторно емитерот и приемникот делат едно куќиште, но овде сензорот ја чита светлината рефлектирана директно од површината на целта. Опсегот е краток — вообичаено 5–500 mm — а поставувањето е едноставна операција на насочи-и-детектирај. Ова е режимот што се користи за да се фати рефлектирачка лента за мерење на брзина и фаза, и принципот на кој работат ласерските тахометри.
2. Примени во мониторинг на вибрации
Во рамките на анализа на вибрации истиот сензор служи за неколку различни улоги:
- Мерење на брзина: со детектирање на рефлективна лента или обележје на вратилото еднаш по вртење и броење на импулсите, инструментот пресметува Вртежи/мин, ја следи брзината континуирано и ја потврдува за време на мерењата.
- Фазна референца: импулсот еднаш по вртење ја дефинира референтната точка од 0° што е критична за пресметките за балансирање, овозможувајќи мерења заклучени по фаза и синхронизирање следење на редослед.
- Функција на клучен фазор (keyphasor): постојано инсталиран фотоелектричен сензор може да служи како клучен фазор (keyphasor), детектирајќи ознака, жлеб или обележје на вратилото при секое вртење за да обезбеди фазна референца за близинска сонда системи — неопходни за мониторинг на турбомашини под API 670.
- Активирање на настан: импулсот може да активира прибирање податоци на одредена положба на вратилото, да активира стробоскоп за преглед на запрено движење, или на друг начин да ги синхронизира мерењата со вртењето.
3. Спецификации што се важни
Три параметри одредуваат дали еден сензор ќе работи во дадена инсталација.
- Време на одѕив: од микросекунди до милисекунди, мора да биде доволно брзо за најголемата измерена брзина. Вратило на 10.000 вртежи/мин ја поминува својата ознака на околу 167 Hz, па чист импулс бара одѕив под една милисекунда.
- Растојание на детекција: секој модел има минимално и максимално работно растојание што варира според рефлективноста на целта; сензорите во дифузен режим вообичаено работат на 50–300 mm.
- Извор на светлина: видлива црвена (630–670 nm) е лесна за насочување; инфрацрвена (850–950 nm) работи подобро при силна амбиентална светлина; а ласер дава тесно фокусиран зрак, подолг опсег и попрецизно активирање.
4. Инсталација и поставување
Сигурното активирање најмногу зависи од внимателното монтирање. Сензорот треба да биде насочен нормално на рефлективната површина за најсилен сигнал, поставен на растојанието што го налага неговата спецификација, монтиран цврсто за вибрациите да не можат да го поместат насочувањето, и заштитен од механичко оштетување. Самата цел е подеднакво важна: нанесете рефлективна лента на соодветно место на исчистена површина на вратилото, осигурете дека има точно една ознака по вртежот (втора рефлексивна ознака предизвикува двојно броење) и потврдете дека ознаката е сигурно прицврстена и нема да отпадне при вртење. На крај, порамнете го сензорот насочувајќи го кон ознаката, следете го LED-индикаторот на сензорот за стабилен сигнал, фиксирајте ја позицијата и тестирајте низ целосен вртеж за да потврдите сигурна детекција пред да се потпрете на отчитувањето.
5. Предности
Безконтактниот оптички принцип носи неколку предности:
- Без механички контакт: без триење или оптоварување на вратилото, без абење, безбедна работа подалеку од ротирачките делови и употреблив при секаква брзина.
- Независност од материјалот: работи подеднакво на железни и нежелезни метали, како и на пластика, композити и дрво — сè што му треба е оптички контраст.
- Брз, чист одѕив: погоден за апликации со голема брзина, произведувајќи чисти дигитални импулси со точно тајмирање.
6. Ограничувања
Истиот оптички принцип наметнува неколку ограничувања за кои вреди однапред да се планира:
- Чувствителност на околината: силната амбиентна светлина може да пречи, додека прашината и маслената магла на оптиката ги влошуваат перформансите, па леќата бара периодично чистење и може да бара заштитно куќиште во сурови средини.
- Порамнувањето е клучно: сензорот мора да го задржи насочувањето кон целта, а вибрациите или слегнувањето може да го поместат — уште една причина за стабилно монтирање.
- Зависност од целта: мора да постои рефлексивна ознака или објект, промените во рефлексивноста влијаат на отчитувањето, а лентата може да се одлепи со текот на времето.
Таму каде што постојаниот оптички приемник е непрактичен, инженерите често прибегнуваат кон неоптички алтернативи како што е сонда за близина (со вител-струи) што чита жлеб за клин, за што не е потребна лента и не е засегната од нечистотија или светлина.
7. Фотоелектрични сензори во практично балансирање на терен
На преносен инструмент, дифузно-рефлексивниот ласерски тахометар е стандардниот приемник на фаза токму затоа што не бара подготовка на вратилото освен лента со рефлексивна трака. Balanset-1A се испорачува токму со ваков оптички ласерски тахометар: тој се активира од мало парче рефлексивна лента, работи во широк опсег на растојание и го дава импулсот еднаш по вртеж што му е потребен на софтверот за да ги пресмета големината и аголот на секој корекциска тежина и да го верификува заостанат дебаланс по корекцијата. Накратко, брзиот одѕив на фотоелектричниот сензор, независноста од материјалот и безконтактната работа го прават идеален тахометар, надополнувајќи го акцелерометри во комплетен систем за следење на состојбата и балансирање.
