Претворувачи: Сензорите на вибрациската анализа
Во анализа на вибрации, претворувач е уред што го претвора физичкото, механичко движење — вибрации — во пропорционален електричен сигнал што собирач на податоци или систем за мониторинг може да го обработи, измери и анализира. Претворувачите се примарните сензори и првата алка во мерниот синџир; без сигурен претворувач не е можна никаква значајна анализа. Изборот на вистинскиот е критична одлука што зависи од типот на машината, нејзината работна брзина и специфичните дефекти што се следат — бидејќи секој тип претворувач природно е чувствителен на различен дел од вибрациската слика.
1. Мерниот синџир и трите параметри
Вибрацијата може да се опише со која било од три поврзани величини, а тоа која од нив мери еден претворувач одредува каде тој се истакнува. Поместување доминира при ниски фреквенции и ги одразува грубите движења; брзина е најурамнотежената мерка низ средниот опсег каде што живеат повеќето вообичаени дефекти; и забрзување ги нагласува високофреквентните настани што сигнализираат рано оштетување на лежиштата и запчаниците. Трите се поврзани математички — интеграција го претвора сигналот на забрзувањето во брзина, и повторно во поместување — поради што еден единствен сензор може, со електроника, да служи повеќе улоги. Каков и да е параметарот, претворувачот го храни остатокот од синџирот: кондиционирање на сигналот, дигитализација и конечно анализаторот.
2. Трите главни типа вибрациски претворувачи
Три главни типа претворувачи се користат во индустрискиот мониторинг на машини, при што секој мери различен физички параметар на вибрацијата.
Акселерометарот (мери забрзување)
акцелерометар е далеку најчестиот и најсестраниот вибрациски претворувач, што го мери забрзувањето на структурата на која е монтиран.
- Принцип: повеќето индустриски единици се пиезоелектричен, користејќи кристал што генерира полнеж кога е напрегнат од внатрешна сеизмичка маса.
- Предности: екстремно широк фреквенциски опсег, голема робусност, многу достапни изведби и погодност за речиси секоја машина. Тие се особено одлични во откривањето на високофреквентни настани.
- Примарна употреба: мониторинг на машини за општа намена, од нискобрзински машини до многу високобрзински турбомашини, и незаменлив сензор за високофреквентни дефекти како што се лежиште и дефекти на запчениците.
Претворувачот на брзина (мери брзина)
A брзински претворувач е електродинамички сензор што директно ја мери вибрациската брзина.
- Принцип: работи како микрофон — калем од жица е закачен во магнетно поле, и додека куќиштето вибрира, релативното движење меѓу калемот и магнетот генерира напон пропорционален на брзината.
- Предности: силен сигнал со мал шум низ средниот фреквенциски опсег (приближно од 10 Hz до 1.000 Hz), токму таму каде што се појавуваат вообичаените дефекти како дебаланс и неосовиненост и нема потреба од надворешно напојување.
- Слабости: покревок од акселерометарот, со ограничен фреквенциски опсег и чувствителност на магнетни полиња и на ориентацијата на монтирање. Класичната самогенерирачка изведба со калем и магнет — велометар — во голема мера е заменета со акселерометри со електронска интеграција.
- Примарна употреба: историски работниот коњ за општ мониторинг пред робусните акселерометри да станат вообичаени, а сè уште понекогаш се избира за трајни инсталации во средниот фреквенциски опсег.
Приближната сонда (мери поместување)
безконтактна сонда, или сонда за вртложни струи, е безконтактен претворувач што го мери поместувањето на вртлив вратил.
- Принцип: користи електромагнетно поле за да индуцира и измери виорни струи во површината на вратилот, детектирајќи го процепот меѓу врвот на сондата и вратилот.
- Предности: го мери реалното движење на самиот вратил наместо на куќиштето, безконтактно е, а неговиот одѕив достигнува до 0 Hz (DC), така што ја зафаќа просечната положба на вратилот како и неговата вибрација.
- Примарна употреба: суштинска за заштита и мониторинг на критични, високобрзински турбомашини на лежишта со флуиден филм лизгачки лежишта — турбини и компресори — и за анализа на орбита на вратилото и положбата на средишната линија.
3. Избор на вистинскиот претворувач
Изборот на претворувач е критичен чекор во поставувањето на секоја програма за мониторинг. Општото правило е да се избере сензорот што е најчувствителен во фреквенцискиот опсег на очекуваните дефекти:
- Употреба сонди за близина за движење на вратилот кај машини со лежишта со флуиден филм, каде што вратилот може значително да се движи внатре во релативно неподвижно куќиште.
- Употреба акцелерометри за речиси сè друго, бидејќи се најсестрани; сигналот може да се интегрира во брзина за среднофреквентни дефекти или да се користи директно како забрзување за високофреквентни дефекти.
Два практични фактори го дополнуваат изборот. чувствителност на претворувачот мора да одговара на очекуваната амплитуда на вибрациите — премалку и малите дефекти се губат во шумот, премногу и силните сигнали се сечат — а неговиот употреблив фреквенција опсег мора да ги опфати фреквенциите на дефектите од интерес. Пиезоелектричните сензори со излез на полнеж дополнително бараат соодветен полначки засилувач во синџирот.
4. Претворувачите во теренско балансирање и дијагностика
Кај преносен инструмент претворувачот е компонентата од која зависи сè друго. Двоканален теренски анализатор како што е Balanset-1A спарува два аналогни MEMS акселерометри со оптички тахометар за фазна референца, зафаќајќи синхронизирана амплитуда и фаза кај секое лежиште додека машината работи во сопствените потпори при работна брзина. Токму тој синџир базиран на акселерометри му овозможува на инструментот да пресмета корекциски тегови за балансирање во една и во две рамнини и да спроведе рутинска мониторинг на вибрации — јасна илустрација на општиот принцип дека акселерометарот е стандардниот претворувач за огромното мнозинство работи со ротирачки машини, при што приближната сонда и сеизмички претворувач се резервирани за случаите за кои нивната физика најмногу одговара.
