Forståelse av nærhetsprober (virvelstrømssensorer)

Definisjon: Hva er en nærhetssonde?

A nærhetssonde, også kjent som en virvelstrømssonde eller en forskyvningstransduser, er en berøringsfri sensor som måler avstanden (gapet) mellom probens spiss og et ledende mål, som vanligvis er en roterende aksel. I motsetning til akselerometre som er montert på maskinhuset og måler strukturell vibrasjon, er nærhetsprober montert gjennom lagerhuset og måler den faktiske bevegelsen til selve akselen i forhold til lageret. Dette gjør dem til den primære sensoren for å beskytte og overvåke kritiske høyhastighetsmaskiner med væskefilmlagre.

Komponentene i nærhetssondesystemet

Et komplett system for måle av nærhetssonde består av tre nøyaktig tilpassede komponenter:

1. Sonde: En gjenget sonde med en forseglet spiss som inneholder en trådspole. Denne er montert med et spesifikt mellomrom mellom den og skaftet.
2. Forlengelseskabel: En spesialkabel med en bestemt lengde som kobler proben til driveren. Lengden er en del av systemets elektroniske tuning.
3. Nærhetsleder / Sjåfør: En elektronisk modul som genererer et høyfrekvent radiofrekvenssignal (RF), sender det til sonden og demodulerer retursignalet for å produsere en spenningsutgang som er direkte proporsjonal med gapet.

Disse tre komponentene er kalibrert som et sett og kan ikke byttes ut med komponenter fra andre systemer.

Hvordan fungerer det? Virvelstrømsprinsippet

Proksimitoren sender et RF-signal til spolen i probespissen, som skaper et magnetfelt. Når proben bringes nær en ledende aksel, induserer dette feltet små sirkulerende strømmer, kjent som virvelstrømmer, på overflaten av akselen. Virvelstrømmene skaper sitt eget motstående magnetfelt, som detekteres av sonden. Styrken til dette motstående feltet er direkte proporsjonal med avstanden mellom sondespissen og akselen. Proximitoren måler disse endringene og sender ut en likespenning som representerer det gjennomsnittlige gapet og en vekselspenning som representerer akselens dynamiske vibrasjon.

Hva måler nærhetsprober?

Nærhetsprober gir en mengde informasjon om rotorens tilstand og dynamiske oppførsel:

• Radial vibrasjon: Ved å bruke et XY-par (to sonder montert 90° fra hverandre) måler de akselens vibrasjon i to dimensjoner, noe som gjør det mulig å opprette akselbane plottene.
• Aksial (skyve) posisjon: En sonde montert på enden av akselen måler dens aksiale bevegelse. Dette er avgjørende for å beskytte maskiner mot svikt i axiallageret.
• Akselens senterlinjeposisjon: DC-spenningskomponenten i signalet indikerer akselens gjennomsnittlige posisjon i lageret, som brukes til å overvåke lagerslitasje og endringer i justering.

– Rotasjonshastighet: En sonde som ser på et kilespor eller hakk på akselen kan fungere som et svært pålitelig turteller.

• Utløp: En langsom rullemåling som kvantifiserer de kombinerte mekaniske og elektriske ufullkommenhetene i akseloverflaten.

Fordeler og bruksområder

Nærhetsprober er standarden for å beskytte store, kritiske turbomaskiner av flere grunner:

• Ikke-kontakt: De berører ikke akselen, noe som gjør dem ideelle for høyhastighetsapplikasjoner.
• Måler akselbevegelse direkte: De ser hva akselen gjør inne i maskinen, noe som ofte er viktigere enn hva foringsrøret gjør.
• Frekvensrespons til 0 Hz (DC): De kan måle både dynamisk vibrasjon (AC) og gjennomsnittsposisjon (DC), noe akselerometre ikke kan.
• Høy pålitelighet: De er robuste, forseglede sensorer designet for tøffe industrielle miljøer.

De brukes nesten universelt på maskiner som store damp- og gassturbiner, sentrifugal- og aksialkompressorer, turbogeneratorer og store pumper og motorer utstyrt med hylse- eller lagringslager.

← Tilbake til hovedindeksen