Forstå hastighetstransdusere
Definisjon: Hva er en hastighetstransduser?
Hastighetstransduser (også kalt velometer, seismisk sensor eller bevegelig spolesensor) er en selvgenererende vibrasjon sensor som produserer en utgangsspenning direkte proporsjonal med vibrasjon hastighet uten å kreve ekstern strøm eller signalbehandling. Den fungerer på prinsipper for elektromagnetisk induksjon – en magnet som er opphengt i fjærer beveger seg i forhold til en spole når vibrasjon oppstår, og genererer spenning proporsjonal med den relative hastigheten mellom spole og magnet, som tilsvarer vibrasjonshastigheten.
Hastighetstransdusere var den dominerende vibrasjonssensoren fra 1950- og 1980-tallet og brukes fortsatt i permanente overvåkingsinstallasjoner og noen bærbare instrumenter. De har imidlertid i stor grad blitt erstattet av akselerometre i nye installasjoner på grunn av akselerometrenes mindre størrelse, bredere frekvensområde og høyere frekvenskapasitet som er nødvendig for å oppdage lagerdefekter.
Driftsprinsipp
Elektromagnetisk induksjon
- Permanentmagnet opphengt i fjærer inni spolen
- Vibrasjon beveger huset og spolen
- Magnetens treghet holder den relativt stasjonær (over resonans)
- Relativ bevegelse mellom spole og magnet
- Bevegelse induserer spenning i spolen (Faradays lov: V ∝ hastighet)
- Utgangsspenning direkte proporsjonal med vibrasjonshastigheten
Selvgenererende
- Ingen ekstern strøm kreves
- Passiv transduksjon
- Enkel tilkobling (to ledninger)
- Iboende feilsikker (ingen problemer med strømbrudd)
Kjennetegn
Frekvensrespons
- Lavfrekvensgrense: Naturfrekvens (vanligvis 8–15 Hz)
- Brukbart område: Over 2× naturlig frekvens (minimum 16–30 Hz)
- Høyfrekvensgrense: Vanligvis 1–2 kHz
- Flat respons: Bredt, flatt område i brukbart område
- Best for: 10–1000 Hz (generelle maskinfrekvenser)
Følsomhet
- Typisk: 10–500 mV per tomme/sek (400–20 000 mV per mm/s)
- Vanlig: 100 mV/in/s eller 4000 mV/mm/s
- Høyere følsomhet for applikasjoner med lav vibrasjon
- Lavere følsomhet for målinger med høy vibrasjon
Størrelse og vekt
- Relativt stor (50–100 mm lang, 25–40 mm diameter)
- Tung (typisk 100–500 gram)
- Mye større enn akselerometre
- Masse kan påvirke målinger på lette konstruksjoner
Fordeler
Direkte hastighetsutgang
- Måler vibrasjonshastighet direkte (ingen integrasjon nødvendig)
- Samsvarer med ISO-standardspesifikasjonen (RMS-hastighet)
- Enkel signalbehandling
- Naturlig for hastighetsbasert analyse
Selvgenererende
- Ingen strøm kreves
- Enkel totrådstilkobling
- Kan ikke svikte på grunn av strømbrudd
- Lavere systemkostnader (ingen strømforsyning nødvendig)
God lavfrekvent respons
- Kan brukes til 10–15 Hz (bedre enn mange akselerometre)
- Egnet for maskiner med lav hastighet (ned til ~600 o/min)
- Naturlig for applikasjoner som samsvarer med frekvensområdet
Ulemper
Begrenset høyfrekvent respons
- Vanligvis begrenset til maksimalt 1–2 kHz
- Kan ikke oppdage høyfrekvente lagerdefekter (5–20 kHz)
- Utilstrekkelig for konvoluttanalyse
- Hovedbegrensning vs. akselerometre
Størrelse og vekt
- Store, tunge sensorer
- Vanskelig å montere på små maskiner
- Massebelastning påvirker lette konstruksjoner
- Mindre bærbare enn akselerometre
Skjørhet
- Innvendige fjærer og bevegelig magnet kan bli skadet av støt
- Følsom for håndtering av overgrep
- Kan bli skadet ved fall
- Mer vedlikehold enn solid-state akselerometre
Temperaturbegrensninger
- Magnetstyrken avtar med temperaturen
- Vanligvis begrenset til 120 °C
- Mindre kapasitet enn akselerometre i lademodus
Hvor fortsatt brukt
Eldre permanente installasjoner
- Eldre turbomaskineriovervåkingssystemer
- Naturalytelser for eksisterende installasjoner
- Opprettholder kompatibilitet med eksisterende systemer
Lavfrekvente applikasjoner
- Utstyr med svært lav hastighet (< 300 o/min)
- Der frekvensområdet 10–1000 Hz er tilstrekkelig
- Enkel hastighetsovervåking uten behov for høye frekvenser
Spesifikke krav
- Der det er behov for selvgenererende fordeler
- Krav til egensikkerhet (ingen strøm)
- Direkte hastighetsutgang foretrukket
Montering
Metoder
- Boltmontering til gjengede hull (vanligst)
- Brakettmontering med adapterplater
- Magnetisk montering (hvis overflaten, magneten og sensoren ikke er for tung)
Hensyn
- Stiv montering er viktig (sensortung)
- Fest godt for å forhindre vibrasjon i sensoren
- Kontroller at monteringsflaten er flat og ren
- Kabelavlastning for å forhindre trekking
Moderne alternativer
Hvorfor akselerometre foretrekkes
- Mye mindre og lettere
- Bredt frekvensområde (0,5 Hz – 50 kHz)
- Bedre for deteksjon av lagerfeil
- Mer robust
- Lavere kostnad
- Bransjetrend mot akselerometre
Integrasjon som alternativ
- Mål akselerasjon, integrer til hastighet
- Oppnår hastighetsmåling med fordeler fra akselerometer
- Moderne instrumenter gjør integrasjon transparent
Kalibrering og vedlikehold
Kalibrering
- Kalibrering av ristebord
- Bekreft følsomhet (mV/in/s eller mV/mm/s)
- Sjekk frekvensresponsen
- Årlig kalibrering typisk for kritiske applikasjoner
Vedlikehold
- Håndter forsiktig (unngå fall og støt)
- Sjekk kabelens tilstand
- Bekreft monteringssikkerheten
- Test utgangen med jevne mellomrom
- Bytt ut hvis følsomhet eller respons endres
Hastighetstransdusere, selv om de er i tilbakegang i nye installasjoner, er fortsatt viktige sensorer i eksisterende permanente overvåkingssystemer og visse lavfrekvente applikasjoner. Å forstå deres drift, fordeler og begrensninger er nødvendig for å vedlikeholde eldre systemer og ta informerte beslutninger om valg av sensor når hastighetstransdusere fortsatt kan være det optimale valget for spesifikke lavfrekvente, selvdrevne eller kompatibilitetskrav.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 