Inzicht in nabijheidssondes (wervelstroomsensoren)

Definitie: Wat is een nabijheidssonde?

A nabijheidssonde, ook wel bekend als een wervelstroomsonde of een verplaatsingstransducer, is een contactloze sensor die de afstand (opening) meet tussen de punt van de sonde en een geleidend doel, meestal een roterende as. In tegenstelling tot versnellingsmeters die op de machinebehuizing worden gemonteerd en structurele trillingen meten, worden nabijheidssondes door de lagerbehuizing heen gemonteerd en meten ze de werkelijke beweging van de as zelf ten opzichte van het lager. Dit maakt ze de primaire sensor voor het beschermen en bewaken van kritische, sneldraaiende machines met vloeistoffilmlagers.

De componenten van het nabijheidssondesysteem

Een compleet nabijheidssondemeetsysteem bestaat uit drie nauwkeurig op elkaar afgestemde componenten:

1. Doorvragen: Een sonde met schroefdraad en een afgedichte punt met daarin een draadspiraal. Deze is met een specifieke opening tussen de sonde en de schacht gemonteerd.
2. Verlengkabel: Een speciale kabel met een specifieke lengte die de sonde met de driver verbindt. De lengte ervan is onderdeel van de elektronische afstemming van het systeem.
3. Proximitor / Bestuurder: Een elektronische module die een hoogfrequent radiofrequentiesignaal (RF) genereert, dit naar de sonde stuurt en het retoursignaal demoduleert om een spanningsuitgang te produceren die recht evenredig is met de opening.

Deze drie componenten zijn gekalibreerd als set en zijn niet uitwisselbaar met componenten uit andere systemen.

Hoe werkt het? Het wervelstroomprincipe

De proximitor stuurt een RF-signaal naar de spoel in de punt van de probe, waardoor een magnetisch veld ontstaat. Wanneer de probe in de buurt van een geleidende schacht wordt gebracht, induceert dit veld kleine circulerende stromen, ook wel bekend als wervelstromen, op het oppervlak van de schacht. De wervelstromen creëren hun eigen tegengestelde magnetische veld, dat door de sonde wordt gedetecteerd. De sterkte van dit tegengestelde veld is recht evenredig met de afstand tussen de sondepunt en de schacht. De proximitor meet deze veranderingen en geeft een gelijkspanning af die de gemiddelde afstand weergeeft en een wisselspanning die de dynamische trilling van de schacht weergeeft.

Wat meten nabijheidsprobes?

Nabijheidssondes verschaffen een schat aan informatie over de gezondheid en het dynamische gedrag van de rotor:

• Radiale trillingen: Door gebruik te maken van een XY-paar (twee probes die 90° uit elkaar zijn gemonteerd) meten ze de trillingen van de as in twee dimensies, waardoor het mogelijk wordt om schachtbaan percelen.
• Axiale (stuwkracht) positie: Een sonde aan het uiteinde van de as meet de axiale beweging. Dit is cruciaal om machines te beschermen tegen lagerschade aan de axiaallagers.
• Positie van de middenlijn van de schacht: Het gelijkspanningscomponent van het signaal geeft de gemiddelde positie van de as in het lager aan, wat wordt gebruikt om lagerslijtage en veranderingen in de uitlijning te bewaken.

– Rotatiesnelheid: Een sonde die naar een gleuf of inkeping op de as kijkt, kan dienen als een zeer betrouwbare toerenteller.

• Uitloop: Een langzame rolmeting die de gecombineerde mechanische en elektrische onvolkomenheden van het schachtoppervlak kwantificeert.

Voordelen en toepassingen

Nabijheidssondes zijn de standaard voor het beschermen van grote, kritische turbomachines, en wel om verschillende redenen:

• Contactloos: Ze raken de as niet, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen met hoge snelheid.
• Meet de asbeweging direct: Ze zien wat de as in de machine doet, wat vaak belangrijker is dan wat de behuizing doet.
• Frequentierespons tot 0 Hz (DC): Ze kunnen zowel de dynamische trillingen (AC) als de gemiddelde positie (DC) meten, iets wat accelerometers niet kunnen.
• Hoge betrouwbaarheid: Het zijn robuuste, afgedichte sensoren die ontworpen zijn voor zware industriële omgevingen.

Ze worden vrijwel universeel gebruikt in machines als grote stoom- en gasturbines, centrifugaal- en axiale compressoren, turbogeneratoren en grote pompen en motoren die zijn uitgerust met glij- of glijlagers.

← Terug naar hoofdindex