Transducers: de sensoren van trillingsanalyse
Definitie: Wat is een transducer?
In de context van trillingsanalyse is een omvormer Een transducer is een apparaat dat fysieke, mechanische beweging (trillingen) omzet in een proportioneel elektrisch signaal. Dit elektrische signaal kan vervolgens worden verwerkt, gemeten en geanalyseerd door een dataverzamelaar of monitoringsysteem. Transducers zijn de primaire sensoren en de allereerste schakel in de meetketen; zonder een betrouwbare transducer is geen zinvolle analyse mogelijk. De keuze van de transducer is een cruciale beslissing die afhangt van het type machine, de snelheid en de specifieke storingen die worden gemonitord.
De drie belangrijkste soorten trillingstransducers
Er zijn drie hoofdtypen transducers die worden gebruikt bij de bewaking van industriële machines. Elk type meet een andere fysieke trillingsparameter.
1. De accelerometer (meet de versnelling)
De versnellingsmeter is verreweg de meest gebruikte en veelzijdige trillingstransducer. Hij meet de versnelling van de constructie waarop hij gemonteerd is.
- Beginsel: De meeste industriële accelerometers zijn piëzo-elektrisch en maken gebruik van een kristal dat een spanning genereert wanneer er een interne massa op wordt uitgeoefend.
- Sterke punten: Ze hebben een extreem breed frequentiebereik, zijn zeer robuust, verkrijgbaar in vele verschillende uitvoeringen en kunnen op vrijwel elk type machine worden gebruikt. Ze zijn met name uitstekend geschikt voor het detecteren van hoogfrequente gebeurtenissen.
- Primair gebruik: Universele machinebewaking, van machines met een laag toerental tot zeer snelle turbomachines. Ze zijn dé sensor voor het detecteren van hoogfrequente storingen zoals lager- en tandwieldefecten.
2. De snelheidstransducer (meet de snelheid)
A snelheidstransducer is een elektrodynamische sensor die de trillingssnelheid rechtstreeks meet.
- Beginsel: Het werkt als een microfoon, met een spoel van draad die in een magnetisch veld hangt. Terwijl de behuizing trilt, genereert de relatieve beweging tussen de spoel en de magneet een spanning die evenredig is met de snelheid.
- Sterke punten: Ze produceren een sterk, ruisarm signaal in het middenfrequentiebereik (ongeveer 10 Hz tot 1000 Hz), waar de meest voorkomende fouten zoals onbalans en verkeerde uitlijning optreden. Ze hebben geen externe voeding nodig.
- Zwakke punten: Ze zijn kwetsbaarder dan accelerometers, hebben een beperkt frequentiebereik en zijn gevoelig voor magnetische velden en montagerichting. Ze zijn grotendeels vervangen door accelerometers in combinatie met elektronische integratie om de snelheid te berekenen.
- Primair gebruik: Historisch gebruikt voor algemene machinebewaking voordat robuuste accelerometers gangbaar werden. Wordt soms nog steeds gebruikt voor permanente bewaking in het middenfrequentiebereik.
3. De nabijheidssonde (meet de verplaatsing)
De nabijheidssonde (of wervelstroomprobe) is een contactloze transducer die de verplaatsing van een roterende as meet.
- Beginsel: Hierbij wordt gebruikgemaakt van een elektromagnetisch veld om wervelstromen op het oppervlak van de schacht op te wekken en te meten. Zo kan de afstand tussen de punt van de sonde en de schacht worden gemeten.
- Sterke punten: Het meet de daadwerkelijke beweging van de as zelf, niet van de machinebehuizing. Het is contactloos en de meting gaat tot 0 Hz (DC), waardoor zowel de gemiddelde positie als de trillingen van de as kunnen worden gemeten.
- Primair gebruik: Essentieel voor het beschermen en bewaken van kritische, sneldraaiende turbomachines met vloeistoffilmlagers, zoals turbines en compressoren. Het wordt gebruikt voor het analyseren van verschijnselen zoals schachtbanen en middenlijnpositie.
De juiste transducer kiezen
De keuze van een transducer is een cruciale stap bij het opzetten van een monitoringprogramma. De algemene regel is om de transducer te kiezen die het meest gevoelig is in het frequentiebereik van de verwachte storingen:
- Gebruik nabijheidssondes voor asbewegingen op machines met vloeistoffilmlagers.
- Gebruik versnellingsmeters Voor al het andere, omdat ze het meest veelzijdig zijn. Het signaal kan worden geïntegreerd met snelheid voor het analyseren van middenfrequente storingen of direct worden gebruikt als versnelling voor hoogfrequente storingen.