Zrozumienie sond prądów wirowych
Definicja: Czym jest sonda prądów wirowych?
Sonda prądów wirowych (nazywany również sonda zbliżeniowa, (bezkontaktowy czujnik przemieszczenia lub przetwornik prądów wirowych) to czujnik mierzący odległość (szczelinę) między końcówką sondy a przewodzącą powierzchnią docelową bez kontaktu fizycznego. wibracja Monitorowanie polega na montowaniu sond wiroprądowych w obudowach maszyn, skierowanych na obracające się wały, w celu bezpośredniego pomiaru promieniowego położenia wału i drgań, co pozwala na pomiary przemieszczenia w mikrometrach lub milach z odpowiedzią od prądu stałego do wysokiej częstotliwości.
Sondy wiroprądowe są standardem w stałym monitorowaniu drgań w newralgicznych turbomaszynach (turbinach parowych, turbinach gazowych, dużych sprężarkach, generatorach), ponieważ mierzą rzeczywisty ruch wału, a nie ruch obudowy łożyska, dostarczają informacji o położeniu absolutnym do monitorowania luzu i działają niezawodnie w trudnych warunkach (wysoka temperatura, zanieczyszczenie), w których czujniki stykowe uległyby awarii.
Zasada działania
Efekt prądów wirowych
- Wzbudzenie RF: Cewka sondy generuje pole RF o wysokiej częstotliwości (zwykle 1-2 MHz)
- Indukcja prądów wirowych: Pole RF indukuje prądy wirowe na przewodzącej powierzchni wału
- Interakcja terenowa: Prądy wirowe wytwarzają przeciwne pole magnetyczne
- Zmiana impedancji: Impedancja cewki sondy zmienia się wraz z odległością szczeliny
- Kondycjonowanie sygnału: Elektronika zamienia impedancję na napięcie stałe proporcjonalne do odstępu między cewkami
- Wyjście: Sygnał napięciowy reprezentujący odległość między wałem a sondą
Zależność między przerwą a napięciem
- Napięcie wyjściowe odwrotnie proporcjonalne do przerwy
- Bliższy wał → wyższe napięcie
- Dalszy wał → niższe napięcie
- Zakres liniowy zazwyczaj 0,5–2,0 mm (20–80 mil)
- Skalibrowany w µm/V lub mils/V
Główne zalety
Bezpośredni pomiar wału
- Mierzy rzeczywisty ruch wału, a nie obudowy łożyska
- Niezależny od sztywności łożyska ani konstrukcji montażowej
- Rzeczywiste drgania wirnika a drgania przenoszone
- Krytyczne dla analizy dynamiki wirnika
Odpowiedź prądu stałego na wysoką częstotliwość
- Pomiary od 0 Hz (pozycja statyczna) do 10+ kHz
- Rejestruje powolne toczenie, przejściowe zmiany i rezonanse
- Brak ograniczeń niskiej częstotliwości, takich jak akcelerometry
- Idealny do analizy rozruchu/wybiegu
Pozycja absolutna
- Zapewnia położenie wału względem linii środkowej łożyska
- Monitoruje odstępy do uszczelnień, labiryntów
- Wykrywa przesunięcia wirnika lub zużycie łożysk
- Funkcja zabezpieczająca (wyzwalanie przy nadmiernym przemieszczeniu)
Możliwość pracy w trudnych warunkach
- Bezkontaktowy (bez zużycia)
- Możliwość pracy w wysokich temperaturach (do 350°C)
- Nie dotyczy zanieczyszczeń na wale
- Niezawodny w przypadku mgły olejowej, pary i pyłu
Typowa instalacja
Pary sond XY
- Dwie sondy oddalone od siebie o 90° (poziomo i pionowo)
- Pomiar położenia wału w obu kierunkach
- Umożliwia analiza orbity
- Standardowa konfiguracja dla turbomaszyn
Sonda położenia osiowego
- Zamontowany czołowy koniec wału
- Pomiary położenia osiowego i drgania osiowe
- Monitoruje stan łożyska oporowego
- Chroni przed przesunięciem osiowym wirnika
Wymagania montażowe
- Sztywne mocowanie w obudowie łożyska lub korpusie
- Prostopadle do powierzchni wału
- Odpowiednie ustawienie odstępu (środek zakresu liniowego)
- Prowadzenie kabli i uziemienie zgodnie ze specyfikacją
Aplikacje
Systemy stałego monitoringu
- Maszyny turbosprężarkowe krytyczne (turbiny, sprężarki > 1000 KM)
- Ciągły monitoring z funkcjami alarmu i wyłączenia
- Systemy zgodne z API 670
- Sondy XY przy każdym łożysku plus sonda osiowa
Testowanie dynamiki wirnika
- Analiza rozruchu/wyłączania
- Prędkość krytyczna identyfikacja
- Analiza orbity dla zachowania wirnika
- Wykresy Bodego generacja
Rozwiązywanie problemów
- Pomiar rzeczywistych drgań wału w stosunku do obudowy łożyska
- Określ, czy problem dotyczy wirnika lub konstrukcji
- Ocena stanu łożyska na podstawie ruchu wału
- Weryfikacja uprawnień
Sondy wiroprądowe to złoty standard w pomiarze drgań wału w krytycznych maszynach obrotowych, zapewniając bezkontaktowy pomiar przemieszczenia z odpowiedzią stałoprądową i wysoką niezawodnością. Ich zdolność do pomiaru rzeczywistego ruchu wału, położenia bezwzględnego i pracy w trudnych warunkach sprawia, że są one niezbędne do monitorowania turbosprężarek, analizy dynamiki wirnika oraz systemów zabezpieczających w cennych maszynach obrotowych.