Przetworniki: czujniki analizy drgań

Definicja: Czym jest przetwornik?

W kontekście analizy drgań, transduktor to urządzenie, które przetwarza fizyczny ruch mechaniczny (wibracje) na proporcjonalny sygnał elektryczny. Ten sygnał elektryczny może być następnie przetwarzany, mierzony i analizowany przez kolektor danych lub system monitorujący. Przetworniki są głównymi czujnikami i pierwszym ogniwem w łańcuchu pomiarowym; bez niezawodnego przetwornika nie jest możliwa miarodajna analiza. Wybór przetwornika to kluczowa decyzja, która zależy od typu maszyny, jej prędkości oraz konkretnych monitorowanych usterek.

Trzy główne typy przetworników drgań

Istnieją trzy główne typy przetworników stosowanych w monitorowaniu maszyn przemysłowych. Każdy z nich mierzy inny parametr fizyczny drgań.

1. Akcelerometr (mierzy przyspieszenie)

The akcelerometr jest zdecydowanie najpopularniejszym i najbardziej wszechstronnym przetwornikiem drgań. Mierzy przyspieszenie konstrukcji, na której jest zamontowany.

• Zasada: Większość przemysłowych akcelerometrów jest piezoelektryczna i wykorzystuje kryształ, który generuje napięcie, gdy jest obciążany przez wewnętrzną masę.
• Mocne strony: Mają niezwykle szeroki zakres częstotliwości, są bardzo wytrzymałe, dostępne w wielu różnych wersjach i mogą być stosowane w niemal każdym typie maszyn. Są szczególnie doskonałe do wykrywania zdarzeń o wysokiej częstotliwości.
• Główne zastosowanie: Monitorowanie maszyn ogólnego przeznaczenia, od maszyn wolnoobrotowych po turbosprężarki o bardzo dużej prędkości. Są to czujniki do wykrywania usterek o wysokiej częstotliwości, takich jak wady łożysk i przekładni.

2. Przetwornik prędkości (mierzy prędkość)

A przetwornik prędkości jest czujnikiem elektrodynamicznym bezpośrednio mierzącym prędkość drgań.

• Zasada: Działa jak mikrofon, z cewką z drutu zawieszoną w polu magnetycznym. Gdy obudowa wibruje, względny ruch między cewką a magnesem generuje napięcie proporcjonalne do prędkości.
• Mocne strony: Generują silny, niskoszumowy sygnał w paśmie średnich częstotliwości (od ok. 10 Hz do 1000 Hz), gdzie występują najczęstsze usterki, takie jak asymetria i rozbieżność. Nie wymagają zewnętrznego zasilania.
• Słabości: Są one bardziej delikatne niż akcelerometry, mają ograniczony zakres częstotliwości i są wrażliwe na pola magnetyczne oraz orientację montażu. Zostały w dużej mierze zastąpione akcelerometrami z integracją elektroniczną do obliczania prędkości.
• Główne zastosowanie: Historycznie używany do ogólnego monitorowania maszyn, zanim upowszechniły się solidne akcelerometry. Nadal czasami używany do stałego monitorowania w zakresie średnich częstotliwości.

3. Sonda zbliżeniowa (mierzy przemieszczenie)

The sonda zbliżeniowa (lub sonda prądów wirowych) jest bezkontaktowym przetwornikiem mierzącym przemieszczenie obracającego się wału.

• Zasada: Urządzenie wykorzystuje pole elektromagnetyczne do indukowania i pomiaru prądów wirowych na powierzchni wału, co pozwala na zmierzenie szczeliny między końcówką sondy a wałem.
• Mocne strony: Mierzy rzeczywisty ruch samego wału, a nie obudowy maszyny. Działa bezkontaktowo, a jego pomiar sięga do 0 Hz (prąd stały), co pozwala na pomiar zarówno średniego położenia wału, jak i jego drgań.
• Główne zastosowanie: Niezbędny do ochrony i monitorowania krytycznych, wysokoobrotowych turbomaszyn z łożyskami ślizgowymi, takich jak turbiny i sprężarki. Służy do analizy zjawisk takich jak: orbity wałów i położenie linii środkowej.

Wybór odpowiedniego przetwornika

Wybór przetwornika jest kluczowym krokiem w konfiguracji programu monitorowania. Ogólna zasada brzmi: należy wybrać przetwornik o największej czułości w zakresie częstotliwości przewidywanych usterek:

• Użycie sondy zbliżeniowe do ruchu wału w maszynach z łożyskami płynnymi.
• Użycie akcelerometry Do wszystkiego innego, ponieważ są najbardziej wszechstronne. Sygnał można zintegrować z prędkością w celu analizy błędów o średniej częstotliwości lub wykorzystać bezpośrednio jako przyspieszenie w przypadku błędów o wysokiej częstotliwości.

← Powrót do indeksu głównego