Zrozumienie sond zbliżeniowych (czujników prądów wirowych)

Definicja: Czym jest sonda zbliżeniowa?

A sonda zbliżeniowa, znany również jako sonda prądów wirowych lub przetwornik przemieszczenia, to czujnik bezkontaktowy mierzący odległość (szczelinę) między końcówką sondy a przewodzącym obiektem, którym zazwyczaj jest obracający się wał. W przeciwieństwie do akcelerometrów montowanych na obudowie maszyny i mierzących drgania konstrukcyjne, sondy zbliżeniowe są montowane przez obudowę łożyska i mierzą rzeczywisty ruch samego wału względem jego łożyska. To czyni je głównym czujnikiem do ochrony i monitorowania krytycznych, szybkoobrotowych maszyn z łożyskami z warstwą cieczy.

Komponenty systemu sondy zbliżeniowej

Kompletny system pomiaru sondą zbliżeniową składa się z trzech precyzyjnie dopasowanych komponentów:

1. Sonda: Sonda z gwintowanym korpusem i uszczelnioną końcówką, w której znajduje się zwój drutu. Jest ona zamontowana z zachowaniem określonej szczeliny między nią a trzonem.
2. Przewód przedłużający: Specjalistyczny kabel o określonej długości, który łączy sondę ze sterownikiem. Jego długość jest częścią elektronicznego dostrajania systemu.
3. Proximitor / Driver: Moduł elektroniczny generujący sygnał radiowy (RF) o wysokiej częstotliwości, wysyłający go do sondy i demodulujący sygnał powrotny w celu wytworzenia napięcia wyjściowego wprost proporcjonalnego do odstępu.

Te trzy komponenty są skalibrowane jako zestaw i nie można ich zamieniać z komponentami z innych systemów.

Jak to działa? Zasada prądów wirowych

Proximitor wysyła sygnał RF do cewki w końcówce sondy, co wytwarza pole magnetyczne. Gdy sonda znajdzie się w pobliżu przewodzącego wału, pole to indukuje niewielkie prądy krążące, znane jako prądy wirowe, na powierzchni wału. Prądy wirowe wytwarzają własne, przeciwstawne pole magnetyczne, które jest wykrywane przez sondę. Siła tego przeciwstawnego pola jest wprost proporcjonalna do odległości między końcówką sondy a wałem. Proximitor mierzy te zmiany i generuje napięcie stałe, które reprezentuje średnią szczelinę, oraz napięcie przemienne, które reprezentuje dynamiczne drgania wału.

Co mierzą sondy zbliżeniowe?

Sondy zbliżeniowe dostarczają wielu informacji o stanie technicznym i zachowaniu dynamicznym wirnika:

• Wibracje promieniowe: Za pomocą pary XY (dwóch sond zamontowanych pod kątem 90°) mierzą drgania wału w dwóch wymiarach, co pozwala na tworzenie orbita wału działki.
• Pozycja osiowa (wzdłużna): Sonda zamontowana na końcu wału mierzy jego ruch osiowy. Jest to kluczowe dla ochrony maszyn przed awarią łożysk oporowych.
• Pozycja osi wału: Składowa stała napięcia sygnału wskazuje średnie położenie wału w jego łożysku, co pozwala na monitorowanie zużycia łożysk i zmian wyrównania.

– Prędkość obrotowa: Sonda badająca rowek wpustowy lub wycięcie na wale może pełnić funkcję bardzo niezawodnego tachometru.

• Wybieg: Pomiar powolnego toczenia, który pozwala na określenie łącznych niedoskonałości mechanicznych i elektrycznych powierzchni wału.

Zalety i zastosowania

Sondy zbliżeniowe są standardem w ochronie dużych, krytycznych turbomaszyn z kilku powodów:

• Bezkontaktowy: Nie dotykają wału, dzięki czemu idealnie nadają się do zastosowań wymagających dużej prędkości.
• Bezpośredni pomiar ruchu wału: Widzą, jaką funkcję pełni wał wewnątrz maszyny, co często jest ważniejsze od funkcji obudowy.
• Odpowiedź częstotliwościowa dla 0 Hz (prąd stały): Mogą mierzyć zarówno drgania dynamiczne (AC), jak i średnie położenie (DC), czego nie potrafią zrobić akcelerometry.
• Wysoka niezawodność: Są to wytrzymałe, uszczelnione czujniki przeznaczone do pracy w trudnych warunkach przemysłowych.

Są one niemal powszechnie stosowane w maszynach takich jak duże turbiny parowe i gazowe, sprężarki odśrodkowe i osiowe, turbogeneratory oraz duże pompy i silniki wyposażone w łożyska ślizgowe lub ślizgowe.

← Powrót do indeksu głównego