Zrozumienie sond przemieszczenia
A sonda przemieszczenia - zwana również sondą zbliżeniową, czujnikiem przemieszczenia lub bezdotykowym czujnikiem położenia - mierzy odstęp między końcówką a powierzchnią docelową bez dotykania jej, wytwarzając sygnał proporcjonalny do przemieszczenie, zazwyczaj w mikrometrach lub milach. W wibracja Monitorowanie, sondy przemieszczenia są zamontowane na stałe w obudowie maszyny i skierowane na obracający się wał, aby zmierzyć jego położenie promieniowe, położenie osiowe, i wibracje dynamiczne, z płaską odpowiedzią od DC (pozycja statyczna) do kilku kiloherców. Najbardziej rozpowszechnionym typem jest sonda prądów wirowych, standardowy czujnik do ochrony krytycznych maszyn turbinowych.
1. Definicja: Co to jest sonda przemieszczenia?
Sondy przemieszczeniowe zasługują na swoje miejsce w maszynach o wysokiej wartości, ponieważ mierzą rzeczywisty ruch wału, a nie ruch oprawy łożyskowej. Dostarczają pozycję wału względem mocowania sondy (oprawy łożyskowej), co — po odniesieniu podczas konfiguracji do znanego luzu łożyskowego — wspiera monitorowanie luzu, a także działają niezawodnie w wysokiej temperaturze oraz w zaolejonych, zanieczyszczonych środowiskach, w których czujniki stykowe zawiodłyby. To połączenie — bezpośredni pomiar wału, możliwość pomiaru DC i odporność eksploatacyjna — sprawia, że dominują w systemach stałego monitorowania budowanych zgodnie z normami takimi jak API 670.
2. Rodzaje według technologii wykrywania
Kilka zasad fizycznych pozwala zmierzyć szczelinę bezdotykowo. Cztery z nich są stosowane w przemyśle:
- Sondy wiroprądowe (najczęściej stosowane): indukują prądy wirowe w przewodzącej tarczy i wykrywają wynikającą z tego zmianę impedancji cewki. Są one standardem w branży turbomaszynowej, z typowym zakresem liniowym około 0,5-5 mm, pasmem przenoszenia od DC do 10+ kHz i działaniem do około 350 °C.
- Sondy pojemnościowe: mierzą pojemność między sondą a obiektem. Oferują niezwykle wysoką rozdzielczość (do nanometra) i działają na nieprzewodzących obiektach, ale są używane głównie w zastosowaniach precyzyjnych i badawczych.
- Laserowe czujniki przemieszczenia: wykorzystują triangulację optyczną lub interferometrię do bezdotykowego pomiaru na potencjalnie dużym zasięgu z wysoką dokładnością. Są one drogie i mniej wytrzymałe, więc pojawiają się głównie w rozwiązywaniu problemów i badaniach.
- Ultradźwiękowe czujniki przemieszczenia: wykorzystują pomiar czasu przelotu na odległościach do kilku metrów, przy niższej rozdzielczości niż inne typy, do specjalistycznych zastosowań z dużej odległości.
3. Główne zalety
Bezpośredni pomiar wału
Ponieważ sonda jest skierowana bezpośrednio na wał, wskazuje ruch wirnika względem oprawy łożyskowej, a nie przefiltrowane, stłumione drgania oprawy (pomiar bezwzględnego ruchu wału dodatkowo wymaga czujnika sejsmicznego na oprawie). To właśnie sprawia, że sonda przemieszczenia jest niezbędna w poważnym dynamika wirnika gdzie wielkością interesującą jest to, jak sam wał porusza się wewnątrz swoich luzów.
Odpowiedź stałoprądowa (częstotliwość zerowa)
Sonda mierzy pozycję statyczną przy 0 Hz, dzięki czemu może śledzić powolne dryfty, wzrost termiczny i średnią pozycję wału w czasie. Jest to coś, co akcelerometr Zasadniczo nie jest to możliwe, ponieważ akcelerometry reagują tylko na zmieniający się ruch.
Pozycja względna wału i luz
Ponieważ sonda jest zamocowana w oprawie łożyskowej, wskazuje położenie wału’u względem tej oprawy; gdy podczas konfiguracji szczelina zostanie odniesiona do znanego luzu łożyskowego, wspiera to monitorowanie luzu, ujawnia przemieszczenia wirnika spowodowane przez zużycie łożysk, i może uruchomić zabezpieczenie zadziałanie zabezpieczenia gdy przemieszczenie staje się nadmierne.
4. Instalacja standardowa
Konfiguracja sondy XY
Klasyczny układ umieszcza dwie sondy w odległości 90° od siebie - zwykle jedną poziomą i jedną pionową. Razem rejestrują one położenie wału w dwóch prostopadłych kierunkach, co umożliwia analiza orbity i prawdziwy dwuwymiarowy obraz ruchu wału. Para XY jest standardem w monitorowaniu maszyn turbinowych API 670.
Sonda osiowa (oporowa)
Sonda osiowa jest skierowana w stronę końca wału lub kołnierza oporowego w celu pomiaru położenia osiowego i wydajności łożysko oporowe, chroniąc przed nadmiernym ruchem osiowym. Montowana jest jedna lub dwie sondy, przy czym druga zapewnia redundancję.
5. Zastosowania i ich porównanie
Podstawowym zastosowaniem sondy jest stały monitoring turbin parowych i gazowych, dużych sprężarek i generatorów oraz pomp o krytycznym znaczeniu (API 610), gdzie zapewnia ciągły nadzór z funkcjami alarmowymi i wyzwalającymi w celu ochrony maszyn. W testowanie dynamiki wirnika jest używany do identyfikacji prędkości krytyczne, analizować rozruch i wybieg, określać kształty trybów i mierzyć tłumienie. W monitorowanie luzu śledzi pozycję wału względem uszczelek i labiryntów, wykrywa zużycie łożysk, które pozwala na przesunięcie wirnika, śledzi wzrost temperatury i pomaga zapobiegać Styk wirnik-stojan.
Z tych wszystkich powodów sonda przemieszczenia jest najlepszym wyborem w przypadku krytycznych urządzeń obrotowych. Jest ona droższa i bardziej skomplikowana w instalacji niż akcelerometr, a ponadto jest to urządzenie stacjonarne, a nie przenośne - inżynierowie, którzy muszą wyważyć lub zdiagnozować maszynę podczas konserwacji, częściej sięgają po przenośny dwukanałowy analizator, taki jak np. Balanset-1A za pomocą czujników sejsmicznych. Jednak tam, gdzie wymagane są odpowiedź DC, pozycja względna wału i bezpośredni pomiar wału, nic innego nie zapewnia takiego poziomu wglądu i ochrony.
