Pochopenie prevodníkov rýchlosti
Definícia: Čo je to prevodník rýchlosti?
Prevodník rýchlosti (tiež nazývaný velometer, seizmický senzor alebo senzor s pohyblivou cievkou) je samogenerujúci vibrácie senzor, ktorý vytvára výstupné napätie priamo úmerné vibráciám rýchlosť bez potreby externého napájania alebo úpravy signálu. Funguje na princípe elektromagnetickej indukcie – magnet zavesený na pružinách sa pohybuje vzhľadom na cievku, keď dochádza k vibráciám, čím generuje napätie úmerné relatívnej rýchlosti medzi cievkou a magnetom, ktorá sa rovná rýchlosti vibrácií.
Prevodníky rýchlosti boli dominantným snímačom vibrácií od 50. do 80. rokov 20. storočia a stále sa používajú v trvalých monitorovacích inštaláciách a niektorých prenosných prístrojoch. Boli však do značnej miery nahradené... akcelerometre v nových inštaláciách kvôli menšej veľkosti akcelerometrov, širšiemu frekvenčnému rozsahu a vyššej frekvenčnej schopnosti potrebnej na detekciu defektov ložísk.
Princíp fungovania
Elektromagnetická indukcia
- Permanentný magnet zavesený pružinami vo vnútri cievky
- Vibrácie pohybujú krytom a cievkou
- Zotrvačnosť magnetu ho udržiava relatívne nehybným (nad rezonanciou)
- Relatívny pohyb medzi cievkou a magnetom
- Pohyb indukuje napätie v cievke (Faradayov zákon: V ∝ rýchlosť)
- Výstupné napätie priamo úmerné rýchlosti vibrácií
Samogenerujúce
- Nie je potrebné žiadne externé napájanie
- Pasívna transdukcia
- Jednoduché pripojenie (dva vodiče)
- Inherentne zabezpečené proti poruche (žiadne problémy s výpadkom napájania)
Charakteristiky
Frekvenčná odozva
- Nízkofrekvenčný limit: Vlastná frekvencia (typicky 8 – 15 Hz)
- Použiteľný dosah: Nad 2× vlastná frekvencia (minimálne 16 – 30 Hz)
- Vysokofrekvenčný limit: Typicky 1 – 2 kHz
- Plochá odpoveď: Široká plochá oblasť v použiteľnom rozsahu
- Najlepšie pre: 10 – 1 000 Hz (všeobecné frekvencie strojov)
Citlivosť
- Typické: 10 – 500 mV na palec/s (400 – 20 000 mV na mm/s)
- Bežné: 100 mV/in/s alebo 4000 mV/mm/s
- Vyššia citlivosť pre aplikácie s nízkymi vibráciami
- Nižšia citlivosť pri meraniach s vysokými vibráciami
Veľkosť a hmotnosť
- Relatívne veľké (50 – 100 mm dlhé, 25 – 40 mm priemer)
- Ťažký (typicky 100 – 500 gramov)
- Oveľa väčšie ako akcelerometre
- Hmotnosť môže ovplyvniť meranie na ľahkých konštrukciách
Výhody
Priamy výstup rýchlosti
- Meria rýchlosť vibrácií priamo (nie je potrebná integrácia)
- Zodpovedá špecifikácii noriem ISO (RMS rýchlosť)
- Jednoduché spracovanie signálu
- Prirodzené pre analýzu založenú na rýchlosti
Samogenerujúce
- Nie je potrebné žiadne napájanie
- Jednoduché dvojvodičové pripojenie
- Nemôže zlyhať z dôvodu výpadku napájania
- Nižšie náklady na systém (nie je potrebný zdroj napájania)
Dobrá nízkofrekvenčná odozva
- Použiteľné do 10-15 Hz (lepšie ako mnoho akcelerometrov)
- Vhodné pre nízkorýchlostné stroje (do ~600 ot./min.)
- Prirodzené pre aplikácie zodpovedajúce frekvenčnému rozsahu
Nevýhody
Obmedzená vysokofrekvenčná odozva
- Typicky obmedzené na maximálne 1 – 2 kHz
- Nedokáže zistiť poruchy vysokofrekvenčných ložísk (5 – 20 kHz)
- Nevhodné pre analýzu obálky
- Hlavné obmedzenie verzus akcelerometre
Veľkosť a hmotnosť
- Veľké a ťažké senzory
- Ťažká montáž na malé stroje
- Hmotné zaťaženie ovplyvňuje ľahké konštrukcie
- Menej prenosné ako akcelerometre
Krehkosť
- Vnútorné pružiny a pohyblivý magnet sa môžu poškodiť nárazom
- Citlivé na manipuláciu so zneužívaním
- Môže sa poškodiť pádom
- Viac údržby ako u polovodičových akcelerometrov
Teplotné obmedzenia
- Sila magnetu klesá s teplotou
- Typicky obmedzené na 120 °C
- Menší výkon ako akcelerometre v režime nabíjania
Kde sa stále používa
Staršie trvalé inštalácie
- Staršie monitorovacie systémy turbínových strojov
- Náhrada v naturáliách za existujúce zariadenia
- Zachováva kompatibilitu s existujúcimi systémami
Nízkofrekvenčné aplikácie
- Zariadenia s veľmi nízkou rýchlosťou (< 300 ot./min.)
- Ak je postačujúci frekvenčný rozsah 10 – 1 000 Hz
- Jednoduché monitorovanie rýchlosti bez potreby vysokých frekvencií
Špecifické požiadavky
- Kde je potrebná samogenerujúca výhoda
- Požiadavky na iskrovú bezpečnosť (bez napájania)
- Preferovaný priamy výstup rýchlosti
Montáž
Metódy
- Montáž svorníkov do závitových otvorov (najbežnejšie)
- Montáž konzoly s adaptérovými doskami
- Magnetická montáž (ak je povrch magnetický a senzor nie je príliš ťažký)
Úvahy
- Pevná montáž nevyhnutná (ťažký snímač)
- Pevne upevnite, aby ste predišli vibráciám snímača
- Skontrolujte, či je montážna plocha rovná a čistá.
- Odľahčenie kábla proti ťahaniu
Moderné alternatívy
Prečo sú akcelerometre uprednostňované
- Oveľa menšie a ľahšie
- Široký frekvenčný rozsah (0,5 Hz – 50 kHz)
- Lepšie na detekciu chýb ložísk
- Odolnejší
- Nižšie náklady
- Trend v priemysle smerom k akcelerometrom
Integrácia ako alternatíva
- Meranie zrýchlenia, integrácia do rýchlosti
- Dosahuje meranie rýchlosti s výhodami akcelerometra
- Moderné nástroje robia integráciu transparentnou
Kalibrácia a údržba
Kalibrácia
- Kalibrácia trepačky
- Overte citlivosť (mV/in/s alebo mV/mm/s)
- Skontrolujte frekvenčnú odozvu
- Ročná kalibrácia typická pre kritické aplikácie
Údržba
- Zaobchádzajte opatrne (vyhnite sa pádom a nárazom)
- Skontrolujte stav kábla
- Overte bezpečnosť montáže
- Pravidelne testujte výstup
- Vymeňte, ak sa zmení citlivosť alebo odozva
Prevodníky rýchlosti, hoci v nových inštaláciách upadajú, zostávajú dôležitými senzormi v existujúcich permanentných monitorovacích systémoch a určitých nízkofrekvenčných aplikáciách. Pochopenie ich fungovania, výhod a obmedzení je nevyhnutné pre údržbu starších systémov a pre informované rozhodnutia o výbere senzorov, keď prevodníky rýchlosti môžu byť stále optimálnou voľbou pre špecifické nízkofrekvenčné, samonapájacie alebo kompatibilitné požiadavky.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 