Pochopenie sond vírivých prúdov
Definícia: Čo je to sonda na meranie vírivých prúdov?
Sonda vírivých prúdov (tiež nazývaný sonda priblíženia, bezkontaktný snímač posunu alebo snímač vírivých prúdov) je snímač, ktorý meria vzdialenosť (medzeru) medzi hrotom sondy a vodivým cieľovým povrchom bez fyzického kontaktu. vibrácie Pri monitorovaní sú sondy vírivých prúdov namontované v krytoch strojov a smerujú na rotujúce hriadele, aby priamo merali radiálnu polohu hriadeľa a vibrácie, čím poskytujú merania posunutia v mikrometroch alebo miloch s odozvou od jednosmerného prúdu až po vysokú frekvenciu.
Sondy na meranie vírivých prúdov sú štandardom pre permanentné monitorovanie vibrácií na kritických turbínových strojoch (parné turbíny, plynové turbíny, veľké kompresory, generátory), pretože merajú skutočný pohyb hriadeľa a nie pohyb ložiskového telesa, poskytujú informácie o absolútnej polohe na monitorovanie vôle a spoľahlivo fungujú v náročných prostrediach (vysoká teplota, kontaminácia), kde by kontaktné senzory zlyhali.
Princíp fungovania
Efekt vírivých prúdov
- RF excitácia: Cievka sondy generuje vysokofrekvenčné RF pole (typicky 1 – 2 MHz)
- Indukcia vírivými prúdmi: Rádiofrekvenčné pole indukuje vírivé prúdy vo vodivom povrchu hriadeľa
- Interakcia v teréne: Vírivé prúdy vytvárajú opačné magnetické pole
- Zmena impedancie: Impedancia cievky sondy sa mení s medzerou
- Úprava signálu: Elektronika premieňa impedanciu na jednosmerné napätie úmerné medzere
- Výstup: Napäťový signál predstavujúci vzdialenosť medzi hriadeľom a sondou
Vzťah medzi medzerou a napätím
- Výstupné napätie nepriamo úmerné medzere
- Zatvárací hriadeľ → vyššie napätie
- Vzdialenejší hriadeľ → nižšie napätie
- Lineárny rozsah typicky 0,5 – 2,0 mm (20 – 80 mil)
- Kalibrované v µm/V alebo mils/V
Kľúčové výhody
Priame meranie hriadeľa
- Meria skutočný pohyb hriadeľa, nie ložiskového telesa
- Neovplyvnené tuhosťou ložiska alebo montážnou konštrukciou
- Skutočné vibrácie rotora vs. prenášané vibrácie
- Kritické pre analýzu dynamiky rotora
Odozva z jednosmerného prúdu na vysokú frekvenciu
- Meria od 0 Hz (statická poloha) do 10+ kHz
- Zachytáva pomalé otáčanie, prechodové javy a rezonancie
- Žiadne nízkofrekvenčné obmedzenia ako akcelerometre
- Ideálne na analýzu spustenia/dobehu
Absolútna pozícia
- Poskytuje polohu hriadeľa vzhľadom na stredovú os ložiska
- Monitoruje vôle k tesneniam a labyrintom
- Detekuje posuny rotora alebo opotrebovanie ložísk
- Ochranná funkcia (spúšť pri nadmernom posunutí)
Schopnosť pracovať v náročnom prostredí
- Bezkontaktné (bez opotrebenia)
- Vysoká teplotná odolnosť (až do 350 °C)
- Neovplyvnené kontamináciou hriadeľa
- Spoľahlivý v olejovej hmle, pare a prachu
Typická inštalácia
Páry sond XY
- Dve sondy umiestnené v uhle 90° od seba (horizontálne a vertikálne)
- Meria polohu hriadeľa v oboch smeroch
- Umožňuje analýza obežnej dráhy
- Štandardná konfigurácia pre turbínové stroje
Sonda axiálnej polohy
- Namontovaný čelný koniec hriadeľa
- Meria axiálnu polohu a axiálne vibrácie
- Monitoruje stav axiálnych ložísk
- Chráni pred axiálnym posunom rotora
Montážne požiadavky
- Pevná montáž v ložiskovom telese alebo puzdre
- Kolmo na povrch hriadeľa
- Vhodné nastavenie medzery (stred lineárneho rozsahu)
- Vedenie káblov a uzemnenie podľa špecifikácií
Aplikácie
Trvalé monitorovacie systémy
- Kritické turbínové stroje (turbíny, kompresory > 1000 HP)
- Nepretržité monitorovanie s funkciami alarmu a vypnutia
- Systémy kompatibilné s API 670
- XY sondy na každom ložisku plus axiálna sonda
Testovanie dynamiky rotora
- Analýza spustenia/dobehu
- Kritická rýchlosť identifikácia
- Analýza obežnej dráhy pre správanie rotora
- Bodeho grafy generácia
Riešenie problémov
- Zmerajte skutočné vibrácie hriadeľa v porovnaní s ložiskovým telesom
- Zistite, či je problém v rotore alebo v konštrukcii
- Posúdenie stavu ložiska z pohybu hriadeľa
- Overenie preukazu
Sondy na meranie vírivých prúdov sú zlatým štandardom pre meranie vibrácií hriadeľov v kritických rotačných strojoch a poskytujú bezkontaktné meranie posunutia s jednosmernou odozvou a vysokou spoľahlivosťou. Ich schopnosť merať skutočný pohyb hriadeľa, absolútnu polohu a pracovať v náročných prostrediach ich robí nevyhnutnými pre monitorovanie turbínových strojov, analýzu dynamiky rotora a ochranné systémy vysokohodnotných rotačných zariadení.