Pochopenie seizmických prevodníkov
Definícia: Čo je seizmický prevodník?
Seizmický prevodník (tiež nazývaný seizmický senzor alebo inerciálny prevodník) je vibrácie senzor, ktorý využíva vnútornú seizmickú hmotu (skúšobnú hmotu) zavesenú pružinami alebo inými poddajnými prvkami ako inerciálnu referenciu na meranie absolútneho pohybu základne senzora. Keď kryt senzora vibruje, inerciálna hmota má tendenciu zostať v priestore nehybná (nad prirodzenou frekvenciou systému hmota-pružina) a relatívny pohyb medzi vibrujúcim krytom a relatívne nehybnou hmotou sa meria a premieňa na elektrický signál predstavujúci vibrácie.
Termín “seizmický” pochádza z merania zemetrasení (seizmometre), kde bol tento princíp prvýkrát použitý – zavesená masa zostáva relatívne nehybná, zatiaľ čo sa zem pod ňou pohybuje. Pri monitorovaní strojov sa oboje prevodníky rýchlosti a akcelerometre sú seizmické prevodníky, hoci tento termín sa najčastejšie spája so snímačmi rýchlosti.
Princíp fungovania
Systém hmoty-pružiny-tlmiča
- Seizmická masa: Zavesené vo vnútri puzdra senzora
- Jar: Mechanické pružiny alebo ohyby podopierajúce hmotu
- Tlmenie: Vzduchové, magnetické alebo kvapalinové tlmenie
- Transdukcia: Relatívny pohyb prevedený na elektrický signál
Oblasti frekvenčnej odozvy
- Pod prirodzenou frekvenciou: Hmota a bývanie sa pohybujú spoločne (slabá reakcia)
- Pri prirodzenej frekvencii: Rezonancia (zosilnená, ale skreslená)
- Nad prirodzenou frekvenciou: Hmota je stacionárna, kryt vibruje (dobrá oblasť merania)
- Použiteľný dosah: Typicky > 2× prirodzená frekvencia
Typy seizmických snímačov
Prevodníky rýchlosti (s pohyblivou cievkou)
- Magnet zavesený pružinami vo vnútri cievky
- Relatívna rýchlosť generuje napätie (elektromagnetická indukcia)
- Prirodzená frekvencia typicky 8 – 15 Hz
- Použiteľné nad 16 – 30 Hz
- Priamo meria rýchlosť
Akcelerometre
- PiezoelektrickýPiezo kryštál sníma hmotnostnú silu
- MEMS: Kapacitné alebo piezorezistívne snímanie
- Vyššia prirodzená frekvencia (10 – 30 kHz)
- Použiteľné od ~1 Hz vyššie
- Meria zrýchlenie
Seizmické vs. neseizmické senzory
Seizmické senzory (inerciálna referencia)
- Akcelerometre, snímače rýchlosti
- Meranie absolútneho pohybu
- Namontované na vibračnej konštrukcii
- Vnútorná hmotnosť poskytuje referenciu
- Najbežnejšie pre monitorovanie strojov
Neseizmické senzory (externá referencia)
- Bezdotykové sondy (vírivý prúd)
- Meranie relatívneho pohybu medzi dvoma povrchmi
- Vyžaduje sa stacionárny montážny bod
- Meranie pohybu hriadeľa vzhľadom na ložisko
- Používa sa na meranie vibrácií hriadeľa
Výhody seizmického návrhu
Samostatný odkaz
- Nie je potrebná žiadna externá referencia
- Možnosť montáže kdekoľvek na vibrujúcu konštrukciu
- Meria absolútny pohyb v inerciálnom priestore
Všestrannosť
- Jeden typ senzora pre mnoho aplikácií
- Dočasná alebo trvalá inštalácia
- Prenosné medzi strojmi
Obmedzenia
Obmedzenia frekvenčnej odozvy
- Nedá sa spoľahlivo merať pod ~2× vlastnou frekvenciou
- Prevodníky rýchlosti pod 15 – 20 Hz sú slabé
- Kompromis: nízka prirodzená frekvencia (dobrá nízkofrekvenčná odozva) verzus veľká veľkosť
Opatrenia na bývanie
- Meria ložiskové teleso, nie priamo hriadeľ
- Vibrácie telesa ≠ vibrácie hriadeľa (ovplyvnené tuhosťou ložiska, konštrukciou)
- Pre priamy pohyb hriadeľa sú potrebné bezdotykové sondy
Aplikácie
Monitorovanie stavu strojov
- Rozmery ložiskového telesa
- Celkový trend vibrácií
- Porucha ložiska detekcia
- Všeobecná diagnostika strojov
Štrukturálne vibrácie
- Vibrácie budov a základov
- Seizmické monitorovanie (zemetrasenia)
- Vibrácie zeme od strojov
Modálna analýza
- Meranie štrukturálnej reakcie na nárazy
- Určenie vlastných frekvencií a tvarov módov
- Merania prenosovej funkcie
Seizmické prevodníky, ktoré využívajú vnútorné hmoty ako inerciálne referencie, tvoria základ merania vibrácií pri monitorovaní rotačných strojov. Pochopenie seizmického princípu – ako zavesené hmoty umožňujú meranie absolútneho pohybu – vysvetľuje možnosti aj obmedzenia akcelerometrov a prevodníkov rýchlosti, ťažných koní priemyselných programov na analýzu vibrácií.
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 