Pochopenie velometra (snímača rýchlosti)
A rýchlomer, oficiálne snímač rýchlosti alebo rýchlostný senzor, je typ prevodník používa sa na meranie vibrácie. Jeho charakteristickou vlastnosťou je, že produkuje elektrický výkon priamo úmerný rýchlosť vibrujúceho povrchu, ku ktorému je pripojený. Tým sa odlišuje od akcelerometer, ktorého výkon je úmerný zrýchlenie, a z sonda blízkosti, ktorého výkon je úmerný výtlak.
1. Definícia: Čo je to rýchlomer?
Keďže rýchlosť je parameter, ktorý sa vo väčšine medzinárodných noriem používa na posúdenie hrubého chodu stroja, snímač, ktorý priamo informuje o rýchlosti, je koncepčne atraktívny. Klasický rýchlomer je autonómne, samočinné zariadenie - nepotrebuje žiadne napájanie a žiadnu úpravu signálu, aby vytvoril použiteľný výstup. Hoci je v súčasnosti menej rozšírený ako akcelerometer v modernom prenosnom zbere údajov, velometer má stále skutočné uplatnenie, najmä pri trvalom monitorovaní strojov so strednou rýchlosťou a ako člen širšej rodiny seizmické snímače ktoré merajú pohyb vzhľadom na voľný priestor, a nie na pevnú štruktúru.
2. Ako funguje velometer
Tradičné rýchlomery sú elektrodynamické snímače. Pracujú na rovnakom princípe ako dynamický mikrofón alebo gitarový snímač, riadia sa Faradayovým indukčným zákonom:
- Vo vnútri puzdra je cievka drôtu zavesená na mäkkých pružinách.
- Permanentný magnet je pevne pripevnený k puzdru.
- Keď je snímač namontovaný na vibrujúcom stroji, puzdro a magnet sa pohybujú spolu s povrchom stroja.
- Z dôvodu zotrvačnosti má zavesená pružina tendenciu zostať v priestore nehybná (ide o seizmický princíp).
- Relatívny pohyb medzi pohybujúcim sa magnetom a takmer stacionárnou cievkou indukuje v cievke napätie.
- Podľa Faradayovho zákona je indukované napätie priamo úmerné rýchlosti relatívneho pohybu - presne tá veličina, ktorú chceme.
Systém pružina - hmota sa takto správa len nad svojou vlastnou prirodzená frekvencia (často okolo 8 - 10 Hz), čím sa nastavuje hranica nízkej frekvencie snímača. Existujú aj moderné “piezoelektrické rýchlomery”: sú to v podstate akcelerometre so zabudovaným elektronickým integrácia obvod, ktorý premieňa zrýchlenie na rýchlostný signál v samotnom snímači, čím sa vyhýba krehkým pohyblivým častiam elektrodynamickej konštrukcie.
3. Výhody a nevýhody velometrov
Výhody
- Priamy výstup rýchlosti: hneď merajú rýchlosť - parameter, ktorý sa najčastejšie používa na hodnotenie intenzita vibrácií na strojoch na všeobecné použitie v pásme približne 10 Hz až 1 000 Hz (na ISO 20816, moderný nástupca normy ISO 10816). V analyzátore nie je potrebná žiadna integrácia, vďaka čomu je signálový reťazec jednoduchý.
- Vlastné napájanie (pasívne): tradičné elektrodynamické rýchlomery generujú vlastný signál a nepotrebujú externé napájanie, čo je užitočné v niektorých priemyselných zariadeniach a zariadeniach v nebezpečných oblastiach.
- Dobrá odozva pri nízkych frekvenciách: nad ich vlastnou frekvenciou sú vo všeobecnosti citlivejšie pri nižších frekvenciách ako mnohé akcelerometre na všeobecné použitie a poskytujú silný, čistý signál tam, kde je nevyváženosť a nesúososť.
Nevýhody
- Obmedzený frekvenčný rozsah: ich použiteľné pásmo je užšie ako pásmo akcelerometra. Nie sú vhodné na vysokofrekvenčné nárazy chyby ložísk alebo chyby prevodového stupňa, ktoré sa nachádzajú vysoko nad ich odvahou.
- Pohyblivé časti: vnútorná zostava pružiny a cievky sa môže unaviť, posunúť alebo úplne zlyhať, najmä pri prevádzke s vysokými vibráciami.
- Citlivosť na orientáciu: musia byť namontované v orientácii, pre ktorú boli navrhnuté (vertikálne alebo horizontálne), pretože gravitácia predpína pružinové zavesenie.
- Väčšie a ťažšie: sú zvyčajne oveľa väčšie a ťažšie ako moderné akcelerometre, ktoré môžu zaťažovať ľahké konštrukcie.
- Citlivosť na magnetické polia: silné vonkajšie polia, napríklad v blízkosti veľkých motorov, sa môžu spájať s cievkou a kaziť údaje.
4. Velometer vs. akcelerometer
Pre moderný prenosný zber údajov a vibračná diagnostika, ten akcelerometer je vhodným snímačom. Jeho frekvenčná odozva je oveľa širšia a plochejšia, takže jeden akcelerometer zachytí nízkofrekvenčné vibrácie spôsobené nevyváženosťou aj veľmi vysokofrekvenčné vibrácie spôsobené poruchami ložísk a prevodov. Na stránke . analyzátor vibrácií potom elektronicky integruje signál zrýchlenia a na požiadanie zobrazuje rýchlosť alebo posun - jeden robustný senzor pokrýva všetko, čo robil velometer, a ešte oveľa viac. Presne takto funguje prenosný dvojkanálový Balanset-1A pracuje v teréne: z akcelerometrov získava zrýchlenie, integruje ho do rýchlosti na posúdenie závažnosti podľa stupňov ISO a ten istý signál používa na meranie 1× amplitúdy a fázy potrebnej na jedno- a dvojrovinkové vyváženie. Ak potrebujete prevádzať údaje medzi jednotlivými typmi snímačov, naše Prevodník jednotiek vibrácií sa pohybuje čisto medzi mm/s, µm a g.
V súčasnosti sa teda rýchlomery nachádzajú väčšinou ako trvalo nainštalované snímače na stredne rýchlych strojoch - ventilátoroch, čerpadlách a motoroch - a najmä v starších zariadeniach, kde boli pôvodne určeným monitorovacím snímačom a naďalej poctivo pracujú desaťročie za desaťročím.
