Kaj je merilnik pospeška? Vodnik za analizo vibracij
En merilnik pospeška je pretvornik (ali senzor), ki pretvarja mehanske gibe — natančneje pospešek ki jih povzročajo vibracije ali udarci — v sorazmerni električni signal. Je daleč najpogosteje uporabljen senzor v prediktivno vzdrževanje in . spremljanje stanja. Z merjenjem hitrosti spremembe hitrosti točke na stroju pospeškomer zagotavlja surove podatke, ki analitiku omogočajo diagnosticiranje širokega spektra mehanskih in električnih napak — od napake ležajev do neravnovesje in . neusklajenost.
1. Definicija: jedro merjenja vibracij
Pospeševanje je naravna veličina za merjenje na rotirajočih strojih, ker dinamične sile, ki poškodujejo stroj — centrifugalna sila težišča, udarci poškodovane ležajne steze — naraščajo s pospeškom. Pospeškomer se neposredno odziva na te sile, zato je v središču skoraj vsakega sodobnega analizator vibracij in . zbiralec podatkov.
Ena od praktičnih prednosti pospeškomera je, da je njegov signal pospeška mogoče elektronsko integrirano once to give hitrost (mm/s) in dvakrat za pridobitev premik (µm). En sam dobro nameščen senzor tako pokriva vse tri klasične enote vibracij in analitiku omogoča izbiro tiste, ki najbooljše razkrije posamezno napako.
2. Kako delujejo pospeškomeri? Piezoelektrično načelo
Čeprav obstaja več fizikalnih načel, je velika večina pospeškomeri, ki se uporabljajo za industrijske stroje, zasnovana na piezoelektrični učinek. Delovni potek je enostaven:
- Piezoelektrični kristal: V notranjosti senzorja je majhna seizmična masa pritrjena na piezoelectric element — običajno keramika, kot je PZT, ali pri vrhunskih senzorjih natančno rezan kremenčev kristal.
- Delovanje sile: Ko stroj vibrira, se ohišje premika z njim. Notranja masa se zaradi vztrajnosti upira temu gibanju in izvaja silo na kristal — ta sila je po Newtonovem’drugem zakonu enaka produktu mase in pospeška.
- Generiranje signala: Obremenjen piezoelektrični kristal ustvari majhen električni naboj, ki je neposredno sorazmeren z apliciran silo in s tem s pospeškom.
- Izhod: Notranja elektronika obdela ta naboj in ga po kablu posreduje zbiralcu podatkov ali nadzornemu sistemu kot analogno predstavitev pospeška v dani točki.
Način obdelave tega naboja opredeljuje dve pogosti skupini. A charge-output senzor dovaja surovi naboj zunanjemu ojačevalnik naboja in prenese zelo visoke temperature. V industriji je veliko pogostejši IEPE (or voltage-mode) tip, ki ima ojačevalnik vgrajen v senzor in oddaja nizkoohmsko napetost, ki se dobro prenaša po navadnem dvožičnem kablu. Najrobustnejše izvedbe uporabljajo shear konstrukcijo, ki ščiti kristal pred upogibanjem osnove in temperaturnimi prehodnimi pojavi.
3. Vrste pospeškomerov
Različne aplikacije zahtevajo različne senzorje, vsak s svojimi prednostmi.
Pospeškometri za splošne namene
To so delovni konji industrijskega nadzora. Navadno ponujajo občutljivost 100 mV/g in frekvenčno območje, primerno za večino pogostih strojev, kot so črpalke, motorji in ventilatorji — okvirno od 2 Hz do 10 kHz.
MEMS merilniki pospeška
Pospeškometri MEMS (mikro-elektro-mehanski sistemi) temeljijo na siliciju, so zelo majhni, energijsko varčni in stroškovno učinkoviti. Čeprav so bili v preteklosti manj občutljivi od piezoelektričnih tipov, se sodobne naprave MEMS hitro izboljšujejo in so pogosto v rabi v prenosni elektroniki, avtomobilskih sistemih, brezžično spremljanje vozliščih in namestitvah za nadzor stanja pri nižjih stroških.
Piezorezistivni merilniki pospeška
Ti senzorji, namenjeni preizkušanju udarcev in nizkofrekvenčnega gibanja, zaznavajo vse do 0 Hz (enosmerni pospešek), kar jih naredi koristne za merjenje stalnega pospeška v centrifugi ali počasnega nihanja vozila med vožnjo.
Visokofrekvenčni merilniki pospeška
Zasnovani za zaznavanje visokofrekvenčnih dogodkov, kot so zgodnje poškodbe zobnikov in ležajev, ti senzorji uporabljajo manjšo seizmično maso in višjo resonančno frekvenco, kar omogoča natančno merjenje do 20 kHz ali več — področje, kjer se uporablja tehnika, kot je analiza ovojnice and the metoda impulznih udarcev live.
4. Ključne specifikacije in izbira
Pri izbiri pospeškometra inženirji upoštevajo več parametrov:
- Občutljivost (mV/g): Višja občutljivost zagotavlja močnejši izhodni signal, kar je ugodnejše za zaznavanje nizkoamplitudnih vibracij; 100 mV/g je splošno uveljavljeni industrijski standard.
- Frekvenčni odziv: Frekvenčno območje, v katerem senzor meri natančno. Obsegati mora pričakovano frekvence napak stroja, z udobno rezervo pod lastno mejo senzorja naravna (resonančna) frekvenca.
- Temperaturno območje: Senzor mora zdržati temperaturo površine, na katero je nameščen; temperaturni senzor je pogosto nameščen skupaj za kombinirano spremljanje.
- Način pritrditve: Način pritrditve senzorja — s svorko, lepilom ali magnetom — močno vpliva na natančnost pri visokih frekvencah. Pritrditev s svorko po ISO 5348 zagotavlja najboljšo sklopitev in najširšo uporabno pasovno širino; magnet je priročen za redno obhodno merjenje, a zmanjša zgornjo frekvenčno mejo. Slaba montaža lahko povzroči lažen naraščajoča resonanca ki se kamuflira kot napaka stroja.
Kazenski vpliv določenega načina pritrditve na pasovno širino lahko ocenite z Kalkulator resonance za montažo merilnika pospeška preden se dokončno odločite za način pritrditve.
5. Uporaba pri nadzoru stanja
Pospeškometri so osnova za skoraj vsakih analiza vibracij nalogo, vključno s:
- Programi napovednega vzdrževanja: zbiranje rutinskih podatkov na route za sledenje stanju stroja in napovedovanje okvar.
- Diagnostika napak: odkrivanje neuravnoteženosti, pogrešne poravnave, ohlapnost in . obraba ležaja from the vibracijski spekter.
- Prevzemno testiranje: preverjanje, ali novo ali popravljeno strojno opremo izpolnjuje specifikacije glede vibracij, kot so ISO 20816 (sodobni naslednik standarda ISO 10816).
- Modalna analiza: studying the naravne frekvence in . oblike načinov konstrukcije.
Terensko uravnoteženje je eno najzahtevnejših od teh opravil, saj zahteva tako amplitudo in . . faza vibracij pri eni vrtljaj na obrat. Prenosni dvokanalski instrument, kot je Balanset-1A uporablja dva pospeškometra, ju sinhronizira s tahometer impulzom ter neposredno izmeri amplitudo in fazo 1× v lastnih ležajih stroja pri delovni hitrosti — s čimer pretvori surovi signal pospeškomera v vplivne koeficiente in korekcijske uteži, potrebne za uravnoteženje rotorja na mestu.
