Razumevanje pretvornikov hitrosti
Definicija: Kaj je pretvornik hitrosti?
Pretvornik hitrosti (imenovan tudi velometer, seizmični senzor ali senzor s premično tuljavo) je samogenerirajoči vibracije senzor, ki proizvaja izhodno napetost, ki je neposredno sorazmerna z vibracijami hitrost brez potrebe po zunanjem napajanju ali obdelavi signala. Deluje na principu elektromagnetne indukcije – magnet, obešen na vzmeti, se premika glede na tuljavo, ko pride do vibracij, in ustvarja napetost, sorazmerno z relativno hitrostjo med tuljavo in magnetom, ki je enaka hitrosti vibracij.
Pretvorniki hitrosti so bili prevladujoči senzorji vibracij od petdesetih do osemdesetih let prejšnjega stoletja in se še vedno uporabljajo v trajnih nadzornih napravah in nekaterih prenosnih instrumentih. Vendar so jih v veliki meri nadomestili merilniki pospeška v novih instalacijah zaradi manjše velikosti merilnikov pospeška, širšega frekvenčnega območja in višje frekvenčne zmogljivosti, potrebne za zaznavanje napak ležajev.
Načelo delovanja
Elektromagnetna indukcija
- Permanentni magnet, obešen na vzmeti znotraj tuljave
- Vibracije premikajo ohišje in tuljavo
- Zaradi vztrajnosti magnet ostane relativno stacionaren (nad resonanco).
- Relativno gibanje med tuljavo in magnetom
- Gibanje inducira napetost v tuljavi (Faradayev zakon: V ∝ hitrost)
- Izhodna napetost je neposredno sorazmerna s hitrostjo vibracij
Samogenerirajoče
- Zunanje napajanje ni potrebno
- Pasivna transdukcija
- Enostavna povezava (dve žici)
- Inherentno varna pred izpadi (brez težav z izpadom električne energije)
Značilnosti
Frekvenčni odziv
- Nizkofrekvenčna omejitev: Naravna frekvenca (običajno 8–15 Hz)
- Uporabno območje: Nad 2× naravno frekvenco (najmanj 16–30 Hz)
- Visokofrekvenčna omejitev: Običajno 1–2 kHz
- Ploski odziv: Široko ravno območje v uporabnem območju
- Najboljše za: 10–1000 Hz (splošne strojne frekvence)
Občutljivost
- Tipično: 10–500 mV na palec/s (400–20.000 mV na mm/s)
- Pogosto: 100 mV/in/s ali 4000 mV/mm/s
- Večja občutljivost za aplikacije z nizkimi vibracijami
- Nižja občutljivost za meritve visokih vibracij
Velikost in teža
- Relativno velika (50–100 mm dolga, 25–40 mm premera)
- Težka (običajno 100–500 gramov)
- Veliko večji od merilnikov pospeška
- Masa lahko vpliva na meritve na lahkih konstrukcijah
Prednosti
Neposredni izhod hitrosti
- Neposredno meri hitrost vibracij (integracija ni potrebna)
- Ustreza specifikacijam standardov ISO (hitrost RMS)
- Enostavna obdelava signalov
- Naravno za analizo na podlagi hitrosti
Samogenerirajoče
- Ni potrebno napajanje
- Enostavna dvožična povezava
- Ne more odpovedati zaradi izgube moči
- Nižji stroški sistema (ni potreben napajalnik)
Dober odziv nizkih frekvenc
- Uporabno do 10-15 Hz (boljše od mnogih merilnikov pospeška)
- Primerno za stroje z nizko hitrostjo (do ~600 vrt/min)
- Naravno za aplikacije, ki ustrezajo frekvenčnemu območju
Slabosti
Omejen odziv na visoke frekvence
- Običajno omejeno na največ 1-2 kHz
- Ne more zaznati visokofrekvenčnih napak ležajev (5–20 kHz)
- Neustrezno za analizo ovojnice
- Glavna omejitev v primerjavi s pospeškometri
Velikost in teža
- Veliki, težki senzorji
- Težko ga je namestiti na majhne stroje
- Masna obremenitev vpliva na lahke konstrukcije
- Manj prenosni kot merilniki pospeška
Krhkost
- Notranje vzmeti in gibljivi magnet se lahko poškodujejo zaradi udarca
- Občutljiv na zlorabo pri ravnanju
- Lahko se poškoduje zaradi padca
- Več vzdrževanja kot polprevodniški merilniki pospeška
Temperaturne omejitve
- Moč magneta se zmanjšuje s temperaturo
- Običajno omejeno na 120 °C
- Manjša zmogljivost kot merilniki pospeška v načinu polnjenja
Kje se še uporablja
Starejše stalne namestitve
- Starejši sistemi za spremljanje turbostrojev
- Zamenjava v naravi za obstoječe naprave
- Ohranja združljivost z obstoječimi sistemi
Nizkofrekvenčne aplikacije
- Oprema z zelo nizko hitrostjo (< 300 vrt/min)
- Kjer je frekvenčno območje 10–1000 Hz ustrezno
- Enostavno spremljanje hitrosti brez potrebe po visokih frekvencah
Posebne zahteve
- Kjer je potrebna samoustvarjajoča se prednost
- Zahteve glede lastne varnosti (brez napajanja)
- Prednost ima neposreden izhod hitrosti
Montaža
Metode
- Pritrditev čepov na navojne luknje (najpogostejše)
- Pritrditev nosilca z adapterskimi ploščami
- Magnetna pritrditev (če je površina magnetna in senzor ni pretežek)
Premisleki
- Toga pritrditev je obvezna (težak senzor)
- Tesno pritrdite, da preprečite vibracije senzorja
- Preverite, ali je površina za montažo ravna in čista
- Razbremenitev kabla za preprečevanje vlečenja
Sodobne alternative
Zakaj so akcelerometri prednostni
- Veliko manjši in lažji
- Široko frekvenčno območje (0,5 Hz – 50 kHz)
- Boljše za odkrivanje napak ležajev
- Bolj robustno
- Nižji stroški
- Trend industrije proti merilnikom pospeška
Integracija kot alternativa
- Izmerite pospešek, integrirajte v hitrost
- Dosega merjenje hitrosti s prednostmi merilnika pospeška
- Sodobni instrumenti omogočajo pregledno integracijo
Kalibracija in vzdrževanje
Kalibracija
- Kalibracija mize stresalnika
- Preverite občutljivost (mV/in/s ali mV/mm/s)
- Preverite frekvenčni odziv
- Letna kalibracija, tipična za kritične aplikacije
Vzdrževanje
- Ravnajte previdno (izogibajte se padcem in udarcem)
- Preverite stanje kabla
- Preverite varnost montaže
- Periodično preverjanje izhoda
- Zamenjajte, če se občutljivost ali odziv spremenita
Pretvorniki hitrosti, čeprav se v novih instalacijah zmanjšujejo, ostajajo pomembni senzorji v obstoječih sistemih za trajno spremljanje in nekaterih nizkofrekvenčnih aplikacijah. Razumevanje njihovega delovanja, prednosti in omejitev je nujno za vzdrževanje obstoječih sistemov in sprejemanje informiranih odločitev o izbiri senzorjev, kadar so pretvorniki hitrosti še vedno lahko optimalna izbira za specifične nizkofrekvenčne, lastno napajalne ali združljivostne zahteve.
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 