Разумевање претварача брзине
A претварач брзине — такође називан велометар, sferoid senzor, ili pomični-kalem senzor — je samogenerirajući вибрација сензор који производи излазни напон директно пропорционалан вибрацијама брзина, без екстерног напајања и без кондиционирања сигнала. Функционише електромагнетном индукцијом: магнет суспендован на меким опругама креће се релативно у односу на калем када кућиште вибрира, а та релативна кретања генерише напон пропорционалан брзини. Као члан сеизмички трансдуктор породице — сензори који користе опругастану унутрашњу масу као инерцијалну референцу — мери апсолутно кретање површине на коју је причвршћен.
Транспондери брзине вибрације били су доминантни вибрационо сензори од отприлике 1950-их до 1980-их и и даље служе у перманентним системима мониторинга и неким преносивим инструментима. Међутим, у новијим дизајнима, у великој мери су замењени Акцелерометри, који су мањи, обухватају шири фреквенцијски опсег и достижу високе фреквенције потребне за детекцију дефеката лежаја.
1. Радни принцип
Електромагнетна индукција
Механизам је директна примена Фарадејевог закона:
- Трајни магнет је суспендован опругама унутар калема.
- Вибрација креће кућиште и калем са њим.
- Изнад резонанцне фреквенције сензора, инерција магнета га држи скоро стационарним у простору.
- То производи релативно кретање између калема и магнета.
- Кретање индукује напон у калему (V ∝ брзина).
- Излазни напон је зато директно пропорционалан брзини вибрације.
Самогенеришуће функционисање
Јер сензор генерише сопствени сигнал, не потребно му је екстерно напајање — пасивна, двожична трансдукција која је инхерентно безбедна, без напајања да се изгуби. Ово је карактеристика која чини да транспондери брзине остану релевантни у специфичним нишама чак и данас.
2. Карактеристике
Одзив на фреквенцији
- Граница ниске фреквенције: одређена природна фреквенција, обично 8–15 Hz.
- Usable range: изнад отприлике 2× природне фреквенције, дакле минимално 16–30 Hz.
- Gornja frekvencijska granica: obično 1–2 kHz.
- Flat response: široka, ravna oblast u cijelom radnom opsegu.
- Најбоље за: 10–1000 Hz — opseg u kojem se pojavljuje većina kvarova opće mehanizacije.
осетљивост
- Obično 10–500 mV po inču/s (približno 400–20 000 mV po mm/s).
- Česta vrijednost je 100 mV/inč/s (≈ 4000 mV/mm/s).
- Viša osjetljivost je pogodno za aplikacije niskih vibracija; niža osjetljivost je pogodno za mjerenja visokih vibracija.
Veličina i težina
- Relativno velika — otprilike 50–100 mm dužine i 25–40 mm u promjeru.
- Teška, često 100–500 g.
- Mnogo glomaznija od akcelerometra.
- That mass can mass-load i iskriviti odgovor laganjih struktura.
3. Предности
Izlaz brzine vibracija direktno
Drajver mjeri brzinu direktno, bez интеграција koraka. To odgovara načinu na koji standardi za vibracije mašina izražavaju granice — ИСО 20816 (nasljednica ISO 10816) je napisana u RMS брзина — čini obradu signala jednostavnom i čini je prirodnim rješenjem za prikaze zasnovane na brzini интензитет вибрације assessment.
Samonapajajući i sigurnosno otporan
- Nije potrebno napajanje.
- Jednostavna veza sa dva vodiča.
- Не може отказати услед губитка напајања.
- Нижа системска цена, без потребе за спецификовањем извора напајања.
Добар одзив на ниским фреквенцијама
- Употребљиво од 10–15 Hz, боље него код многих акселерометара.
- Погодно за машине са ниском брзином до око 600 RPM-а.
- Природни избор за примене које се налазе унутар његовог фреквенцијског опсега.
4. Недостаци
Ограничен одзив на високим фреквенцијама
- Ограничена на отприлике 1–2 kHz.
- Не може да достигне одзив на високој фреквенцији дефект лежаја енергија (5–20 kHz).
- Inadequate for анализа обвојнице.
- Ово је одлучујућа ограничења наспрам акселерометара.
Величина, тежина и кршивост
- Велики и тешки, тешко се монтирају на малим машинама и склони су оптерећењу малих конструкција.
- Мање преносив него акселерометар.
- Унутрашње опруге и покретни магнет могу бити оштећени шоком или паданјем, па је сензор осетљив на груб третман и захтева већу пажњу него чврсто стање уређаја.
Ограничења температуре
- Јачина магнета опада са порастом температуре.
- Обично ограничено на око 120 °C.
- Мања могућност високе температуре него charge-mode accelerometer.
5. Где се сензори за брзину још увек користе
- Старије перманентне инсталације: старија турбомашинерија monitoring системи где замена истог типа одржава компатибилност са постојућом кабелском инфраструктуром и решеткастим полицама.
- Апликације веома ниске фреквенције: опрема веома ниске брзине (испод 300 RPM) и сваки случај где је опсег од 10–1000 Hz довољан и високе фреквенције нису потребне.
- Специфични захтеви: ситуације где је заиста потребан самогенеришући сензор, дужности интринзичне безбедности где електроника под напоном није дозвољена, или преференција за директан излазни сигнал брзине.
6. Mounting
Пошто је сензор тежак, интегритет монтаже је критичан — лошо причвршћени сензор за брзину додаје своју сопствену резонанцу мерењу.
- Методе: монтажа разопстеним вијком у заворни отвор (најпоузданија), монтажа преко носача са адаптерским плочама, или магнетна монтажа где је површина магнетна и сензор није премалан.
- Considerations: крута монтажа је неопходна, сензор мора бити чврсто притегнут како не би вибрирао независно, монтажна површина мора бити равна и чиста, а кабел мора имати одлука за растезање како би се спречило исхитрење.
7. Савремене алтернативе и пракса на терену
У већини новог рада акцелерометар је победио: он је далеко мањи и лакши, покрива много шири опсег (око 0,5 Hz до 50 kHz), боља је за детекцију кварова лежаја, отпорнија је и кошта мање. Стандардни савремени приступ је дакле мерење убрзања и integrate до брзине, достижући брзинско очитавање које стандарди захтевају док задржавају сваку предност акцелерометра — и савремени инструменти чине ту интеграцију потпуно транспарентну кориснику.
Управо је то начин на који функционише портативни анализатор за балансирање. Балансет-1а користи акцелерометре на кућишима лежаја и интегрише до брзине унутрашњо, дакле инжињер добија директну брзинску цифру коју би дао сензор за брзину за контролу тежине по ISO 20816 — заједно са достизањем високе фреквенције и 1× амплитуда и фаза потребно за балансирање поља, од чега сензор брзине од 1–2 kHz не би могао ничега.
8. Калибрирање и одржавање
- Калибрација: проверава сензитивност (mV/in/s или mV/mm/s) и фреквенцијски одговор на столу за вибрације, са годишњим калибрација типично за критичне апликације.
- Одржавање: руковајте опрезно да избегнете паданје и удаце, проверите стање кабла, потврдите сигурност монтаже, периодично тестирајте излаз и замените сензор ако његова осетљивост или одговор дрифтају.
Преносници брзине, иако у опадању у новим инсталацијама, остају значајни у постојећим системима сталног мониторинга и у одређеним дужинама таласа ниске фреквенције, самопокретаним или унутрашњој безбедности. Разумевање како функционишу, шта раде добро и где заостају је неопходно и за одржавање наслеђених система и за информисану избор сензора када је преносник брзине још увек прави избор.
