Förstå virvelströmssonder
Definition: Vad är en virvelströmssond?
Virvelströmssond (även kallad närhetsprob, beröringsfri förskjutningssensor eller virvelströmsgivare) är en sensor som mäter avståndet (mellanrummet) mellan sondspetsen och en ledande målyta utan fysisk kontakt. I vibration övervakning monteras virvelströmsprober i maskinhöljen pekande mot roterande axlar för att mäta axelns radiella position och vibrationer direkt, vilket ger förskjutningsmätningar i mikrometer eller mil med likströms- till högfrekvensrespons.
Virvelströmssonder är standarden för permanent vibrationsövervakning på kritiska turbomaskiner (ångturbiner, gasturbiner, stora kompressorer, generatorer) eftersom de mäter faktisk axelrörelse snarare än lagerhusrörelse, ger absolut positionsinformation för spelrumsövervakning och fungerar tillförlitligt i tuffa miljöer (hög temperatur, kontaminering) där kontaktsensorer skulle sluta fungera.
Funktionsprincip
Virvelströmseffekten
- RF-excitation: Probspolen genererar ett högfrekvent RF-fält (vanligtvis 1–2 MHz)
- Virvelströmsinduktion: RF-fält inducerar virvelströmmar i ledande axelyta
- Fältinteraktion: Virvelströmmar skapar ett motsatt magnetfält
- Impedansförändring: Probspolens impedans ändras med gapavståndet
- Signalkonditionering: Elektronik omvandlar impedans till likspänning proportionellt mot gapet
- Utgång: Spänningssignal som representerar avståndet mellan axel och sond
Gap-spänningsförhållande
- Utgångsspänning omvänt proportionell mot gapet
- Närmare axel → högre spänning
- Längre axel → lägre spänning
- Linjärt område vanligtvis 0,5–2,0 mm (20–80 mil)
- Kalibrerad i µm/V eller mils/V
Viktiga fördelar
Direkt axelmätning
- Mäter faktisk axelrörelse, inte lagerhuset
- Opåverkad av lagerstyvhet eller monteringsstruktur
- Sann rotorvibration kontra överförd vibration
- Avgörande för rotordynamikanalys
DC till högfrekvent respons
- Mäter från 0 Hz (statisk position) till 10+ kHz
- Fångar långsamma rullningar, transienter och resonanser
- Inga lågfrekvensbegränsningar som accelerometrar
- Idealisk för analys av start/cooldown
Absolut position
- Anger axelns position i förhållande till lagrets mittlinje
- Övervakar avstånd till tätningar, labyrinter
- Detekterar rotorförskjutningar eller lagerslitage
- Skyddsfunktion (utlösning vid för hög förskjutning)
Kapacitet för tuffa miljöer
- Kontaktlös (inget slitage)
- Hög temperaturkapacitet (upp till 350 °C)
- Påverkas inte av kontaminering på axeln
- Tillförlitlig i oljedimma, ånga och damm
Typisk installation
XY-sondpar
- Två sonder 90° isär (horisontellt och vertikalt)
- Mäter axelposition i båda riktningarna
- Aktiverar omloppsbanaanalys
- Standardkonfiguration för turbomaskineri
Axial positionssond
- Monterad vänd axelände
- Mäter axiell position och axiell vibration
- Övervakar axiallagrenes skick
- Skyddar mot axiell rotorförskjutning
Monteringskrav
- Stabil montering i lagerhus eller hölje
- Vinkelrätt mot axelytan
- Lämplig mellanrumsinställning (mittpunkten av det linjära området)
- Kabeldragning och jordning enligt specifikationerna
Applikationer
Permanenta övervakningssystem
- Kritisk turbomaskineri (turbiner, kompressorer > 1000 hk)
- Kontinuerlig övervakning med larm- och utlösningsfunktioner
- API 670-kompatibla system
- XY-sonder vid varje lager plus axialsond
Rotordynamiktestning
- Startup/coastdown-analys
- Kritisk hastighet identifiering
- Bananalys för rotorbeteende
- Bode-diagram generation
Felsökning
- Mät faktisk axelvibration kontra lagerhuset
- Avgör om det finns problem i rotorn eller strukturen
- Bedöm lagrets skick utifrån axelrörelse
- Klareringsverifiering
Virvelströmsprober är guldstandarden för mätning av axelvibrationer i kritiska roterande maskiner, och ger beröringsfri förskjutningsmätning med likströmsrespons och hög tillförlitlighet. Deras förmåga att mäta faktisk axelrörelse, absolut position och fungera i tuffa miljöer gör dem oumbärliga för övervakning av turbomaskiner, analys av rotordynamik och skyddssystem på högvärdig roterande utrustning.