Förstå närhetsprober (virvelströmssensorer)

Definition: Vad är en närhetsprob?

A närhetsprob, även känd som en virvelströmssond eller en förskjutningsgivare, är en beröringsfri sensor som mäter avståndet (gapet) mellan sondens spets och ett ledande mål, vilket vanligtvis är en roterande axel. Till skillnad från accelerometrar som är monterade på maskinhöljet och mäter strukturella vibrationer, monteras närhetsprober genom lagerhuset och mäter själva axelns faktiska rörelse i förhållande till dess lager. Detta gör dem till den primära sensorn för att skydda och övervaka kritiska höghastighetsmaskiner med vätskefilmslager.

Komponenterna i närhetsprobsystemet

Ett komplett system för mätning av närhetsprober består av tre exakt matchade komponenter:

1. Sond: En gängad sond med en förseglad spets som innehåller en trådspiral. Denna är monterad med ett specifikt mellanrum mellan den och axeln.
2. Förlängningskabel: En specialkabel med en specifik längd som ansluter sonden till drivenheten. Dess längd är en del av systemets elektroniska finjustering.
3. Närmaste/förare: En elektronisk modul som genererar en högfrekvent radiofrekvenssignal (RF), skickar den till sonden och demodulerar retursignalen för att producera en spänningsutgång som är direkt proportionell mot gapet.

Dessa tre komponenter är kalibrerade som en uppsättning och är inte utbytbara med komponenter från andra system.

Hur fungerar det? Virvelströmsprincipen

Proximitorn skickar en RF-signal till spolen i probspetsen, vilket skapar ett magnetfält. När proben förs nära en ledande axel inducerar detta fält små cirkulerande strömmar, så kallade virvelströmmar, på axelns yta. Virvelströmmarna skapar sitt eget motsatta magnetfält, vilket detekteras av sonden. Styrkan på detta motsatta fält är direkt proportionell mot avståndet mellan sondspetsen och axeln. Proximitorn mäter dessa förändringar och matar ut en likspänning som representerar det genomsnittliga gapet och en växelspänning som representerar axelns dynamiska vibration.

Vad mäter närhetsprober?

Närhetsprober ger en mängd information om rotorns tillstånd och dynamiska beteende:

• Radiell vibration: Genom att använda ett XY-par (två sonder monterade 90° isär) mäter de axelns vibration i två dimensioner, vilket möjliggör skapandet av axelomloppsbana tomter.
• Axiellt (dragkrafts) läge: En sond monterad i änden av axeln mäter dess axiella rörelse. Detta är avgörande för att skydda maskiner mot axiallagerfel.
• Axelns mittlinjeposition: DC-spänningskomponenten i signalen indikerar axelns genomsnittliga position i lagret, vilket används för att övervaka lagerslitage och uppriktningsförändringar.

– Rotationshastighet: En sond som tittar på ett kilspår eller ett skår på axeln kan fungera som en mycket tillförlitlig varvräknare.

• Utgång: En mätning av långsam rullning som kvantifierar de kombinerade mekaniska och elektriska defekterna i axelytan.

Fördelar och tillämpningar

Närhetsprober är standarden för att skydda stora, kritiska turbomaskiner av flera skäl:

• Kontaktlös: De vidrör inte axeln, vilket gör dem idealiska för höghastighetsapplikationer.
• Mäter axelrörelse direkt: De ser vad axeln gör inuti maskinen, vilket ofta är viktigare än vad höljet gör.
• Frekvensåtergivning till 0 Hz (DC): De kan mäta både dynamisk vibration (AC) och medelposition (DC), vilket accelerometrar inte kan.
• Hög tillförlitlighet: De är robusta, förseglade sensorer konstruerade för tuffa industriella miljöer.

De används nästan universellt på maskiner som stora ång- och gasturbiner, centrifugal- och axialkompressorer, turbogeneratorer och stora pumpar och motorer utrustade med hyls- eller axellager.

← Tillbaka till huvudmenyn