Förstå hastighetsgivare
Definition: Vad är en hastighetsgivare?
Hastighetsgivare (även kallad hastighetsmätare, seismisk sensor eller rörlig spolsensor) är en självgenererande vibration sensor som producerar en utspänning direkt proportionell mot vibrationen hastighet utan att kräva extern strömförsörjning eller signalbehandling. Den fungerar enligt principerna för elektromagnetisk induktion – en magnet som är upphängd på fjädrar rör sig i förhållande till en spole när vibrationer uppstår, vilket genererar en spänning som är proportionell mot den relativa hastigheten mellan spole och magnet, vilket är lika med vibrationshastigheten.
Hastighetsgivare var den dominerande vibrationssensorn från 1950- och 1980-talen och används fortfarande i permanenta övervakningsinstallationer och vissa bärbara instrument. De har dock till stor del ersatts av accelerometrar i nya installationer på grund av accelerometrars mindre storlek, bredare frekvensområde och högre frekvenskapacitet som behövs för att upptäcka lagerfel.
Funktionsprincip
Elektromagnetisk induktion
- Permanentmagnet upphängd med fjädrar inuti spolen
- Vibrationer rör huset och spolen
- Magnetens tröghet håller den relativt stationär (över resonans)
- Relativ rörelse mellan spole och magnet
- Rörelse inducerar spänning i spolen (Faradays lag: V ∝ hastighet)
- Utgångsspänning direkt proportionell mot vibrationshastigheten
Självgenererande
- Ingen extern strömförsörjning krävs
- Passiv transduktion
- Enkel anslutning (två ledningar)
- Inbyggt felsäkert (inga problem med strömavbrott)
Egenskaper
Frekvensåtergivning
- Lågfrekvensgräns: Naturfrekvens (vanligtvis 8–15 Hz)
- Användbart intervall: Över 2× naturlig frekvens (minst 16–30 Hz)
- Högfrekvensgräns: Vanligtvis 1–2 kHz
- Platt svar: Bredt platt område inom användbart område
- Bäst för: 10–1000 Hz (allmänna maskinfrekvenser)
Känslighet
- Typiskt: 10–500 mV per tum/sek (400–20 000 mV per mm/s)
- Vanligt: 100 mV/tum/s eller 4000 mV/mm/s
- Högre känslighet för applikationer med låg vibration
- Lägre känslighet för mätningar med hög vibration
Storlek och vikt
- Relativt stor (50-100 mm lång, 25-40 mm diameter)
- Tung (typiskt 100-500 gram)
- Mycket större än accelerometrar
- Massa kan påverka mätning på lättviktskonstruktioner
Fördelar
Direkt hastighetsutgång
- Mäter vibrationshastighet direkt (ingen integration behövs)
- Uppfyller ISO-standardspecifikationen (RMS-hastighet)
- Enkel signalbehandling
- Naturlig för hastighetsbaserad analys
Självgenererande
- Ingen ström krävs
- Enkel tvåtrådsanslutning
- Kan inte misslyckas på grund av strömavbrott
- Lägre systemkostnad (ingen strömförsörjning behövs)
Bra lågfrekvent respons
- Användbar till 10–15 Hz (bättre än många accelerometrar)
- Lämplig för maskiner med låg hastighet (ner till ~600 varv/min)
- Naturlig för applikationer som matchar frekvensområdet
Nackdelar
Begränsad högfrekvent respons
- Vanligtvis begränsad till maximalt 1–2 kHz
- Kan inte upptäcka högfrekventa lagerdefekter (5–20 kHz)
- Otillräcklig för kuvertanalys
- Stor begränsning jämfört med accelerometrar
Storlek och vikt
- Stora, tunga sensorer
- Svår att montera på små maskiner
- Massbelastning påverkar lättviktskonstruktioner
- Mindre bärbara än accelerometrar
Bräcklighet
- Inre fjädrar och rörlig magnet kan skadas av stötar
- Känslig för att hantera övergrepp
- Kan skadas genom att falla
- Mer underhåll än solid-state accelerometrar
Temperaturbegränsningar
- Magnetstyrkan minskar med temperaturen
- Vanligtvis begränsad till 120°C
- Mindre kapacitet än accelerometrar i laddningsläge
Var fortfarande används
Äldre permanenta installationer
- Äldre övervakningssystem för turbomaskiner
- Ersättning in natura för befintliga installationer
- Bibehåller kompatibilitet med befintliga system
Lågfrekventa applikationer
- Utrustning med mycket låg hastighet (< 300 varv/min)
- Där frekvensområdet 10–1000 Hz är tillräckligt
- Enkel hastighetsövervakning utan behov av höga frekvenser
Specifika krav
- Där självgenererande fördelar behövs
- Krav på egensäkerhet (ingen ström)
- Direkt hastighetsutgång föredras
Montering
Metoder
- Bultmontering på gängade hål (vanligast)
- Fästemontering med adapterplattor
- Magnetisk montering (om ytans magnetism och sensorn inte är för tung)
Överväganden
- Stabil montering nödvändig (sensortung)
- Fäst ordentligt för att förhindra sensorvibrationer
- Kontrollera att monteringsytan är plan och ren
- Kabelavlastning för att förhindra dragning
Moderna alternativ
Varför accelerometrar är att föredra
- Mycket mindre och lättare
- Brett frekvensområde (0,5 Hz – 50 kHz)
- Bättre för att upptäcka lagerfel
- Mer robust
- Lägre kostnad
- Branschtrend mot accelerometrar
Integration som alternativ
- Mät acceleration, integrera till hastighet
- Uppnår hastighetsmätning med accelerometerfördelar
- Moderna instrument gör integration transparent
Kalibrering och underhåll
Kalibrering
- Kalibrering av skakbord
- Verifiera känsligheten (mV/tum/s eller mV/mm/s)
- Kontrollera frekvensresponsen
- Årlig kalibrering typisk för kritiska applikationer
Underhåll
- Hantera försiktigt (undvik fall och stötar)
- Kontrollera kabelns skick
- Verifiera monteringssäkerheten
- Testa utdata regelbundet
- Byt ut om känslighet eller respons ändras
Hastighetsgivare, även om de minskar i nya installationer, är fortfarande viktiga sensorer i befintliga permanenta övervakningssystem och vissa lågfrekventa tillämpningar. Att förstå deras funktion, fördelar och begränsningar är nödvändigt för att underhålla äldre system och fatta välgrundade beslut om sensorval när hastighetsgivare fortfarande kan vara det optimala valet för specifika lågfrekventa, självförsörjande eller kompatibilitetskrav.
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 