Розуміння датчиків швидкості
Визначення: Що таке датчик швидкості?
Датчик швидкості (також називається велометр, сейсмічний датчик або датчик з рухомою котушкою) є самогенеруючим вібрація датчик, який генерує вихідну напругу, прямо пропорційну вібрації швидкість без потреби у зовнішньому живленні чи формуванні сигналу. Він працює на принципах електромагнітної індукції — магніт, підвішений на пружинах, рухається відносно котушки, коли виникає вібрація, генеруючи напругу, пропорційну відносній швидкості між котушкою та магнітом, яка дорівнює швидкості вібрації.
Датчики швидкості були домінуючими датчиками вібрації з 1950-х по 1980-ті роки і досі використовуються в стаціонарних установках моніторингу та деяких портативних приладах. Однак їх значною мірою замінили... акселерометри у нових установках через менший розмір акселерометрів, ширший діапазон частот та вищу частотну здатність, необхідну для виявлення дефектів підшипників.
Принцип дії
Електромагнітна індукція
- Постійний магніт, підвішений пружинами всередині котушки
- Вібрація переміщує корпус і котушку
- Інерція магніту утримує його відносно нерухомим (вище резонансу)
- Відносний рух між котушкою та магнітом
- Рух індукує напругу в котушці (закон Фарадея: V ∝ швидкість)
- Вихідна напруга прямо пропорційна швидкості вібрації
Самогенеруючий
- Не потрібне зовнішнє живлення
- Пасивна трансдукція
- Просте підключення (два дроти)
- Власне, безвідмовний (немає проблем із збоями живлення)
Характеристики
Частотна характеристика
- Низькочастотна межа: Власна частота (зазвичай 8-15 Гц)
- Корисний діапазон: Вище 2× власна частота (мінімум 16-30 Гц)
- Високочастотна межа: Зазвичай 1-2 кГц
- Плоска відповідь: Широка плоска область у робочому діапазоні
- Найкраще для: 10-1000 Гц (загальні частоти машин)
Чутливість
- Типове: 10-500 мВ на дюйм/сек (400-20 000 мВ на мм/с)
- Загальні: 100 мВ/дюйм/с або 4000 мВ/мм/с
- Вища чутливість для застосувань з низьким рівнем вібрації
- Нижча чутливість для вимірювань високої вібрації
Розмір і вага
- Відносно великі (50-100 мм завдовжки, 25-40 мм у діаметрі)
- Важкий (зазвичай 100-500 грамів)
- Набагато більші за акселерометри
- Маса може впливати на вимірювання легких конструкцій
Переваги
Прямий вихід швидкості
- Вимірює швидкість вібрації безпосередньо (інтегрування не потрібне)
- Відповідає специфікаціям стандартів ISO (середньоквадратичне значення швидкості)
- Проста обробка сигналів
- Природний для аналізу на основі швидкості
Самогенеруючий
- Не потрібне живлення
- Просте двопровідне підключення
- Не може вийти з ладу через втрату живлення
- Нижча вартість системи (не потрібен блок живлення)
Хороша низькочастотна характеристика
- Можна використовувати до 10-15 Гц (краще, ніж у багатьох акселерометрів)
- Підходить для низькошвидкісного обладнання (до ~600 об/хв)
- Природний для застосувань, що відповідають діапазону частот
Недоліки
Обмежена високочастотна характеристика
- Зазвичай обмежено максимумом 1-2 кГц
- Не може виявити дефекти підшипників високої частоти (5-20 кГц)
- Недостатньо для аналізу конверта
- Основне обмеження проти акселерометрів
Розмір і вага
- Великі, важкі датчики
- Складно монтувати на невеликих машинах
- Масове навантаження впливає на легкі конструкції
- Менш портативні, ніж акселерометри
Крихкість
- Внутрішні пружини та рухомий магніт можуть бути пошкоджені внаслідок удару
- Чутливість до жорстокого поводження
- Може пошкодитися внаслідок падіння
- Більше обслуговування, ніж у твердотільних акселерометрів
Температурні обмеження
- Сила магніту зменшується з температурою
- Зазвичай обмежено 120°C
- Менші можливості, ніж у акселерометрів із зарядним режимом
Де досі використовується
Застарілі постійні установки
- Старіші системи моніторингу турбомашин
- Заміна існуючих установок у натуральній формі
- Зберігає сумісність з існуючими системами
Низькочастотні застосування
- Дуже низькошвидкісне обладнання (< 300 об/хв)
- Де достатній діапазон частот 10-1000 Гц
- Простий моніторинг швидкості без потреби у високих частотах
Спеціальні вимоги
- Де потрібна самогенеруюча перевага
- Вимоги до іскробезпечності (без живлення)
- Бажано прямий вихід швидкості
Монтаж
Методи
- Кріплення шпильок до різьбових отворів (найпоширеніше)
- Кріплення на кронштейні за допомогою адаптерних пластин
- Магнітне кріплення (якщо поверхня магнітна, а датчик не надто важкий)
Міркування
- Необхідне жорстке кріплення (важкий датчик)
- Щільно закріпіть, щоб запобігти вібрації датчика
- Переконайтеся, що поверхня для кріплення рівна та чиста
- Зняття натягу кабелю для запобігання розтягуванню
Сучасні альтернативи
Чому акселерометри кращі
- Набагато менший та легший
- Широкий діапазон частот (0,5 Гц – 50 кГц)
- Краще для виявлення дефектів підшипників
- Більш міцний
- Нижча вартість
- Тенденція галузі до акселерометрів
Інтеграція як альтернатива
- Виміряйте прискорення, інтегруйте до швидкості
- Досягає вимірювання швидкості з перевагами акселерометра
- Сучасні інструменти роблять інтеграцію прозорою
Калібрування та обслуговування
Калібрування
- Калібрування столу шейкера
- Перевірте чутливість (мВ/дюйм/с або мВ/мм/с)
- Перевірте частотну характеристику
- Щорічне калібрування, типове для критично важливих застосувань
Технічне обслуговування
- Поводьтеся обережно (уникайте падінь та ударів)
- Перевірте стан кабелю
- Перевірте безпеку кріплення
- Періодично тестуйте вихідний сигнал
- Замініть, якщо змінилася чутливість або реакція
Датчики швидкості, хоча й зменшуються в нових установках, залишаються важливими датчиками в існуючих системах постійного моніторингу та деяких низькочастотних застосуваннях. Розуміння їхньої роботи, переваг та обмежень необхідне для підтримки застарілих систем та прийняття обґрунтованих рішень щодо вибору датчиків, коли датчики швидкості все ще можуть бути оптимальним вибором для конкретних низькочастотних систем, систем із власним живленням або вимог сумісності.
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 