Розуміння датчиків наближення (датчиків вихрових струмів)

Визначення: Що таке датчик наближення?

A зонд наближення, також відомий як зонд вихрових струмів або датчик переміщення, – це безконтактний датчик, який вимірює відстань (зазор) між кінчиком зонда та провідною ціллю, якою зазвичай є обертовий вал. На відміну від акселерометрів, які встановлюються на корпусі машини та вимірюють структурну вібрацію, датчики близькості встановлюються через корпус підшипника та вимірюють фактичний рух самого валу відносно його підшипника. Це робить їх основним датчиком для захисту та моніторингу критично важливих високошвидкісних машин з рідинно-плівковими підшипниками.

Компоненти системи датчиків наближення

Повна система вимірювання наближення складається з трьох точно підібраних компонентів:

1. Зонд: Зонд з різьбовим корпусом та герметичним наконечником, що містить котушку дроту. Він встановлений зі спеціальним зазором між ним та стержнем.
2. Подовжувач: Спеціалізований кабель певної довжини, який з'єднує зонд з драйвером. Його довжина є частиною електронного налаштування системи.
3. Проксимітор / Водій: Електронний модуль, який генерує високочастотний радіочастотний (РЧ) сигнал, надсилає його на зонд і демодулює зворотний сигнал для створення вихідної напруги, прямо пропорційної зазору.

Ці три компоненти калібруються як комплект і не є взаємозамінними з компонентами з інших систем.

Як це працює? Принцип вихрових струмів

Проксимітор надсилає радіочастотний сигнал на котушку на кінчику зонда, що створює магнітне поле. Коли зонд підносять до провідного стрижня, це поле індукує невеликі циркулюючі струми, відомі як вихрові струми, на поверхні вала. Вихрові струми створюють власне зустрічне магнітне поле, яке виявляється зондом. Сила цього зустрічного поля прямо пропорційна відстані між кінчиком зонда та валом. Проксимітор вимірює ці зміни та видає постійну напругу, яка відображає середній зазор, та змінну напругу, яка відображає динамічну вібрацію вала.

Що вимірюють датчики наближення?

Датчики наближення надають велику кількість інформації про стан та динамічну поведінку ротора:

• Радіальна вібрація: Використовуючи пару XY (два зонди, встановлені під кутом 90° один від одного), вони вимірюють вібрацію вала у двох вимірах, що дозволяє створювати орбіта вала ділянки.
• Осьове (тягове) положення: Зонд, встановлений на кінці вала, вимірює його осьове переміщення. Це критично важливо для захисту машин від виходу з ладу опорних підшипників.
• Положення центральної лінії вала: Компонент постійної напруги сигналу вказує на середнє положення вала в його підшипнику, що використовується для контролю зносу підшипника та змін вирівнювання.

– Швидкість обертання: Зонд, що дивиться на шпонкову канавку або виїмку на валу, може виступати в ролі дуже надійного тахометра.

• Вибіг: Вимірювання повільного кочення, яке кількісно визначає комбіновані механічні та електричні дефекти поверхні вала.

Переваги та застосування

Датчики наближення є стандартом для захисту великих, критично важливих турбомашин з кількох причин:

• Безконтактний: Вони не торкаються вала, що робить їх ідеальними для високошвидкісних застосувань.
• Безпосередньо вимірює рух вала: Вони бачать, що робить вал всередині машини, що часто важливіше, ніж те, що робить корпус.
• Частотна характеристика до 0 Гц (постійний струм): Вони можуть вимірювати як динамічну вібрацію (AC), так і середнє положення (DC), чого не можуть зробити акселерометри.
• Висока надійність: Це міцні, герметичні датчики, розроблені для суворих промислових умов.

Вони майже повсюдно використовуються в таких машинах, як великі парові та газові турбіни, відцентрові та осьові компресори, турбогенератори, а також великі насоси та двигуни, оснащені підшипниками втулки або ковзання.

← Назад до головного індексу