Перетворювачі: датчики аналізу вібрації
У аналіз вібрації, a перетворювач це пристрій, який перетворює фізичний, механічний рух - вібрація - в пропорційний електричний сигнал, який збирач даних або система моніторингу може обробляти, вимірювати та аналізувати. Перетворювачі - це первинні датчики і найперша ланка у вимірювальному ланцюжку; без надійного перетворювача неможливий повноцінний аналіз. Вибір правильного датчика є критично важливим рішенням, яке залежить від типу машини, швидкості її роботи і конкретних несправностей, які відстежуються, оскільки кожен тип датчика, природно, чутливий до різних частин вібраційної картини.
1. Ланцюжок вимірювання та три параметри
Вібрацію можна описати будь-якою з трьох пов'язаних між собою величин, і те, яку з них вимірює датчик, показує, де він має найкращі результати. Зміщення домінує на низьких частотах і відображає грубий рух; швидкість є найбільш об'єктивним показником у середньому діапазоні, де найчастіше трапляються несправності; та прискорення підкреслює високочастотні події, які сигналізують про передчасне пошкодження підшипників і шестерень. Ці три фактори пов'язані між собою математично - інтеграція перетворює сигнал прискорення на швидкість і знову на переміщення - ось чому один датчик може виконувати кілька функцій за допомогою електроніки. Незалежно від параметра, датчик живить решту ланцюга: формування сигналу, оцифрування і, нарешті, аналізатор.
2. Три основні типи датчиків вібрації
Існує три основні типи перетворювачів, що використовуються в моніторингу промислового обладнання, кожен з яких вимірює різні фізичні параметри вібрації.
Акселерометр (вимірює прискорення)
У "The акселерометр є найпоширенішим та найуніверсальнішим вібраційним датчиком. Він вимірює прискорення конструкції, на якій він встановлений.
- Принцип: більшість промислових об'єктів є п'єзоелектричний, в якому використовується кристал, що генерує заряд під дією внутрішньої сейсмічної маси.
- Сильні сторони: надзвичайно широкий частотний діапазон, висока надійність, безліч доступних конструкцій і придатність практично для будь-якої машини. Вони особливо добре виявляють високочастотні події.
- Первинне використання: моніторинг обладнання загального призначення від низькошвидкісних машин до дуже високошвидкісних турбомашин, а також датчик для виявлення високочастотних несправностей, таких як підшипник і дефекти шестерень.
Датчик швидкості (вимірює швидкість)
A датчик швидкості це електродинамічний датчик, який безпосередньо вимірює швидкість вібрації.
- Принцип: Він працює як мікрофон - котушка дроту підвішена в магнітному полі, і коли корпус вібрує, відносний рух між котушкою і магнітом генерує напругу, пропорційну швидкості.
- Сильні сторони: сильний сигнал з низьким рівнем шуму в середньочастотному діапазоні (приблизно від 10 Гц до 1 000 Гц), саме там, де часто зустрічаються такі несправності, як дисбаланс і невідповідність з'являються, і немає потреби в зовнішньому живленні.
- Слабкі сторони: більш крихкий, ніж акселерометр, з обмеженим частотним діапазоном і чутливістю до магнітних полів та орієнтації кріплення. Класична конструкція з котушкою та магнітом, що самогенерується, - це велометр - значною мірою були витіснені акселерометрами з електронною інтеграцією.
- Первинне використання: Історично робоча конячка для загального моніторингу до того, як надійні акселерометри стали поширеними, і досі іноді обирається для стаціонарних установок в середньочастотному діапазоні.
Безконтактний датчик (вимірює переміщення)
У "The зонд наближенняабо зонд вихрових струмів, це безконтактний датчик, який вимірює переміщення обертового валу.
- Принцип: Він використовує електромагнітне поле для індукції та вимірювання вихрових струмів на поверхні валу, відчуваючи зазор між наконечником зонда і валом.
- Сильні сторони: він вимірює фактичний рух самого вала, а не корпусу, він безконтактний, і його відгук досягає 0 Гц (постійний струм), тому він фіксує середнє положення вала, а також його вібрацію.
- Первинне використання: необхідний для захисту та моніторингу критично важливих високошвидкісних турбомашин на рідинній плівці підшипники ковзання - турбін і компресорів - і для аналізу орбіта вала і центральне положення.
3. Вибір правильного датчика
Вибір датчика є критично важливим кроком у налаштуванні будь-якої програми моніторингу. Загальне правило - вибирати датчик, який є найбільш чутливим в діапазоні частот очікуваних несправностей:
- Використання зонди наближення для переміщення валів у машинах з рідинним підшипником, де вал може значно переміщатися у відносно нерухомому корпусі.
- Використання акселерометри для всього іншого, оскільки вони є найбільш універсальними. Сигнал можна інтегрувати за швидкістю для аналізу середньочастотних несправностей або використовувати безпосередньо як прискорення для високочастотних несправностей.
Два практичні фактори завершують вибір. Перетворювач чутливість повинен відповідати очікуваній амплітуді вібрації - занадто мала і дрібні несправності губляться в шумі, занадто велика і сильні сигнали затискаються - і його можна використовувати частота повинен охоплювати частоти несправностей, які нас цікавлять. П'єзоелектричні датчики заряду-виходу додатково потребують узгодження підсилювач заряду в ланцюжку.
4. Перетворювачі в балансуванні та діагностиці поля
У портативному приладі датчик - це компонент, від якого залежить все інше. Двоканальний аналізатор поля, такий як Балансет-1а зазвичай поєднує два акселерометри IEPE з оптичним тахометром для відліку фази, фіксуючи синхронізовані амплітуду і фазу на кожному підшипнику під час роботи верстата на власних опорах з робочою швидкістю. Цей ланцюг на основі акселерометрів дозволяє приладу обчислювати коригувальні ваги для одно- і двоплощинного балансування і виконувати рутинні операції. моніторинг вібрації - наочна ілюстрація загального принципу, що акселерометр є датчиком за замовчуванням для переважної більшості робіт з обертовими механізмами, з безконтактним датчиком і сейсмічний датчик зарезервовані для випадків, коли їхня фізика підходить найкраще.
