Yaqinlik sensorlarini (Eddy-tok sensorlari) tushunish
A yaqinlik sensori — shuningdek, shunday ham ataladi: eddy-tok sensori yoki siljish o'lchagich — bu kontaktsiz sensor bo'lib, uchining o'tkazuvchan nishon, odatda aylanuvchi val bilan orasidagi bo'shliqni o'lchaydi. Agar accelerometer korpusga mahkamlanib, tuzilmaning tebranishini sezsa, yaqinlik sensori through podshipnik korpusiga qaraydi va valning podshipnikka nisbatan haqiqiy harakatini ko'rsatadi. Bu farq uni suyuq plyonkali podshipniklarda ishlaydigan yuqori tezlikdagi, muhim mashinalarni himoya qilish va monitoring qilish uchun asosiy sensor qiladi, shuningdek u val-nisbiy vibratsiyani monitoring qilish monitoringining jahon miqyosidagi turbomashinalarda asosini tashkil etadi.
1. Ta'rif: Yaqinlik sensori nima?
Yaqinlik sensorining asosiy xususiyati shundaki, u o'lchaydi nisbiy siljish — val yuzasining sensor o'rnatish nuqtasiga nisbatan holatini — to'g'ridan-to'g'ri, mikrometr yoki mil birligida. Bu seysmik sensor, masalan, tezlik o'lchagichi yoki akselerometrdan tubdan farq qiladi, chunki ular mahkamlangan qismning mutlaq harakatini o'lchaydi. Og'ir va qattiq korpusli, yog' plyonkasida harakatlanadigan nisbatan yengil valga ega katta mashinada korpus deyarli qimirlamaydi, val esa o'zining sirpanma podshipniki. Bunday vaziyatda faqat valga qarab turgan sensor haqiqiy holat haqida ma'lumot beradi — shu sababli yaqinlik zondlari turbinalar va kompressorlarda mashinalarni himoya qilish tizimlarida ustunlik qiladi.
2. Yaqinlik zondi tizimi: uchta moslashtirilgan komponent
To'liq yaqinlik zondi o'lchov zanjiri bir-biriga aniq moslashtirilgan va to'plam sifatida birgalikda kalibrlanган uchta qismdan iborat:
- Probe: uchida simlidan yasalgan tekis g'altak o'rnatilgan germetik nayzali, rezba tanali sensor. U valga nisbatan aniq jismoniy tirqish bilan o'rnatiladi va mahkamlanadi.
- Uzaytirish kabeli: zondni haydovchi qurilmaga ulаydigan belgilangan uzunlikdagi koaksial kabel. Uning uzunligi tizimning elektron sozlanishining bir qismi bo'lib, o'zboshimchalik bilan tanlanmaydi.
- Proksiмitor / haydovchi qurilma: yuqori chastotali radio-chastota (RF) signalini hosil qiladigan, uni zond g'altakiga uzatadigan va tirqishga mutanosib chiqish kuchlanishini olish uchun qaytgan signalni demodulatsiya qiladigan elektron modul.
Uchala element bir birlik sifatida — odatda sanoat standarti bo'lgan 200 mV/mil (taxminan 7,87 mV/µm) masshtab koeffitsientiga — sozlanganligidan ular not boshqa tizim komponentlari bilan almashtirib bo'lmaydi. Bir to'plamdan zondni boshqa uzunlikdagi haydovchi qurilma yoki kabel bilan aralashtirib ishlatish kalibrovkani va ko'rsatmalarni buzadi. Umumiy elektr uzunligi xatosi kabel kompensatsiyasiorqali tuzatiladi, yig'ilgan zanjir bilan birga kalibrovka sertifikati kuzatib boriluvchi masshtab koeffitsientini hujjatlashtirgan holda taqdim etilishi kerak.
3. Ishlash prinsipi: Eddi toklari usuli
Proksiмitor RF signalini nayzadagi g'altakka uzatadi, u kichik magnit maydon nurlatadi. Nayza o'tkazuvchan valga yaqinlashtirilganda, bu maydon val materialining sirt qatlamida kichik aylanma toklarni — eddi toklarini — eddy currents — hosil qiladi. Eddi toklari o'zlarining qarama-qarshi magnit maydonini yaratadi va ular yutgan energiya g'altakni yuklaydi. Yo'qotilgan energiya miqdori o'tkazuvchan sirt qanchalik yaqinligiga bog'liq: val qanchalik yaqin bo'lsa, eddi toklari shunchalik kuchli va yuklama shunchalik katta bo'ladi.
Proksiмitor bu yuklamani o'lchaydi va ikkita bir-biriga qo'shilgan chiqish signalini hosil qiladi: a DC voltage ga mutanosib average gap, and an AC voltage ga mutanosib dinamik valning tebranish paytidagi harakati.
Ushbu usul mexanik aloqa yoki yorug'lik o'rniga metallda hosil bo'lgan induksion toklarga asoslanganligidan u yog', kir va podshipnik bo'shlig'idagi bosimga ta'sirchan emas, ammo val yuzasining elektr va magnit bir xilligiga sezgir — bu masala quyida val yugurishdagi og'ish (runout) bo'limida batafsil ko'rib chiqiladi. Xuddi shu fizika tamoyillari kontaktsiz siljishni o'lchashda ishlatiladigan kengroq eddy current zondlari oilasining asosini tashkil etadi.
4. Proksimiti zondlari nima o'lchaydi
Bitta zond — va ayniqsa bir juft zond — rotor holati va xulq-atvori haqida juda ko'p ma'lumot beradi:
- Radial tebranish: bir-biridan 90° burchakda o'rnatilgan X–Y juft zond val harakatini ikki o'lchamda qayd etadi, analizator esa ularni shaft orbit — har bir aylanishda markaziy chiziqning chizgan yo'lining bevosita tasviriga birlashtiradi.
- Aksial (tortish) holati: val uchiga yo'naltirilgan zond aksial siljishni o'lchaydi — bu thrust bearing failure.
- Valning markaziy chiziq holati: o'zgarmas tok komponenti jurnalning podshipnik bo'shlig'idagi o'rtacha holatini ko'rsatadi va u bearing wear, yuk o'zgarishlari va val markaziy chizig'i mashina isib borishi bilan siljishini namoyon qiladi.
- Aylanish tezligi va fazasi: kalit yuva yoki tirqishni kuzatuvchi zond har bir aylanishda bir marta ishga tushadi va muvozanatlash hamda diagnostika uchun Keyphasor or tachometer ta'minlaydigan yuqori ishonchlilikdagi phase faza referensi vazifasini bajaradi.
- Runout: past tezlikda olingan sekin aylanish ko'rsatkichi birgalikdagi mexanik va elektr siljishini val yuzasining, keyin esa haqiqiy dinamik harakatni ajratib olish uchun ishlash o'lchovlaridan ayirib tashlanadi.
5. Afzalliklari va Qo'llanilish Sohalari
Yaqinlik zondlari bir necha o'zaro bog'liq sabablarga ko'ra yirik, muhim turbomashinallarni himoya qilishda standart tanlov hisoblanadi:
- Non-contact: val bilan hech narsa tegmaydi, shuning uchun aşınma yo'q va sensor tomonidan tezlik cheklovlari qo'yilmaydi — yuqori tezlikda ishlash uchun ideal.
- Valning to'g'ridan-to'g'ri kuzatilishi: ular podshipnik ichida valning holatini ko'radi, bu esa og'ir korpusli mashinada korpus harakatiga qaraganda ancha muhim.
- 0 Hz gacha (DC) javob: ular ham dinamik tebranishni, ham o'rtacha pozitsiyani qayd etadi — akselerometr esa o'zgarmas siljishni o'lchay olmagani uchun buni printsipial jihatdan amalga oshira olmaydi.
- Yuqori ishonchlilik: germetik, mustahkam, qattiq, issiq va moyli muhitlar hamda uzluksiz ish rejimi uchun mo'ljallangan.
Shu sabablar tufayli ular yirik bug' va gaz turbinalarida, markazdan qochma va o'qli kompressorlarda, turbogeneratorlarda, hamda sirt yoki radial podshipniklarda ishlaydigan yirik nasos va elektr dvigatellarida deyarli universal ravishda qo'llaniladi — ularning o'rnatilishi API 670kabi standartlar tomonidan belgilanadi. Ularning aylanma elementli podshipnikli mashinalardagi tabiiy to'ldiruvchisi korpusga o'rnatilgan akselerometr bo'lib, ko'plab onlayn monitoring tizimlar ikkalasidan ham foydalanadi. Suyuqlik qatlamli mashinada unbalancerivojlanganda, X–Y zond juftligi buni o'sib boruvchi 1× orbit sifatida ko'rsatadi va o'sha joyda tuzatish Balanset-1Akabi ko'p kanalli portativ analizator yordamida amalga oshirilishi mumkin — u zondlar taqdim etgan 1× amplituda va fazani o'qib, zarur muvozanatlash og'irliklari.
6. Amaliy Muammolar
- Elektr siljishi: val o'qining mahalliy o'tkazuvchanlik farqlari yoki qoldiq magnit maydoni haqiqiy harakatga aloqasi bo'lmagan soxta tebranish signalini hosil qiladi. Sekin aylanishdagi runout ayirib tashlash usuli bu ta'sirni yo'q qiladi.
- Noto'g'ri maqsad material: kalibrlangan masshtab koeffitsienti ma'lum bir val qotishmasiga (odatda AISI 4140 po'latiga) asoslangan. Boshqa material sezgirlikni o'zgartiradi va qayta xarakterlash talab etiladi.
- Bo'shliq diapazoni chegaradan tashqarida: zond o'zining chiziqli ishlash diapazonida bo'lishi kerak — odatda −10 V DC atrofida markazlashgan. Juda yaqin yoki uzoq bo'lsa, javob chiziqsiz bo'ladi yoki signal qirqiladi.
- Tirnalishlar va qoplamalar: kuzatiladigan val yuzasidagi har qanday nuqson yoki qoplama harakat sifatida o'qiladi, shuning uchun bu zona tekis, dumaloq va bir xil bo'lishi shart.
