Bộ chuyển đổi: Cảm biến phân tích rung động
TRONG Phân tích rung động, một bộ chuyển đổi là thiết bị chuyển đổi chuyển động vật lý, cơ học — rung động — thành tín hiệu điện tương xứng mà một thiết bị thu thập dữ liệu hoặc hệ thống giám sát có thể xử lý, đo lường và phân tích. Bộ cảm biến chuyển đổi là những cảm biến chính và là mắt xích đầu tiên trong chuỗi đo lường; không có bộ cảm biến chuyển đổi đáng tin cậy, không thể thực hiện phân tích có ý nghĩa. Chọn loại cảm biến phù hợp là một quyết định then chốt phụ thuộc vào loại máy, tốc độ hoạt động của nó và các lỗi cụ thể được giám sát — vì mỗi loại bộ cảm biến chuyển đổi tự nhiên nhạy cảm với một phần khác nhau của bức tranh rung động.
1. Chuỗi đo lường và Ba thông số
Rung động có thể được mô tả bằng bất kỳ một trong ba đại lượng liên quan nào, và bộ cảm biến chuyển đổi đo lường cái nào sẽ xác định nó hoạt động tốt ở đâu. Sự dịch chuyển chiếm ưu thế ở tần số thấp và phản ánh chuyển động đại cương; vận tốc là thước đo công bằng nhất trên dải tần số trung bình nơi hầu hết các lỗi phổ biến tồn tại; và gia tốc nhấn mạnh các sự kiện tần số cao báo hiệu tổn thương ổ trục và bánh răng sớm. Ba cái này được liên kết về mặt toán học — tích hợp chuyển đổi tín hiệu gia tốc thành vận tốc, và tiếp tục thành chuyển vị — đó là lý do tại sao một cảm biến duy nhất có thể, với thiết bị điện tử, thực hiện nhiều vai trò. Dù là thông số nào, bộ cảm biến chuyển đổi cung cấp cho phần còn lại của chuỗi: điều kiện tín hiệu, số hóa và cuối cùng là bộ phân tích.
2. Ba loại cảm biến rung động chính
Có ba loại đầu dò chính được sử dụng trong giám sát máy móc công nghiệp, mỗi loại đo một thông số vật lý khác nhau về độ rung.
Máy gia tốc kế (đo gia tốc)
The máy đo gia tốc là bộ chuyển đổi rung động phổ biến và linh hoạt nhất hiện nay. Nó đo gia tốc của kết cấu mà nó được gắn vào.
- Nguyên tắc: hầu hết các thiết bị công nghiệp là piezoelectric, sử dụng một tinh thể tạo ra điện tích khi bị ứng suất bởi một khối lượng địa chấn bên trong.
- Điểm mạnh: một dải tần số cực rộng, độ bền rất tốt, nhiều thiết kế khác nhau có sẵn và khả năng thích hợp cho hầu hết mọi máy. Chúng đặc biệt xuất sắc trong việc phát hiện các sự kiện tần số cao.
- Sử dụng chính: giám sát máy móc đa năng từ máy tốc độ thấp đến tơ-bin tốc độ rất cao, và là cảm biến được lựa chọn cho các lỗi tần số cao như mang and khuyết tật bánh răng.
Bộ cảm biến vận tốc (đo vận tốc)
A bộ chuyển đổi vận tốc là một cảm biến điện động đo tốc độ rung trực tiếp.
- Nguyên tắc: nó hoạt động giống như một micrô — một cuộn dây được treo lơ lửng trong một trường từ, và khi vỏ ngoài rung động, chuyển động tương đối giữa cuộn dây và nam châm tạo ra một điện áp tỷ lệ với tốc độ.
- Điểm mạnh: một tín hiệu mạnh, ít nhiễu trong dải tần số trung (khoảng 10 Hz đến 1.000 Hz), chính xác nơi các lỗi phổ biến như mất cân bằng and sự không thẳng hàng xuất hiện, và không cần nguồn điện ngoài.
- Điểm yếu: mỏng manh hơn một cảm biến gia tốc, với phạm vi tần số bị giới hạn và độ nhạy cảm với các trường từ và hướng gắn kết. Thiết kế kinh điển cuộn dây và nam châm tự phát sinh — máy đo tốc độ — phần lớn đã bị các cảm biến gia tốc có tích hợp điện tử thay thế.
- Sử dụng chính: về lịch sử là công cụ đáng tin cậy để theo dõi chung trước khi các cảm biến gia tốc mạnh mẽ trở nên phổ biến, và đôi khi vẫn được chọn cho các cài đặt vĩnh viễn trong dải tần số trung.
Cảm biến gần kề (đo độ dịch chuyển)
The đầu dò tiệm cận, hoặc đầu dò dòng điện xoáylà một bộ cảm biến tiếp xúc không để đo độ dịch chuyển của trục quay.
- Nguyên tắc: nó sử dụng một trường từ để cảm ứng và đo các dòng xoáy trong bề mặt trục, cảm nhận khoảng cách giữa đầu cảm biến và trục.
- Điểm mạnh: nó đo chuyển động thực tế của chính trục thay vì vỏ ngoài, nó không tiếp xúc, và phản ứng của nó giảm xuống 0 Hz (DC), vì vậy nó nắm bắt cả vị trí trung bình của trục cũng như rung động của nó.
- Sử dụng chính: thiết yếu để bảo vệ và theo dõi các máy turbine quan trọng, tốc độ cao trên ổ trục lỏng ổ trục — các tua-bin và máy nén — và để phân tích quỹ đạo trục and vị trí trục chính.
3. Lựa chọn Bộ cảm biến phù hợp
Lựa chọn một bộ cảm biến là một bước quan trọng trong việc thiết lập bất kỳ chương trình giám sát nào. Quy tắc chung là chọn cảm biến có độ nhạy cao nhất trong dải tần số của các lỗi dự kiến:
- Use đầu dò tiệm cận cho chuyển động trục trên các máy ổ trục lỏng, nơi trục có thể chuyển động đáng kể bên trong vỏ ngoài tương đối tĩnh.
- Use Máy đo gia tốc cho mọi thứ khác, vì chúng linh hoạt nhất. Tín hiệu có thể được tích hợp vào vận tốc để phân tích các lỗi tần số trung bình hoặc được sử dụng trực tiếp làm gia tốc cho các lỗi tần số cao.
Hai yếu tố thực tế hoàn thiện sự lựa chọn. Của bộ cảm biến độ nhạy phải phù hợp với biên độ rung động dự kiến — quá ít thì các lỗi nhỏ bị mất trong nhiễu, quá nhiều thì các tín hiệu mạnh bị cắt — và phạm vi sử dụng được của nó Tính thường xuyên phải bao gồm các tần số lỗi quan tâm. Các cảm biến áp điện xuất phát từ điện tích additionally cần một bộ khuếch đại điện tích in the chain.
4. Bộ cảm biến trong cân bằng và chẩn đoán trên hiện trường
Trên một dụng cụ cầm tay, cảm biến là thành phần mà tất cả mọi thứ khác đều phụ thuộc vào. Một máy phân tích trường hai kênh như Balanset-1A thường ghép cặp hai máy gia tốc kế IEPE với một máy đo tốc độ quay quang học để có tham chiếu pha, nắm bắt biên độ và pha đồng bộ tại mỗi vòng bi trong khi máy chạy trong các giá đỡ của nó ở tốc độ hoạt động. Chuỗi dựa trên gia tốc kế này là cách dụng cụ tính toán trọng số hiệu chỉnh để cân bằng một mặt phẳng và hai mặt phẳng cũng như thực hiện giám sát rung động — một minh họa rõ ràng về nguyên tắc chung rằng gia tốc kế là cảm biến mặc định cho phần lớn công việc máy quay, với cảm biến tần suất và cảm biến địa chấn dành riêng cho các trường hợp mà vật lý của chúng phù hợp nhất.
