Hiểu về bộ chuyển đổi tốc độ

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Định nghĩa: Bộ chuyển đổi tốc độ là gì?

Bộ chuyển đổi vận tốc (còn gọi là máy đo tốc độ, cảm biến địa chấn hoặc cảm biến cuộn dây chuyển động) là một thiết bị tự tạo rung động cảm biến tạo ra điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với độ rung vận tốc không cần nguồn điện bên ngoài hay điều chỉnh tín hiệu. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ—một nam châm treo trên lò xo sẽ chuyển động tương đối với cuộn dây khi rung động xảy ra, tạo ra điện áp tỷ lệ thuận với vận tốc tương đối giữa cuộn dây và nam châm, bằng với vận tốc rung động.

Bộ chuyển đổi vận tốc là cảm biến rung động chủ đạo từ những năm 1950-1980 và vẫn được sử dụng trong các hệ thống giám sát cố định và một số thiết bị di động. Tuy nhiên, chúng đã phần lớn được thay thế bởi accelerometers trong các công trình lắp đặt mới do kích thước máy đo gia tốc nhỏ hơn, dải tần số rộng hơn và khả năng tần số cao hơn cần thiết để phát hiện khuyết tật ổ trục.

Nguyên lý hoạt động

Cảm ứng điện từ

• Nam châm vĩnh cửu được treo bằng lò xo bên trong cuộn dây
• Rung động di chuyển vỏ và cuộn dây
• Quán tính của nam châm giữ cho nó tương đối đứng yên (trên cộng hưởng)
• Chuyển động tương đối giữa cuộn dây và nam châm
• Chuyển động gây ra điện áp trong cuộn dây (định luật Faraday: V ∝ vận tốc)
• Điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với vận tốc rung động

Tự tạo

• Không cần nguồn điện bên ngoài
• Chuyển hóa thụ động
• Kết nối đơn giản (hai dây)
• Có khả năng chống lỗi (không có vấn đề mất điện)

Đặc trưng

Đáp ứng tần số

• Giới hạn tần số thấp: Tần số tự nhiên (thường là 8-15 Hz)
• Phạm vi sử dụng: Trên 2 lần tần số tự nhiên (tối thiểu 16-30 Hz)
• Giới hạn tần số cao: Thông thường là 1-2 kHz
• Phản ứng phẳng: Khu vực rộng bằng phẳng trong phạm vi sử dụng
• Tốt nhất cho: 10-1000 Hz (tần số máy móc chung)

Sensitivity

• Điển hình: 10-500 mV trên inch/giây (400-20.000 mV trên mm/giây)
• Phổ biến: 100 mV/in/giây hoặc 4000 mV/mm/giây
• Độ nhạy cao hơn cho các ứng dụng rung động thấp
• Độ nhạy thấp hơn đối với phép đo rung động cao

Kích thước và Trọng lượng

• Tương đối lớn (dài 50-100 mm, đường kính 25-40 mm)
• Nặng (trung bình 100-500 gram)
• Lớn hơn nhiều so với máy đo gia tốc
• Khối lượng có thể ảnh hưởng đến phép đo trên các cấu trúc nhẹ

Thuận lợi

Đầu ra tốc độ trực tiếp

• Đo trực tiếp tốc độ rung (không cần tích hợp)
• Phù hợp với thông số kỹ thuật tiêu chuẩn ISO (tốc độ RMS)
• Xử lý tín hiệu đơn giản
• Tự nhiên cho phân tích dựa trên vận tốc

Tự tạo

• Không cần nguồn điện
• Kết nối hai dây đơn giản
• Không thể hỏng do mất điện
• Chi phí hệ thống thấp hơn (không cần nguồn điện)

Đáp ứng tần số thấp tốt

• Có thể sử dụng ở tần số 10-15 Hz (tốt hơn nhiều máy đo gia tốc)
• Phù hợp với máy móc tốc độ thấp (xuống tới ~600 vòng/phút)
• Tự nhiên cho các ứng dụng phù hợp với dải tần số

Nhược điểm

Đáp ứng tần số cao hạn chế

• Thông thường giới hạn ở mức tối đa 1-2 kHz
• Không thể phát hiện các lỗi ổ trục tần số cao (5-20 kHz)
• Không đủ để phân tích phong bì
• Hạn chế lớn so với máy đo gia tốc

Kích thước và Trọng lượng

• Cảm biến lớn, nặng
• Khó lắp trên máy nhỏ
• Tải trọng khối lượng ảnh hưởng đến kết cấu nhẹ
• Ít di động hơn máy đo gia tốc

Sự mong manh

• Lò xo bên trong và nam châm chuyển động có thể bị hư hỏng do va chạm
• Nhạy cảm với việc xử lý lạm dụng
• Có thể bị hư hỏng do rơi
• Cần bảo trì nhiều hơn so với máy đo gia tốc thể rắn

Giới hạn nhiệt độ

• Sức mạnh của nam châm giảm theo nhiệt độ
• Thông thường giới hạn ở 120°C
• Khả năng kém hơn so với máy đo gia tốc chế độ sạc

Nơi vẫn được sử dụng

Cài đặt cố định di sản

• Hệ thống giám sát máy móc tuabin cũ hơn
• Thay thế bằng hiện vật cho các cơ sở hiện có
• Duy trì khả năng tương thích với các hệ thống hiện có

Ứng dụng tần số thấp

• Thiết bị tốc độ rất thấp (< 300 vòng/phút)
• Khi dải tần số 10-1000 Hz là đủ
• Giám sát vận tốc đơn giản mà không cần tần số cao

Yêu cầu cụ thể

• Nơi cần lợi thế tự tạo
• Yêu cầu an toàn nội tại (không có điện)
• Ưu tiên đầu ra vận tốc trực tiếp

Lắp ráp

Phương pháp

• Lắp đinh tán vào lỗ ren (phổ biến nhất)
• Giá đỡ gắn với tấm chuyển đổi
• Lắp đặt từ tính (nếu bề mặt có từ tính và cảm biến không quá nặng)

Những cân nhắc

• Cần lắp đặt chắc chắn (cảm biến nặng)
• Cố định chặt chẽ để tránh rung cảm biến
• Kiểm tra bề mặt lắp đặt phẳng và sạch sẽ
• Giảm căng cáp để tránh bị kéo

Các giải pháp thay thế hiện đại

Tại sao máy đo gia tốc được ưa chuộng

• Nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều
• Dải tần số rộng (0,5 Hz – 50 kHz)
• Tốt hơn cho việc phát hiện lỗi ổ trục
• Chắc chắn hơn
• Chi phí thấp hơn
• Xu hướng công nghiệp hướng tới máy đo gia tốc

Hội nhập như một giải pháp thay thế

• Đo gia tốc, tích phân thành vận tốc
• Đạt được phép đo vận tốc với lợi thế của máy đo gia tốc
• Các công cụ hiện đại làm cho sự tích hợp trở nên minh bạch

Hiệu chuẩn và Bảo trì

Sự định cỡ

• Hiệu chuẩn bàn lắc
• Xác minh độ nhạy (mV/in/giây hoặc mV/mm/giây)
• Kiểm tra đáp ứng tần số
• Hiệu chuẩn hàng năm là điển hình cho các ứng dụng quan trọng

BẢO TRÌ

• Xử lý cẩn thận (tránh làm rơi và va đập)
• Kiểm tra tình trạng cáp
• Xác minh bảo mật lắp đặt
• Kiểm tra đầu ra định kỳ
• Thay thế nếu độ nhạy hoặc phản ứng thay đổi

Mặc dù số lượng thiết bị đo vận tốc giảm dần trong các hệ thống mới, nhưng các cảm biến vẫn là những cảm biến quan trọng trong các hệ thống giám sát cố định hiện có và một số ứng dụng tần số thấp. Việc hiểu rõ hoạt động, ưu điểm và hạn chế của chúng là cần thiết để duy trì các hệ thống cũ và đưa ra quyết định lựa chọn cảm biến sáng suốt, trong khi các cảm biến vận tốc vẫn có thể là lựa chọn tối ưu cho các yêu cầu cụ thể về tần số thấp, tự cấp nguồn hoặc tương thích.

---

← Quay lại Mục lục chính