הבנת התפקיד של חיישן Velocity במכונות מהירות

מכונות מהירות גבוהה - החל מטורפות טורבינות ומדחסמכים צנטריפוגות צנטריפוגות CNC ספינדלס ו טורבו-מטען מדויק, בזמן אמת של תנועה מכנית כדי להבטיח פעילות בטוחה וחיי שירות מורחבים.בין הפרמטרים השונים המדידה, FLT:0vecity: FLT:1 (לעתים קרובות באה לידי ביטוי ב mms או ב /) הוא אינדיקטור עיקרי של בריאות כי זה מתאים ישירות להחלטות אבטחה של אבטחה, ולכן הוא משפיע על איכות קריטי של אבטחה.

חיישני Velocity הופכים רטט מכני לאות חשמלי למהירות המיידית של המרכיב המרגש.זהות ניתן לשלב כדי להשיג עקירה או להבדיל כדי להשיג האצה, אבל המדידה עצמה רגישה ביותר לטווח הכמעט- ⁇ שבו רוטט מכונות תקלות כגון חוסר איזון, אי-השונות, ולבוש בדרך כלל משקף את החיישן הנכון כרוך בהבנה לא רק את העיקרון אלא גם את הדרישות הספציפיות של מהירות ההפעלה: מהירות ההפעלה, הפעלה, עיבוד נתונים, טמפרטורה, הפעלה, טמפרטורה, הפעלה, טמפרטורה.

הפיזיקה מאחורי מדדי הוולנסיות

Velocity הוא נגזרת של עקירה ביחס לזמן. כי הרבה תקלות מכונה נפוצות לייצר חתימות רטט כי הם סטנדרטים מהירים-פרופורטיים, בינלאומיים כגון FLT:0 ISO 1081603FLT:1 להשתמש במהירות כמו המדד המועדף על הערכת מצב מכונה. חיישן מהירות חייב להיות מסוגל ללכוד את האמפודה ואת התוכן של רטט בתוך רוחב פס מוגדר, בדרך כלל מכמה מהירות למכונות גבוהה שלה.

שלוש גישות בסיסיות קיימות למדידת מהירות הרטט ישירות:

  • (FLT:0) מדידה משולבת האצה (FLT:1) - Accelerometers (לעתים קרובות ⁇ electric) האצה; האות משולב אלקטרונית במהירות התשואות.
  • (FLT:0) מהירות מהירה מהירה חישה 1 , אלקטרומגנטית איסוף יוצר מתח פרופורציה ישירות למהירות של סליל נעים יחסית למגנט קבוע.
  • (FLT:0) מדידה לא-מגע מהיר (FLT:1) - לייזר דופלר רוטר vibrometers או חיישני קיבולי יכול למדוד את התנועה היחסית בין החיישן וההמטרה; מהירות נגזרת משינוי דופלר או משילוב של עקירה.

הבחירה בין שיטות אלה תלויה בתצורה ההולכת, הקרבה של המטרה, ואת הצורך בבידוד ממרכיבים גבוהים של קידוד אשר עלולים להציף איסוף מהיר ישיר.

סוגים של חיישן Velocity עבור מכונות מהירות גבוהה

Piezoelectric Accelerometers with Integrated Electronics (IEPE)

רוב מערכות ניטור הרטט המודרניות עבור מכונות מהירות גבוהה להשתמש אגזואלקטריות accelerometers בגלל התגובה הרחבה שלהם תדר, טווח דינמי מעולה, ועוצמה.חיישנים אלה מכילים גבישים אדזואלקטריים שיוצרים מטען כאשר נתון להאצה. כאשר הפלט משולב אלקטרונית - או בתוך החיישן או במצב ירידה של ירידה במורד הזרם - האותות מייצגים מהירות.

עבור יישומים מהירים גבוהים, בחר accelerometer עם resonance גבוה מעל תדרי הרטט הצפויים כדי למנוע עיוות amplitude. תדרי resonant משותף הם 15 kHz עד 30 kHz; עבור ספינדלס לרוץ ב 30,000 RPM (500 סיבובי תדר והרמוניה), חיישן עם טווח נוח עד 10Hz הוא בדרך כלל מספיק.

Direct Velocity Pickups (מתקני חשמל)

חיישני מהירות אלקטרומגנטיים, הנקראים לעתים קרובות "סלקטיביים של קוצר", מורכבים מכווצים בשדה מגנטי.לתנועה שכפול בין סליל לבין המבנה המגנטי גורם למתח ביחס למהירות הרטט.חיישנים אלה הם פסיביים (אין כוח נדרש) ומייצרים אות ברמה גבוהה שאינו דורש שילוב.

Piezoelectric Velocity Sensors (Integrated Charge Amplifiers)

כמה יצרנים מציעים חיישני מהירות המשלבים אלמנט accelerometer אגזואלקטרי עם אינפורטטור אלקטרוני פנימי כדי לייצר אות מהירות ישיר.אלה הם המקבילה פונקציונלית למטר IEPE עם שילוב חיצוני, אבל האינטגרציה מתבצעת בתוך דיור חיישן.הם נוחים עבור מערכות רטרוfitting המיועדות עבור איסוף מהירות כי הם מספקים פלט פרופורציה יחסית למהירות ללא צורך תאורה חיצונית, יכול להפוך את האות 5 במהירות גבוהה.

Capacitive ו Eddy-Current Proximity Probes

חיישנים שאינם מגע כגון בדיקות קיבוליות או בדיקות הרגעה של דידי מודדים את העקירה בין קצה החקירה לבין משטח יעד.על ידי הבחנה אות העקירה, מהירות ניתן להסיק.חיישנים אלה הם הכרחיים למעקב אחר ציר ותנועה קורנלית בטורפות, דחוסים, ומנועים גדולים שבהם מגע פיזי הוא בלתי אפשרי.

לייזר דופלר וברומטר

כאשר הדיוק הגבוה ביותר נדרש ומדידה ללא מגע חיוני - לדוגמה, על מיקרו-טרמפינים עדינים או בסביבות מחקר - אלסר vibrometers (LDVs) לספק מדידה ישירה, לא מגע של מהירות המבוססת על השינוי דופלר של אור לייזר משתקף. LDVs מציעים תגובה תדירות מ DC למספר מגהץ ויכול למדוד מהירויות מ nanometer לשנייה כדי להשתמש בעוצמה גבוהה שלהם כדי להשתמש ברזולוציה גבוהה כדי להשתמש במעבדה.

מפתחי גורמים לשקול בעת בחירת חיישן Velocity

טווח מדידה וסגישות

החיישן חייב להיות מסוגל למדוד את מהירות הרטט הצפויה ביותר ללא ריצוף או קידוד.עבור מכונות מהירות גבוהה, רמות רטט יכול לנוע בין כמה מ"מ / s על רוטטור מאוזנת ביותר מ -100 מ"מ / s במהלך מצב אשמה.בחר חיישן עם רגישות המספקת יחס mV-to-noise נאותה ברמה הנמוכה ביותר כאשר עדיין יש חדר ראש עבור רגישויות מקסימליות עבור 10 / mc2 (מ"מ) עשוי דורשות נמוך יותר מ"מ / 10 / 10 / רזולוציה גבוהה יותר מדידות).

תגובה מהירה ושלב קוארנטיות

התגובה של החיישן חייבת להיות שטוחה על טווח התדירות של עניין.עבור איסוף מהיר ישיר, קיצוץ ⁇ נמוך הוא לעתים קרובות מוגבל על ידי קבוע זמן החיישן; עבור אגזואלקטרי accelerometers, את החיתוך נקבע על ידי אדיר אלקטרוני ± Btrator או את חיישן בנוי במהירות גבוהה מייצרת לעתים קרובות רטטים מעבר 1 ker (למשל, כלומר, מהירות סמן).

דירוג סביבתי

מכונות מהירות גבוהה נמצא לעתים קרובות בסביבות קשות: טמפרטורות גבוהות ליד טורבינות או ממצה, לחות, ערפל שמן, רטט של משטח עולה עצמו, ואווירות נפץ פוטנציאליות. בחר חיישן עם טווח טמפרטורה הפעלה מתאים (למשל, -40 מעלות צלזיוס ל +125 מעלות צלזיוס עבור הרבה IEPE accelerometers; מודלים מיוחדים-temperature יכול ללכת מסוכן +250C לאחור) , למשל, הגנה על הסביבה הגנתי (C) עבור אזורי סגסוגת IEPC) עבור , כגון הגנה עצמית, IPTEC) עבור אזורי הגנה עצמית, לדוגמה, חיישנים (C עבור אזורי הגנה עצמית, IEPC עבור , , , , , , חיישנים הגנתי (C עבור , חיישנים הגנתיבית) עבור , , , לדוגמה, IEPE חיישנים הגנת , חיישנים הגנתי (C עבור חיישנים הגנתי (C עבור חיישנים מאובטחים) עבור חיישנים הגנתי (C עבור הרבה IEPE עבור הרבה IEPE עבור הרבה IEPE עבור הרבה IEPE עבור חיישנים מאובטח, לדוגמה, חיישנים מאובטחים) עבור חיישנים הגנתי) עבור חיישנים מאובטח, חיישנים חיישנים מאובטח, לדוגמה,

שיטת הרהורים ואפקטיה על תגובה תדירות

כיצד החיישן מתחבר למכונה ישירות משפיע על טווח התדרים הנתעב. A ⁇ בעל כורח חיישן המוקש ישירות על משטח שטוח, נקי מספק את רוחב הפס הרחב ביותר (עד להתחדשות של החיישן) בסיסים מגנטיים נוחים למדידות זמניות אבל מציג אפקט סינון נמוך, בדרך כלל מגביל את התדר העליון ל 2Hz.

אותות והתאמה

רוב מערכות ניטור מצב מודרני לקבל אותות IEPE (כוח קבוע, מתח AC-קופאד) לבדוק כי סוג הפלט של חיישן מתאים חומרת רכישת נתונים.עבור ריצות כבלים ארוכים (מעל 30 מטר), להשתמש חיישנים עם פלטה נמוכה (IEPE) כדי למנוע חיישנים מתקדמים (כלומר, חלק חיישנים מציעים מחסנים 4-20A עבור אינטגרציה עם מערכות PLC או DCS; אלה הם ברמה מתאימה עבור טרנדים מתקדמים פחות, אבל הם לא יכולים לספק אנטמוסטציה דיגיטלית.

רצפה והחלטה

רצפת הרעש של חיישן קובעת את המהירות הרטט הנמוכה ביותר שניתן להבחין בה באופן אמין. עבור ספינים מהירים או רוטטורים מדויקים, רמות רטט הרץ עשויות להיות נמוכות כמו 0.5 מ"מ /s. הרעש השונה של החיישן (בביטוי ב mm / μm / s) חייב להיות גם מתחת לרמה זו. טיפוסי IEPE accelerometers יש רצפת רעש של 10-μ / 50 נמוך כדי להניב נמוך של ⁇ / ⁇ .

קלבריות וטרגדיה

כדי להבטיח מדידות מדויקות וחזור, החיישן חייב להיות מכוונן לסטנדרט ידוע.חפש חיישנים המסופקים עם תעודת calibration שניתן לעקוב אחר NIST או שווה ערך.לאורך זמן, רגישות עלולה לסחף, במיוחד בטמפרטורה גבוהה או סביבות עתירה גבוהה. יישום אימות תקופתי (בדרך כלל מדי שנה) באמצעות מד"מ הפניה על קליברציה על חיישנים פנימיים מסוימים כוללים תכונות פנימיות.

טיפים לשימוש מעשי עבור High-Speed Machinery Monitoring

מיקום חיישן

מהירות הוויברציה היא רגישה כיוון.עבור מכונות רוטטות, להתקין חיישנים בשלוש כיוונים אוטגוניים הדדית בכל בניין נושא: רדיול (horizontal ו אנכי) ו axial. כיוונים קורנלי ללכוד את הכוחות העיקריים מחוסר איזון וערפל, בעוד בכיוון צירי מזהה נושאים.

קלינג וקרקע

השתמש בכבלים ממוינים, מעוותים שנועדו לסיגות IEPE. להימנע מכבלי חיישן מקבילים לכבלי חשמל או לכונן תדר משתנה (VFD) כדי למנוע התערבות אלקטרומגנטית.קרקע את מגן הכבלים בסוף רכישת הנתונים רק, ולהימנע לולאות קרקע על ידי הבטחת תיק החיישן מבודד מהמכונה (אלא אם החיישן מתוכנן להיות מעוקל באמצעות ה-F) עבור חיישנים נמוכים, באמצעות חיישנים.

המונחים: filing and Filter

אותות Velocity הנגזרים מ- Accelerometers לעתים קרובות מכילים רכיבים גבוהים של קידוד שאינם רלוונטיים למצב מכונות (למשל, לשאת רעש כלוב מעל 10 kHz) החל מסנן פסילה לסימן המהירות - באופן חד פילטר גבוה במרחק של 0.5-10 הרץ (כדי להסיר את DC מכווץ ותדירות נמוכה מאוד) ופילטר נמוך ב 1- 5 kHz (בהתאם לפילטר דיגיטלי שלילי על ידי שימוש קבוע).

שילוב עם תוכנת תחזוקה חיזוי

האות המהירות צריך להיות מדגימה ברציפות ומגמה לאורך זמן.קבוע סף אזעקה מבוסס על ISO 10816-3 (עבור מכונות כלליות) או ISO 7919 (לדריט פיר) יותר, להשתמש בספקטרום המהירות (FFT) כדי לזהות תדרים ספציפיים של תקלות: מהירות רוטורית עבור חוסר איזון, 1× 2 × RPM עבור misalignment, Sides for Modulations, ו-High-CM כדי להזיז באופן אוטומטי את הנתונים שלך.

התמודדות עם ספינים מהירים (30,000+ RPM)

עבור ספין-מה-גבוה, התדרים הרטט יכולים להגיע כמה קילווהרץ. השתמש accelerometer עם Resonance מעל 30 kHz ותדירות מהדהדת רכובת שלא חופפת עם המהירות התפעולית. הר החיישן עם מדבקה קרמיקה כדי למנוע את התגובה התדירות. כי ספין פועל לעתים קרובות עם סובלנות, טווח מדידה נמוך (D) ללא אינטגרציה נמוכה יותר, כולל קומפקטית גבוהה יותר קומפקטית (D) עם אינטגרציה) עם קומפקטית גבוהה יותר ±D) עם קומפקטית גבוהה יותר קומפקטית משקל נמוך.

מלכודות נפוצות להימנע

  • (FLT:0) שימוש במגוון מדידות גדול מדי:03FLT) 1 חיישן מדורג עבור 500 גרם עשוי להיות בעל החלטה גרועה עבור הרטטים ברמת תת-ג הנוכחי על ספין-מה מהיר ובריא.
  • (FLT:0) אבחון ההתחדשות ההולכת וגוברת: אנדרל 1 (A מגנטית על משטח צבוע או לא אחיד יכול ליצור התחדשות עולה מעוות את אות המהירות מעל 2 kHz. להשקיע בחיישנים מהונדסים או דביקים עבור מתקנים קבועים.
  • (FLT:0) עידוד זנים כבל: FIRLT:1 ויברציה יכול לגרום לחבר כבלים עייפות לשבור. השתמש מנעו מחברים (למשל, M12 או MIL-C-38999) ולהבטיח כבלים עם עניבה כדי להפחית את הגמישות בנקודה החיבור.
  • <חזק> איסוף מהיר ישיר של מכונות מהירות הן הטובות ביותר עבור כל מכונות מהירות גבוהה: תגובת התדירות המוגבלת שלהם (<1 kHz) הופך אותם לבלתי מתאימים עבור ניטור הילוכים או תדרי פאס. Accelerometers עם שילוב לספק כיסוי רחב יותר.
  • (FLT:0) העלאה של השפעות טמפרטורה: FLT:1 חיישנים ⁇ אלקטריים רבים יש חסכונית בטמפרטורה. Calibrate את המערכת בטמפרטורה התפעולית הצפויה או ליישם עקומות פיצוי.

מגמות עתידיות ב-Valocity Sensing

האבולוציה של ccelerometers הביאה ביצועים גבוהים, מהירות בעלות נמוכה החישה יישומים חדשים. חיישנים MEMS מציעים כעת רצפות רעש ורוחבים המתאימים למכונות מהירות תעשייתיות רבות, והם קטנים יותר, מהירים בעלות נמוכה יותר, וקלים יותר להשתלב במצב אלחוטי ללא מעקב מהיר או מהירות גבוהה.

מגמה נוספת היא שילוב של עיבוד אותות דיגיטליים (FLT:0) עיבוד אותות (DigtureFLT) 1:1 ישירות בתוך החיישן. חיישנים חכמים יכולים להמריץ את האצה למהירות, ליישם פילטרים נגד-פניה, והנתונים במהירות ה-FFT על אוטובוס דיגיטלי.זה מקטין את הנטל על מערכות רכישה נתונים מרכזי ומאפשר יותר חיישנים להיות מצטברים על רשת אחת.

לבסוף, התעשייה נעה לכיוון ההרחבה:0 (התקן פורמטים של נתונים סטנדרטיים FLT):1 (למשל, IEEE 1451.4S) המאפשר זיהוי חיישן Plug-and-play ו-play חיישן נתונים התחדשות אוטומטי.כאשר בחירת חיישן עבור התקנה חדשה, לטובת אלה התומכים ב-TEDS כדי לפשט את ההתרחבות של מערכות עתידיות.

מסקנה

בחירת חיישן המהירות הנכון עבור מכונות מהירות גבוהה היא החלטה רב-פנים המשפיעה ישירות על יעילות ניטור מצב ותוכניות תחזוקה חיזוי.התחל עם הבנה ברורה של המאפיינים הדינמיים של המכונה: טווחי מהירות סיבוב, אדני רטט צפויים, תוכן תדירות של תקלות פוטנציאליות, ומגבלות סביבתיות.

(הופנה מהדף תגובה בתדר, שיטת עלייה, רגישות והתאמה לתפוקה. Invest inתקין המתאים: משטחים של עלייה נקייה, לוחות מאובטחים, קנונית מוגנת, ותיקון ריצוף.על ידי גישה שיטתית לבחירת חיישן והתקנה, תקבל מידע אינטנסיבי, יעיל, יעיל, יעיל, לתנודות מהירות אשר מרחיב את החיים, מקטין את זמן לא מתוכנן, ומשפר את הבטיחות התפעולית עבור הדרכה נוספת, להתייעץ עם יישום של קידוד 3F2: