При правильной калибровке вихретоковый датчик измеряет линейное расстояние от чувствительного элемента (головки) до металлической поверхности измеряемого объекта. Это измерительный канал, который измеряет смещение (радиальная вибрация) и положение (осевой сдвиг) контролируемой поверхности относительно чувствительной головки датчика и места крепления датчика. Вихретоковые (бесконтактные) датчики, используемые для измерений вращающихся и возвратно-поступательных движений узлов агрегатов, работают по принципу вихретоковых токов и измеряют перемещение вала и его положение относительно подшипника (ов) машины или корпуса. Физическое расстояние в микрометрах между мишенью (площадь на валу механизма или штоке поршня), и чувствительным элементом вихретокового датчика называется зазор. Установка зазора между датчиками выполняется статически (т.е. на неработающем агрегате) расположению датчика на расстоянии от металлической поверхности, которое находится в пределах линейного диапазона датчика. Это позволяет осуществлять линейное измерение перемещения (на работающем агрегате), возникающего в результате динамической радиальной вибрации или изменения осевого положения относительно этого статического зазора датчика, при условии, что оно не превышает максимального линейного диапазона системы датчиков в любом направлении. Вихретоковые датчики являются надежными и долговечными, совмещая при это высокую точность измерения. Часто используются в суровых условиях, когда физический контакт с измеряемым объектом невозможен или желателен.
Вихретоковые каналы для измерения относительной вибрации
Одной из наиболее эффективных реализаций вихретоковых (бесконтактных) систем является измерение вибрации и обеспечение контроля состояния двигателей, насосов, турбин, компрессоров и другого промышленного оборудования, в котором используются подшипники скольжения. Даже небольшие уровни вибрации могут служить предвестниками выхода машины из строя, а это означает, что раннее обнаружение имеет решающее значение для безопасности производства, сотрудников, а также прибыли предприятия.
Концепция вихретоковых каналов измерения (бесконтактного) мониторинга вибрации полностью масштабируема. Как самые крупные и сложные машины, так и простые насосы, могут эффективно контролироваться на предмет проблемных вибраций с помощью набора высококачественных вихретоковых датчиков. Измерение относительной вибрации между поверхностью вала и опорной поверхностью подшипника скольжения идеально подходит для применения вихретоковых каналов измерения.
Как работает вихретоковый канал измерения вибрации
Бесконтактный датчик измеряет вибрацию, обнаруживая изменения в электромагнитном поле между наконечником датчика и поверхностью вала агрегата. Изменение зазора между наконечником датчика и поверхностью вала это перемещение, может быть измерено, как изменение вибрации (радиальная вибрация) и/или положения (осевой сдвиг). Вот как это работает:
- Генерация электромагнитного поля: Датчик генерирует электромагнитное поле и пропускает переменный ток высокой частоты через катушку внутри наконечника датчика. Этот переменный радиочастотный сигнал генерирует вихревые токи на поверхности металлического материала.
- Обнаружение движения: Когда движущийся компонент (вал или поверхность вала), попадает в электромагнитное поле бесконтактного датчика, это создает вихревые токи на поверхности материала, которые изменяют напряженность поля.
- Обработка сигнала: Датчик измеряет изменения в электромагнитном поле и преобразует их в электрический сигнал, который может быть распознан как радиальная вибрация, так и положению (осевой сдвиг).
- Анализ вибрации: Электрический сигнал от вихретокового датчика и преобразователя обрабатывается и анализируется для определения частоты, амплитуды, фазы и других характеристик вибрации или изменения положения.
Постоянно измеряя вибрацию, вихретоковый датчик может предоставлять информацию о состоянии машины в режиме реального времени и помогать выявлять потенциальные проблемы до того, как они приведут к аварии агрегата. Это позволяет на ранней стадии выявлять неполадки и своевременно проводить техническое обслуживание для обеспечения бесперебойной работы оборудования.
Параметры которые могут измеряться вихретоковыми каналами для контроля состояния агрегата
Бесконтактные датчики широко используются для контроля состояния вращающихся и возвратно-поступательных механизмов. Вот некоторые из способов использования вихретоковых датчиков для контроля состояния оборудования:
- Мониторинг вибрации: Вихретоковые датчики используются для измерения вибрации вращающихся и возвратно-поступательных механизмов с подшипниками скольжения, таких как турбины, двигатели, насосы или компрессоры. Измеряя смещение или перемещение вала, они могут обнаружить изменения вибрации, которые могут указывать на дефекты в машине, такие как дисбаланс или несоосность (расцентровка).
- Измерение биения и эксцентриситета: Вихретоковые датчики также могут использоваться для измерения биения или эксцентриситета (изгиба ротора) вращающихся узлов машин, таких как валы двигателей, турбин, компрессоров.
- Скорость вращения: Вихретоковые датчики могут измерять скорость вращения на высокоскоростных и низкоскоростных вращающиеся валов с несколькими событиями за оборот (одна или несколько меток). В настоящее время вихретоковые каналы способны обеспечивать точное измерение до 400 000 импульсов в минуту, что делает ее идеальной для высокоскоростного оборудования.
- Фазовый отметчик: Вихретоковый канал измерения можно использовать для создания импульса (метки) один раз за оборот, который можно использовать для измерения угла или направления любого вибрационного сигнала. Фазовый маркер делает это путем измерения известного события, например, когда датчик смотрит на выемку на вращающемся валу, создавая фазовую метку. С помощью этих данных можно диагностировать такие неисправности, как ослабление, дисбаланс, изгиб ротора, несоосность, трение статора о ротор, резонанс, трещина вала и другие неисправности.
В целом, вихретоковые датчики являются полезным инструментом для контроля состояния оборудования, поскольку они могут измерять относительное перемещение между наконечником датчика и материалом поверхности вала или штока поршня. Благодаря своей бесконтактной природе он может работать в очень широком диапазоне скоростей и обеспечивать точные измерения положения вала, радиальной вибрации, скорости вращения, фазового отметчика и других характеристик машины.