سنسورهای مورد استفاده برای اندازه گیری ارتعاشات نسبی شفت

سنسورهائی که برای اندازه گیری ارتعاشات نسبی شفت در یک ماشین در حال کار بکار برده میشوند، بایستی برخی الزامات را برآورده سازند؛ زیرا آنها بایستی حرکات سطح شفت دوار را اندازه گیری نمایند

. این الزامات عبارتند از:

اندازه گیری مقدار ارتعاش بصورت غیرتماسی

عدم تاثیرپذیری از روغن یا واسطه های دیگر بین سنسور و سطح اندازه گیری

محدوده اندازه گیری وسیع و خطی با وضوح بالا

نصب و تنظیم و کالیبراسیون ساده

از انواع سنسورهای موجود

(سنسورهای خازنی، القائی و جریان گردابی)، نوع جریان گردابی بعلت دارابودن برخی ویژگیها، در سطح وسیعی در دنیا استفاده میشود.

تجربیات حاصل از استفاده عملی، باعث استاندارد شدن سنسورها و مشخصات آنها در سطح وسیع شده است

.

روش جریان گردابی

(Eddy-Current Method)

اساس عملکرد در روش جریان گردابی بدین صورت است که میدان مغناطیسی تولید شده در اطراف یک سیم پیچ در اثر عبور جریان متناوب الکتریکی، باعث القاء جریانهای گردابی در ماده رسانای نزدیک سیم پیچ میگردد

. خاصیت جریانهای گردابی، ربودن انرژی سیم پیچ از طریق میدان مغناطیسی تولید شده میباشد.

هر چه ماده رسانا چگالتر باشد یا میدان مغناطیسی بیشتری روی ماده اثر کند

(یعنی ماده نزدیکتر به سیم پیچ باشد)، تبادل انرژی قویتر خواهد بود. اثر فوق خود را با افت در دامنه ولتاژ بخش اوسیلاتور (نوسان ساز) نشان میدهد. سپس این اثر به سیگنال قابل اندازه گیری نرمال متناسب با فاصله بین سیم پیچ و ماده رسانا تبدیل میشود (بطور مثال 8 میلی ولت بر میکرومتر)

مزایا

: با هر ماده رسانای الکتریکی میتواند بکار برده شود. از واسطه های غیرالکتریکی مثل روغن، آب و غیره متاثر نمیشود. تعویض سنسور بدون کالیبراسیون مجدد میسر است. تاثیرپذیری کمی از خاصیت مغناطیسی باقیمانده در شفت دارد.

معایب

: اندازه گیریها میتوانند از ساختار مواد شفت که هموژن نیستند متاثر شوند. به این موضوع Electronical Runout گفته میشود.

مشخصات

: خواص مکانیکی و الکتریکی مجموعه اندازه گیری جریان گردابی بطور جامع در استاندارد API670 تشریح شده است. این استاندارد بصورت بین المللی برای ارزیابی این نوع اندازه گیری بکار برده میشود. سایر نیازمندیها در استاندارد DIN45670 تشریح شده اند.

در حال حاضر دو فرق اساسی در ساختمان سنسورهای جریان گردابی وجود دارد

:

سیستم اندازه گیری با مجموعه ای متشکل از تجهیزات جداگانه، شامل سنسور بهمراه کابل، کابل اضافی و نوسان ساز

(شکل 52-3)

سنسوری که با کابل و نوسان ساز بصورت یکپارچه ساخته شده است

.

عمدتاً سیستم اندازه گیری با مجموعه تجهیزات جداگانه، برای اندازه گیری و مونیتورینگ ارتعاشات نسبی شفت ماشینها بطور دائمی استفاده میشود

. هرگونه تغییری در طول هر یک از کابلها، باعث تغییر در خواص الکتریکی میگردد (ظرفیت و مقاومت). به این دلیل مجموعه کابلها و نوسان ساز بصورت یک جا توسط سازنده کالیبره شده و انجام تغییرات بعدی ممکن نیست. معمولا اندازه طول کلی کابل بین سنسور و نوسان ساز 5 متر میباشد.

در سیستم یکپارچه، مدار نوسان ساز و سیم پیچ در داخل بدنه یک پیچ

M 10x1 ساخته میشوند. در این حالت افزایش طول کابل مهم نبوده و نصب کابل بطور قابل ملاحظه ای آسان میباشد.

تغذیه لازم برای سنسور و سیگنال اندازه گیری شده هر دو با استفاده از کابل استانداردی که میتواند تا

1000 متر طول داشته باشد، منتقل میگردد.

مشخصات اندازه گیری

:

مشخصات اندازه گیری جریان گردابی با مشخصات

- محدوده فرکانسی، محدوده اندازه گیری جابجائی خطی و ضریب تبدیل - تشریح میشوند.

محدوده فرکانسی

:معمولاً محدوده فرکانسی در روش اندازه گیری جریان گردابی بین صفر تا 1000 هرتز میباشد. فرکانس صفر هرتز به وضعیت ساکن شفت مربوط است. حد بالائی فرکانس یعنی 1000 هرتز امکان اندازه گیری ارتعاشاتی که ضرایبی از سرعت کاری روتور میباشند را فراهم میسازد.

محدوده اندازه گیری جابجائی خطی و ضریب تبدیل

:هر دو مشخصه فوق از منحنی تبدیل قابل محاسبه میباشند. منحنی تبدیل، رابطه بین ولتاژ خروجی اسیلاتور و فاصله بین سنسور و سطح اندازه گیری را نشان میدهد.

در منحنی تبدیل، این رابطه در فاصله

0.4 تا 2.9 میلیمتر با چشم غیرمسلح بشکل خطی دیده میشود. با این حال برای ارزیابی دقیق چشم غیرمسلح کافی نمیباشد.

شکل

57-3 میزان خطی بودن و انحراف منحنی تبدیل U(s) از حالت بهینه خطی G(s) در کل محدوده اندازه گیری را نشان میدهد.