Jak senzory vibrací měří zrychlení pro sledování stavu stroje?

monitorování stavu strojů je úzce spojeno s větším programem prediktivní údržby. Cílem prediktivní údržby je omezit nebo eliminovat zcela náhlé a katastrofické selhání stroje aktivním sledováním těch součástí, které jsou kritické pro funkci stroje. Monitorováním součástí, jako jsou motory, ventilátory, čerpadla a další součásti, jako jsou ložiska, a sledováním parametrů, jako je teplota a vibrace, a pomocí algoritmů k analýze takto shromážděných dat lze zabránit poruchám dříve, než k nim dojde.

jednou z nejběžnějších technik používaných při monitorování stavu je analýza vibrací. V zásadě tato metoda používá senzory k monitorování vibrací ve stroji a strojních součástech. Tato data jsou poté dále analyzována dolů, aby se zjistilo, zda existuje odchylka od normálního provozu a zda a jaký druh zásahu je nutný.

vibrační senzory jsou široce používány k měření vibrací. Typické vibrační senzory budou měřit vibrace součástí stroje, jako jsou hřídele a ložiska rotačních zařízení, jako jsou motory a čerpadla. Samotné vibrační senzory jsou založeny na několika různých typech provozních technik, včetně nejběžnějších, které jsou založeny na akcelerometru. Ostatní vibrační senzory pracují s použitím tenzometrů, mikrofonů nebo tlakových senzorů nebo jiných typů měřicích technik.

jak tedy fungují vibrační senzory? V srdci nejběžnějšího typu vibračního senzoru je akcelerometr. Všechny akcelerometry měří zrychlení, což je síla. V podstatě měří stupeň pohybu objektu. Takže v jistém smyslu to není vibrace, která je přímo měřena, ale spíše síla, která je detekována, která je identifikována jako vibrace.

jeden z nejběžnějších typů vibračních senzorů používá keramický piezoelektrický senzor nebo akcelerometr. Akcelerometr měří dynamické zrychlení fyzického objektu pomocí napětí generovaného piezoelektrickým efektem. V podstatě některé materiály vykazují schopnost produkovat napětí v reakci na mechanické namáhání. Tyto materiály nebo krystaly tvoří centrální část akcelerometrů používaných ve vibračních senzorech. Zrychlení je tedy přenášeno na hmotu uvnitř akcelerometru, která pak generuje proporcionální sílu na piezoelektrický krystal. Tato síla na krystal generuje elektrický náboj, který je úměrný síle, což je zrychlení.

piezoelektrické akcelerometry nabízejí řadu výhod. Za prvé, jejich vysokofrekvenční odezva, linearita v širokém frekvenčním rozsahu a široká šířka pásma pomáhají při měření vysokofrekvenčních vibrací. Zejména v průmyslových aplikacích mají vibrační senzory obvykle několik funkcí, které zajišťují dlouhodobý spolehlivý provoz. Patří mezi ně široký rozsah provozních teplot, řada různých možností balení a dlouhodobá stabilita.

výběr správného snímače vibrací začíná pochopením očekávaných charakteristik signálu, které mají být měřeny, a všech faktorů prostředí, které je třeba vzít v úvahu, jako je teplotní rozsah nebo nebezpečné prostředí. Z toho lze znát rozsah citlivosti a frekvenční rozsah potřebný ze senzoru. Rozsah citlivosti závisí na znalosti očekávané amplitudy vibrací, se kterou se senzor pravděpodobně setká. Podobně může být frekvenční rozsah také odhadnut nebo znám z minulých údajů o frekvenci ze sledovaného stroje nebo součásti.