مقدمه
در دنیای صنعت، پایش وضعیت ماشین‌آلات و تجهیزات برای جلوگیری از خرابی‌های ناگهانی و بهینه‌سازی عملکرد، امری حیاتی است. سنسورهای ارتعاش پراکسمیتی (ادی کارنت) به عنوان ابزاری دقیق و قابل اعتماد، نقش مهمی در این زمینه ایفا می‌کنند.
این مقاله به بررسی جامع سنسورهای ارتعاش پراکسمیتی (ادی کارنت) و نحوه عملکرد، کاربردها، مزایا، نحوه انتخاب و معرفی محصولات شرکت Monitran می‌پردازد.
سنسور ارتعاش پراکسمیتی (ادی کارنت) چیست؟
سنسورهای ارتعاش پراکسمیتی، که با نام سنسور ادی کارنت نیز شناخته می‌شوند، سنسورهای غیر تماسی هستند که برای اندازه‌گیری ارتعاشات، جابجایی و فاصله بین یک پروب و یک هدف فلزی رسانا استفاده می‌شوند. این سنسورها بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی و ایجاد جریان‌های گردابی در سطح هدف کار می‌کنند.
نحوه عملکرد سنسور ادی کارنت
یک سیستم پراکسمیتی از سه بخش اصلی تشکیل شده است :
- پروب (Probe) شامل یک سیم‌پیچ مسی دقیق است که درون یک محفظه مقاوم در برابر مواد شیمیایی و دما (معمولاً PEEK) قرار گرفته است.
- کابل اتصال (Extension Cable) پروب را به درایور متصل می‌کند.
- درایور (Driver) یک سیگنال RF با فرکانس بالا تولید می‌کند که توسط پروب به سمت هدف ارسال می‌شود.
هنگامی که پروب به یک هدف فلزی نزدیک می‌شود، میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم‌پیچ پروب، جریان‌های گردابی را در سطح هدف القا می‌کند. این جریان‌ها میدان مغناطیسی دیگری ایجاد می‌کنند که با میدان مغناطیسی پروب تداخل می‌کند.
این تداخل باعث تغییر امپدانس سیم‌پیچ پروب می‌شود که توسط درایور تشخیص داده شده و به یک سیگنال الکتریکی متناسب با فاصله یا ارتعاش تبدیل می‌شود. این سیگنال می‌تواند به صورت ولتاژ یا جریان (معمولاً 4-20mA) باشد.
مزایای سنسورهای ارتعاش پراکسمیتی
- اندازه‌گیری بدون تماس جلوگیری از سایش و خرابی سنسور و قطعه مورد اندازه‌گیری.
- پاسخ فرکانسی بالا (تا 10kHz) امکان اندازه‌گیری ارتعاشات با فرکانس بالا.
- مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی مقاوم در برابر روغن، گرد و غبار، آب و دماهای بالا.
- دقت بالا اندازه‌گیری دقیق جابجایی و ارتعاشات.
- قابلیت اندازه‌گیری جابجایی DC و AC امکان بررسی رفتار دینامیکی قطعات دوار.
کاربردهای سنسورهای ارتعاش پراکسمیتی
- پمپ‌ها پایش ارتعاشات و جابجایی شفت.
- توربین‌ها اندازه‌گیری ارتعاشات و موقعیت روتور.
- ماشین‌ابزارهای دقیق کنترل دقیق فاصله و جابجایی.
- یاتاقان‌های فلزی پایش وضعیت و تشخیص خرابی.
- سانتریفیوژها اندازه‌گیری ارتعاشات و تعادل.
- اندازه گیری گپ در ماشین ابزار DC
معرفی محصولات Monitran
Monitran طیف گسترده‌ای از پروب‌ها و درایورهای ادی کارنت را با مشخصات مختلف ارائه می‌دهد :
- پروب MTN/EP080 و درایور MTN/ECPD این ترکیب رایج برای اکثر صنایع، به ویژه پمپ‌ها، توربین‌ها، ماشین‌ابزارهای DC و گیج‌ها مناسب است. طول کابل بین پروب و درایور تا 9 متر قابل افزایش است.
-مشخصات فنی این پروب به شرح زیر است:- حساسیت 8mV/µm (اسمی)
- محدوده اندازه‌گیری 0 تا 2 میلی‌متر
- خطی بودن 1% (معمولی)
- دمای کاری پروب -30 تا 180 درجه سانتی‌گراد
- قطر 6 میلی‌متر
- طول 36 میلی‌متر
- رزوه M8
- توان مورد نیاز درایور 21V DC @ 30mA
- دمای کاری درایور -20 تا 80 درجه سانتی‌گراد
- پروب MTN/EP200 با محدوده عملکرد 0 تا 5 میلی‌متر و حساسیت 3.6mV/µm (اسمی). ابعاد آن 13mm (قطر خارجی) در 62mm (طول، شامل نوک) است و دارای رزوه M16 است. یک مدل مشابه، MTN/EP200F، دارای نصب کم‌ارتفاع (low-profile mount) است. هر دو به صورت استاندارد با درایور MTN/ECPD عرضه می‌شوند.
- پروب MTN/EP340 با محدوده عملکرد 0 تا 8.5 میلی‌متر و حساسیت 2mV/µm (اسمی). ابعاد آن 20.5mm (قطر خارجی) و 75mm (طول، شامل نوک) است و دارای رزوه M24 است. یک مدل مشابه، MTN/EP340F، دارای نصب کم‌ارتفاع است. هر دو به صورت استاندارد با درایور MTN/ECPD عرضه می‌شوند.
- پروب MTN/EP480 با محدوده عملکرد 0 تا 12 میلی‌متر و حساسیت 1.4mV/µm (اسمی). ابعاد آن 25mm (قطر خارجی) و 99mm (طول، شامل نوک) است و دارای رزوه M30 است. این پروب به صورت استاندارد با درایور MTN/ECPD عرضه می‌شود.
انواع درایورهای Monitran
- MTN/ECPD24V درایور خروجی ولتاژ مناسب برای منابع تغذیه معمولی +24V DC. خروجی آن 0 تا 16 ولت متناسب با فاصله پروب است.
- MTN/ECPD/78 درایور خروجی ولتاژ مناسب برای منابع تغذیه معمولی +24V DC. خروجی آن 0 تا 10 ولت متناسب با فاصله پروب است.
- MTN/ECPD/60 درایور خروجی جریان سه سیمه با تغذیه حلقه‌ای +24V DC. خروجی آن 4-20mA متناسب با ارتعاش است.
- MTN/ECPD2-AC درایور خروجی جریان دو سیمه با تغذیه حلقه‌ای +24V DC. خروجی آن 4-20mA متناسب با ارتعاش است.
- MTN/ECPD2-DC درایور خروجی جریان دو سیمه با تغذیه حلقه‌ای +24V DC. خروجی آن 4-20mA متناسب با فاصله پروب است.
- MTN/ECPD85 درایور خروجی جریان سه سیمه با تغذیه حلقه‌ای +24V DC. خروجی آن 4-20mA متناسب با فاصله پروب است.
جدول مقایسه پروب‌های ادی کارنت Monitran
| ویژگی | MTN/EP080 | MTN/EP200 / MTN/EP200F | MTN/EP340 / MTN/EP340F | MTN/EP480 |
| محدوده عملکرد (mm) | 0-2 | 0-5 | 0-8.5 | 0-12 |
| حساسیت (mV/µm) | 8 | 3.6 | 2 | 1.4 |
| قطر (mm) | 6 | 13 | 20.5 | 25 |
| طول (شامل نوک) (mm) | 36 | 62 | 75 | 99 |
| رزوه | M8 | M16 | M24 | M30 |
| نصب | استاندارد | استاندارد / کم‌ارتفاع | استاندارد / کم‌ارتفاع | استاندارد |
| کاربردها | عمومی | پایش دقیق | پایش دقیق | پایش دقیق |
جدول مقایسه درایورهای ادی کارنت Monitran
| ویژگی | MTN/ECPD | MTN/ECPD24V | MTN/ECPD/78 | MTN/ECPD/60 | MTN/ECPD2-AC | MTN/ECPD2-DC | MTN/ECPD85 |
| نوع خروجی | استاندارد (قابل تنظیم) | ولتاژ | ولتاژ | جریان (3 سیم) | جریان (2 سیم) | جریان (2 سیم) | جریان (3 سیم) |
| ولتاژ خروجی | قابل تنظیم | 0-16V | 0-10V | – | – | – | – |
| جریان خروجی | – | – | – | 4-20mA | 4-20mA | 4-20mA | 4-20mA |
| نوع سیگنال خروجی | فاصله/ارتعاش | فاصله | فاصله | ارتعاش | ارتعاش | فاصله | فاصله |
| تغذیه | – | +24V DC | +24V DC | +24V DC | +24V DC | +24V DC | +24V DC |
| توضیحات | برای اکثر پروب‌ها | خروجی ولتاژ | خروجی ولتاژ | خروجی جریان | خروجی جریان | خروجی جریان | خروجی جریان |
نحوه نصب و راه‌اندازی (Typical Application Setup)
برای پایش جابجایی شفت‌های دوار در پمپ‌ها یا توربین‌ها، استفاده از یک سنسور غیر تماسی قابل اعتماد برای پایش تغییرات عملکرد و پیش‌بینی خرابی‌های احتمالی بسیار مهم است. سنسورهای جابجایی ادی کارنت قادر به اندازه‌گیری دقیق موقعیت یک هدف رسانا با وضوح بالا هستند.
نوسان‌ساز موجود در درایور، جریان‌های گردابی را در هدف القا می‌کند. دامنه نوسان و در نتیجه جریان‌های گردابی القا شده در هدف، متناسب با فاصله پروب از هدف است. در واقع، سنسور فاصله هدف را با حس کردن نوسانات در میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک سیم‌پیچ مرجع در نوک پروب تشخیص می‌دهد.
واحد درایور ادی کارنت شامل یک نوسان‌ساز با فرکانس بالا است که پروب را تحریک می‌کند. مدارهای یکسوساز و خطی‌کننده درون واحد، ولتاژ نوسان‌ساز از پروب را به یک ولتاژ DC متناسب با فاصله تبدیل می‌کنند.
واحد درایور با منبع تغذیه +24V DC (یا -24V) تغذیه می‌شود و یک خروجی مثبت نسبت به 0V منبع تغذیه می‌دهد. از ولتاژ DC می‌توان برای تنظیم پروب در فاصله صحیح از یک هدف مشخص با جنس معلوم (فولاد ضد زنگ) استفاده کرد.
کابل‌های استاندارد ارائه شده با هر پروب ادی کارنت، 1 متر طول دارند و از نوع کواکسیال با عایق ETFE، بافت مسی داخلی و روکش فولاد ضد زنگ هستند. کابل‌های افزایش طول (با مشخصات مشابه) تا 8 متر نیز موجود هستند.
نکات مهم در انتخاب سنسور ادی کارنت
انتخاب سنسور ادی کارنت مناسب بستگی به عوامل مختلفی دارد، از جمله :
- محدوده اندازه‌گیری حداکثر فاصله مورد نیاز برای اندازه‌گیری.
- حساسیت میزان تغییر خروجی سنسور به ازای تغییر واحد فاصله.
- جنس هدف جنس فلز هدف بر عملکرد سنسور تأثیر می‌گذارد.
- شرایط محیطی دما، رطوبت، وجود روغن یا گرد و غبار.
- نوع خروجی مورد نیاز ولتاژ یا جریان (4-20mA).
کالیبراسیون
مجموعه‌های پروب ادی کارنت به صورت جداگانه کالیبره می‌شوند. یک مجموعه پروب ادی کارنت شامل یک مجموعه دقیق کالیبره شده از اجزا شامل پروب، درایور و کابل افزایش طول است.
تغییر هر یک از اجزا کالیبراسیون را باطل می‌کند. در صورت نیاز به تعویض هر عنصر، کل مجموعه باید برای کالیبراسیون مجدد بازگردانده شود.
مشخصات کلی (General Specifications)
- جنس بدنه فولاد ضد زنگ
- جنس نوک PEEK، محصور شده با مواد پرکننده
- کابل بافت فولاد ضد زنگ
- محدوده فرکانس DC تا 10kHz
- دمای کاری پروب -30°C تا 180°C
- حساسیت دمایی پروب <5°C در 150°C
- حداکثر رطوبت غیر متراکم 95%
- امپدانس خروجی 50 Ω
- غیر خطی بودن <1%
نتیجه‌گیری
سنسورهای ارتعاش پراکسمیتی (ادی کارنت) ابزاری قدرتمند و دقیق برای پایش وضعیت ماشین‌آلات و اندازه‌گیری جابجایی و ارتعاشات هستند. محصولات Monitran با تنوع و کیفیت بالا، نیازهای صنایع مختلف را پوشش می‌دهند. انتخاب صحیح سنسور و درایور مناسب، نقش کلیدی در عملکرد صحیح سیستم پایش وضعیت دارد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات Monitran، دریافت مشاوره فنی و انتخاب سنسور مناسب برای کاربرد خود، با کارشناسان ما تماس بگیرید یا از وب‌سایت ما بازدید کنید.