Датчики скорости виды датчиков и их устройство: в основе безопасности и комфорта современного автомобиля — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

виды, устройство и принцип работы

Датчик скорости автомобиля

Все современные автомобили оснащаются датчиком скорости. Его задача – замер скорости и передача полученной информации на электронный блок управления. Благодаря полученным с датчика сигналам корректируются параметры, влияющие на работу двигателя (количество подаваемого воздуха, обороты холостого хода и др.) Чем выше скорость движения – тем больше частота сигналов.

Устройство и принцип работы

Устройство ДС основано на эффекте Холла, устройство через определенные промежутки времени передает на ЭБУ частотно-импульсные сигналы. Так, за один километр пути, данное устройство передает около 6000 сигналов и на основании полученных данных блок управления в автоматическом режиме вычисляет скорость передвижения автомобиля. Чем выше скорость авто, тем с большей интенсивностью импульсы поступают на контроллер.
Кроме определения скорости этот прибор выполняет еще одну важную функцию. Когда автомобиль «катится» накатом, импульсный датчик не блокирует поступление топлива, тем самым способствуя экономии. Принцип работы ДС довольно прост, но, если возникают какие-либо неисправности, это сказывается на работе силового агрегата.

Сегодня принято выделять несколько видов ДСА, различающихся по устройству: индуктивные, язычковые и основанные на эффекте Холла (электронные датчики).

Где находится датчик скорости

Обычно датчик скорости автомобиля находится в верхней части МКПП: на механизме привода спидометра. Открыв капот его можно легко найти, для этого нужно искать разъем с исходящими от коробки передач проводами (важно не путать датчик скорости с установленным датчиком на раздаточную коробку или колеса).

Основные причины неисправности

Поломку датчика скорости стоит устранять своевременно, пока она не переросла в дорогостоящий ремонт. Для этого каждый автовладелец должен следить за тем, как его транспортное средство ведет себя во время движения. При малейших отклонениях от установленной нормы рекомендуется осуществить замену ДСА.
Основные признаки неисправности датчика скорости:

повышается расход топлива;
неверные показатели спидометра;

на холостом ходу двигатель нестабильно работает;
мотор не развивает полную мощность.

Также признаки выхода из строя датчика скорости могут проявляться в ситуациях, когда на холостом ходу, во время выжимания сцепления или во время переключения передач двигатель перестает работать. В таком случае водитель увидит индикатор с надписью «Check engine», если есть компьютер, на дисплее высвечивается ошибка «24».
В данной ситуации первым делом рекомендуется проверить состояние контактов и проводов, возможно, обнаружится обрыв в цепи. Как правило, это возникает рядом с разъемом, где находится изгиб, и провода могут перетереться. Если же контакты просто загрязнились или окислились, их необходимо зачистить.
Также нужно контролировать целостность изоляции проводов в месте выпускного коллектора. Неисправность датчика может быть обусловлена выходом из строя тросика спидометра, который истерся в процессе эксплуатации.

Самостоятельное тестирование

Каждый владелец автомобиля должен знать, как проверить датчик скорости. Есть три возможных способа установить его исправность. Перед началом диагностики следует определить, выдает ли датчик 12 В, поскольку основной принцип работы ДВС основан на эффекте Холла, состояние контактов осуществляется исключительно при вращении. Показатели напряжения датчика в рабочем состоянии должны находиться в пределах 0,5-10 В.
1. Проверка вольтметром. ДСА нужно снять и установит, за что отвечает каждая клемма. Один контакт вольтметра следует присоединить к клемме, выводящей импульсные сигналы, а второй — подвести к проводу заземления. Датчик необходимо вращать и в это время смотреть на показатели напряжения. Чем интенсивнее вращается датчик, тем больше будут показатели.
2. Необходимо отсоединить импульсный провод, который определяется специальным контроллером, и поднять колесо для вращения домкратом, чтобы оно не касалось земли. Присоединить контрольный провод «Сигнал», если показатель «-«, тогда датчик скорости исправен. Заменить контрольку в данном способе может провод с лампочкой.
3. Чтобы определить работу датчика, не обязательно снимать его с машины, для этого можно приподнять ее, как в предыдущем способе. Далее вольтметр соединить с контактами датчика, прибор при вращении колеса покажет показатели напряжения. Если вольтметр показывает напряжение и частоту в Гц, это указывает на то, что ДС работает.

Как заменить датчик скорости

Замены датчика скорости – это достаточно простая процедура, которая не займет много времени, поэтому многие водители проводят ее самостоятельно.
Чтобы заменить самостоятельно датчик скорости, необходимо следовать алгоритму процедуры:
Аккумуляторную батарею нужно отсоединить от бортовой сетки и только после этого отсоединить ДС. При этом рекомендуется в работе использовать два ключа – на «10» и на «21». В некоторых случаях понадобятся ключи другого размера, в зависимости от марки автомобиля.
Необходимо максимально аккуратно (чтобы не повредить шток) открутить сам датчик. В случае если он не подлежит ремонту, нужно приобрести идентичный с равным количеством зубцов на шестерне.
Установка нового элемента происходит в обратном порядке. Шток устанавливается во втулку датчика, после – уплотнительное кольцо, предварительно обработанное маслом, а датчик скорости фиксируется на место.
После монтажа нового прибора следует обнулить ошибки ЭБУ, в ином случае машина не будет считать замену датчика результативной.

На что обратить внимание

Перед началом процедуры по замене датчика скорости нужно отключить зажигание, поскольку наличие в цепи напряжения при подключении вольтметра может привести к замыканию и выходу из строя остальных элементов.
Для того чтобы при снятии датчика скорости не столкнуться с дефектами штока, необходимо осуществить демонтаж привода спидометра. Для его снятия используется обычный гаечный ключ. Процедуру следует проводить очень аккуратно, доставая привод из корпусной части коробки передач, при этом важно не упустить шток в месте МКПП.

Как продлить срок службы ДС

Устройство ДС не отличается особой сложностью, а его замену может самостоятельно произвести практически каждый автовладелец. Поэтому многие не уделяют этому устройству должного внимания, что в некоторой степени способствует его неисправности. В большей степени рискуют водители, которые практикуют езду на высоких скоростях, при этом установленный датчик скорости имеет пластиковый хвостовик, который при сильной вибрации быстро разбивается тросиком.

Нередко причиной неисправности может стать и сам тросик, поскольку он находится под воздействием факторов таких, как влага и реагенты, используемые для обработки дорог. Это разрушает его структуру: тросик теряет первоначальную эластичность, начинает трескаться и расслаиваться. Чтобы не допустить его преждевременного перетирания, нужно регулярно обрабатывать его любым машинным маслом, закачивая шприцом под оплетку.

Отдельное внимание стоит уделять хвостовику ДС в том месте, где соединяется сам датчик и трос. В случае если хвостовик пластиковый, он разбалтывается в ходе эксплуатации автомобиля, что приводит к тому, что его посадочное место становится разбитым. Это приводит к тому, что ДС выходит из строя, а хвостовик ремонту не подлежит. Как результат – придется менять все устройство.
Также следует знать, что контакты датчика скорости нуждаются в регулярной очистке, поскольку воздействие внешних факторов приводит к их окислению. Ухудшение проводимости напряжения может привести к возникновению замыкания, которое выведет прибор из строя.
Теперь каждый автовладелец может оценить значение датчика скорости в транспортном средстве, который помимо определения скорости также влияет на работу силового агрегата. Поэтому важно своевременно обнаружить и устранить неисправность, а при необходимости и прибегнуть к его замене. Прежде чем монтировать деталь необходимо использовать вышеуказанные методы тестирования для определения его работоспособности.

Если материал был для вас интересен или полезен, опубликуйте его на своей странице в социальной сети:

Добавить комментарий

В начало страницы

Датчик скорости на ВАЗ 2111, 2112, 2115, инжектор.

: Ремонт ВАЗ

Как проверить датчик скорости, какие они бывают и где расположены на автомобилях ВАЗ 2110 (2111, 2112 или 2115).

Для чего нужен датчик скорости.

Электронный датчик скорости (ЭДС) ВАЗ-2110 (2111, 2112 или 2115) — небольшое электронно-механическое устройство, смонтированное на коробке передач. Оно предназначено для определения текущих параметров вращения ведущих колес с последующим преобразованием их величины в пропорциональные электрические импульсы.

Принцип работы датчика скорости

Принцип работы, как и назначение, аналогичны датчикам Холла.
Электроимпульсы поступают на контроллер (ЭБУ), который корректирует режим двигателя в зависимости от динамики перемещения автомобиля.

С учетом того движется машина или стоит, контролер изменяет обороты ХХ путем регулировки подачи воздуха в обход заслонки.

Типы датчиков скорости, их отличия. Где находится датчик скорости.

Электронными 6-импульсными датчиками комплектуются машины с инжекторными моторам, запущенные в серию с 2006 года.
На карбюраторных «Самарах» иногда можно встретить 10-импульсные ЭДС.
До 2006 года на ВАЗ-овских автомобилях применялись механические устройства в виде особых вставок между тросами указателей скорости и выходами шестерен КПП.

Ключевое отличие различных типов ЭДС в отсутствии проводов и присоединительных разъемах. Например, изделиями с круглыми (овальными) портами оснащаются системы GM или «Янтарь» В то же время для Bosh применяются беспроводные версии с разъемами квадратной формы.

На ВАЗ-2110 (2111, 2112) датчики скорости монтируются на корпусах коробок немного правее по ходу непосредственно у щупа контроля масла.
Устройство легко найти, посмотрев в район правого шруса.
На ВАЗ-2115 электронный прибор смонтирован сверху на передней части КПП (по ходу) непосредственно над дифференциалом. На корпусе коробки изделие с подключенным кабелем зафиксировано одним болтом.

Неисправности датчика скорости

Характерными симптомами выхода из строя электронного датчика скорости могут быть:

отсутствие электросигналов — код ошибки Р0500;
прерывистые электросигналы с ЭДС — код ошибки Р0503;
стрелка хаотично перемещается в разные стороны, неверные показания или другие виды некорректной работы указателя скорости;
неустойчивая работа мотора на ХХ: перебои, плавающие обороты и пр.

;
увеличенный расход;
провалы мощности, при нажатии на педаль двигатель не «набирает» обороты и пр

Причин неполадок с Электронного Датчика Скорости также может быть несколько, например:

разрыв электроцепи питания,
окисление контактов,
обрыв соединительных проводов или износ механического привода датчика.

Как проверить датчик скорости

Чаще всего выход из строя ЭДС является следствием разрыва электроцепи. Поэтому сначала целесообразно проверить целостность проводки и состояние разъемов (контактов).

Проверку работоспособности электронного датчика легко выполнить своими руками при наличии мультиметра. Для этого следует предварительно демонтировать изделие. Затем определите контакт, через который передаются электроимпульсы.

Обычно он расположен посредине колодки.

Соедините его с плюсовым проводом измерительного прибора.
Замкнув минусовый кабель на корпус машины, вращайте шток ЭДС в пределах скорости 5 км\ч.
Проверьте показания мультиметра.
При увеличении интенсивности вращения, показания прибора (частота и напряжение) должны пропорционально возрастать.

Схема датчика скорости ваз / распиновка

Как заменить и подключить датчик скорости на ваз своими руками, особенности.

Независимо от типа датчика скорости, его замену и подключение можно выполнить своими руками без наличия особой квалификации или специальных знаний.
Наиболее сложной эта операция является для ВАЗ-2115, поэтому ее и рассмотрим. Для работы, помимо нового ЭДС, достаточно штатного набора инструментов, который есть у каждого автовладельца, в частности, понадобится ключ на 22.
- После выключения зажигания, откройте капот машины.
- Для удобства доступа к датчику демонтируйте адсорбер, предварительно выкрутив гайки.

Зажмите крепеж и вытащите разъем вместе с проводами.
С помощью ключа на 22 поверните ЭДС против часовой стрелки, пока изделие не «выйдет» из посадочного места.

Хорошо зачистите посадочное место от загрязнений, исключая попадание мусора внутрь коробки.
Установите новый ЭДС так, чтобы пазы были совмещены со втулками.

Закрутите датчик путем вращения по часовой стрелке, а потом соедините разъем.

Помните, даже малейший перекос датчика при монтаже может привести к повреждению пластиковых зубьев ведущей шестерни. Поэтому в процессе его установки соблюдайте максимальную осторожность.

Поделиться в соц. сетях:

Системы датчиков

Меггитт | Рекомендации по выбору датчика скорости и установке для обеспечения бесперебойной работы

Выбор правильного датчика для защиты от превышения скорости, индикации скорости и контроля скорости начинается с понимания измерений, понимания различных типов датчиков и понимания особенностей применения, которые могут влиять на измерение честность.

Превышение скорости:

Рассмотрим последствия «пропущенного» превышения скорости на большом паротурбинном генераторе. Менее чем за секунду машина может разогнаться до скоростей, при которых лопасти отрываются от ротора, пробивая корпус турбины и нанося огромный ущерб не только машине, но и окружающим конструкциям, оборудованию и персоналу. Рисунок 1 является отрезвляющим напоминанием о последствиях и требует небольшого уточнения ^1,2,3

Управление:

Учитывайте также последствия ошибочных приложений управления скоростью. Одним из примеров является измерение «нулевой скорости», которое более подробно описано в нашей электронной книге по измерениям TSI. Здесь достаточно сказать, что он должен точно измерять очень малые скорости ⁴, чтобы при достаточном замедлении ротора можно было включить поворотный механизм для предотвращения прогиба ротора. Включение поворотного механизма на неправильной скорости может привести к серьезному повреждению ротора и устройства поворотного механизма. Точно так же отказ от выключения поворотного механизма, когда турбина начинает разгон, также может привести к повреждению. Действительно, есть как экономические последствия, так и последствия для безопасности. Независимо от того, выполняется ли это вручную или автоматически, система, измеряющая скорость включения/выключения поворотного механизма, является серьезным делом.

Управление регулятором, очевидно, также важно для возможности очень точного управления скоростью в различных приложениях, не последним из которых является производство электроэнергии при синхронизации скорости вращения генератора с сетью. Другим примером является правильная скорость разгона турбины при ее запуске, чтобы тепловое расширение могло происходить без трения. Эта тема также рассматривается в нашей электронной книге по измерениям TSI.

Рис. 1: Последствия аварии из-за превышения скорости в феврале 2011 г. на энергоблоке № 4, одном из шести турбогенераторов мощностью 600 МВт на электростанции Дувха в Южной Африке ^1,2,3 . Хотя установка рассчитана на работу на частоте 60 Гц (3600 об/мин), последняя зарегистрированная скорость до разрушения составляла 4250 об/мин (превышение скорости 18%). По иронии судьбы, сбой произошел во время тестирования системы отключения агрегата при превышении скорости.

Ползучесть:

В крупных гидроагрегатах так называемое «ползучесть» измерения ⁵ очень важно, поскольку оно должно определять, полностью ли остановился ротор, что позволяет персоналу безопасно обслуживать массивную машину без травм. или измельченный. Ползучесть возникает, когда утечка воды просачивается через турбину даже при полностью закрытых клапанах или заслонках, а тормозная система ротора недостаточно сильна, чтобы поддерживать полную остановку вала. Эта утечка медленно вращает машину, действуя как непреднамеренный гидравлический поворотный механизм. Скорости настолько малы (обычно 3 оборота в час — всего 0,05 об/мин), что обычное измерение скорости неадекватно. Например, использование опорного сигнала фазы приведет к тому, что каждые 20 минут будет поступать только один импульс — неприемлемо низкая скорость обновления, когда на карту поставлена безопасность человека. Существуют различные подходы к этому измерению. Некоторые используют шестерню с 360 зубьями на валу и обычный бесконтактный датчик, обеспечивающий один импульс на каждый градус оборота и частоту обновления около 10 секунд. Другие используют датчик воздушного зазора. Третьи используют механическое устройство, такое как маленькое колесо, которое контактирует с периферией вала и вращается быстрее, чем вал турбины, благодаря соотношению диаметров 9.0011 6 . В других подходах используется щетка, которая контактирует с валом. Когда вал вращается, щетка наклоняется и переключает микропереключатель, сигнализируя о проскальзывании. Независимо от используемого механизма достоверность измерения ползучести чрезвычайно важна, поскольку на карту поставлена безопасность обслуживающего персонала.

Обратное вращение:

Другим важным измерением является обратное вращение, которое может иметь место, когда технологическая среда течет в обратном направлении через машину, заставляя ее вращаться в неправильном направлении. Это может происходить, например, с компрессорами, превращая компрессор в привод, а первичный двигатель — в ведомую машину. Для машин с сухим газовым уплотнением это может быть особенно разрушительным, поскольку они рассчитаны на вращение только в одном направлении и могут выдержать только определенное количество оборотов в обратном направлении, прежде чем произойдет повреждение и соответствующие уровни неприемлемой утечки уплотнения.

Рис. 2. Один из методов измерения обратного вращения — использование двух бесконтактных датчиков. На верхнем рисунке серый датчик наблюдает разрыв вала один раз за оборот перед зеленым датчиком, что указывает на вращение по часовой стрелке. На нижнем рисунке вращение происходит против часовой стрелки. и, таким образом, зеленый зонд наблюдает разрыв перед серым зондом. Возможны и другие схемы, например, использование датчиков Холла с двумя встроенными магнитами, которые позволяют определять направление вращения с помощью одного датчика.

Индикация:

Наконец, у нас есть индикация скорости, которая, как следует из названия, является индикацией скорости, а не используется в целях защиты или управления. Индикация скорости, хотя и важна, не имеет последствий для безопасности или экономики, связанных с этими другими измерениями скорости. Таким образом, избыточность датчиков и измерительных цепей, а также интервалы проверки не так важны.

По всем этим причинам важно понимать датчики, используемые для измерения скорости, и соображения по применению, которые отдают предпочтение одному типу перед другим. Также важно уделить должное внимание деталям в общей системе защиты от превышения скорости и полевой проводке, которые, если их не соблюдать, могут привести к уязвимости измерения, даже если был выбран правильный датчик.

Типы датчиков скорости

Существует три основных типа датчиков скорости, используемых для измерений в промышленном оборудовании: вихретоковые бесконтактные, магнитные и датчики Холла. Хотя есть и другие, они составляют лишь очень небольшую часть установленной базы для измерения скорости турбомашин и поэтому здесь не обсуждаются.

Вихретоковые датчики приближения

Пользователи систем мониторинга вибрации, таких как VM600, знакомы с этими датчиками, поскольку они широко используются для измерения радиальной вибрации, осевого положения и эталонных измерений фазы.

Бесконтактные датчики являются хорошим выбором, когда необходимо выполнить точные фазовые измерения, например, угол поворота коленчатого вала в поршневых компрессорах (где часто присутствуют крутильные вибрации и неравномерная скорость по всему ходу) и на любой машине, где будет выполняться диагностика используя фазу. Для поршневых компрессоров часто используется прецизионное измерительное колесо, как подробно описано в приложении J API 670. ограниченное пространство, что может быть важно для машин с небольшим диаметром вала, таких как компрессоры-детандеры и компрессоры со встроенным редуктором и несколькими шестернями.

Подробнее об использовании датчиков приближения для измерения скорости можно прочитать в статье нашего блога «Системы измерения приближения как датчики скорости».

Магнитные датчики

Они известны как датчики скорости, магнитные датчики, магнитные датчики (MPU), пассивные магнитные датчики и датчики переменного сопротивления (VR). Они, безусловно, являются наиболее распространенным типом датчиков скорости для управления регулятором и измерения превышения скорости. Однако они, как правило, не подходят для низкоскоростного оборудования, где требуются скорости вращения ниже 250 об/мин (если только для наблюдаемой поверхности не используется многозубчатое колесо). В отличие от бесконтактных датчиков Холла и вихретоковых датчиков, они не способны выполнять истинные измерения нулевой скорости. Кроме того, в отличие от датчиков приближения на основе эффекта Холла и вихревых токов, для них требуется железная цель.

MPU используют катушку, окружающую магнит, и измеряют изменение магнитного потока, вызванное неоднородностями поверхности объекта (например, зубья шестерни, проходящие под датчиком). Таким образом, им требуется цель из железа. Выходной сигнал MPU представляет собой синусоидальный сигнал, амплитуда которого зависит от расстояния (промежутка), размера цели и скорости. Это может быть нежелательно как на очень высоких, так и на очень низких скоростях. На высоких скоростях напряжения могут быть большими, превышая 60 В переменного тока, и намного превышать типичные измерительные напряжения 24 В или меньше. Напротив, на низких скоростях напряжения обычно слишком малы, чтобы их можно было использовать без дополнительного усиления. Обычно это ограничивает пассивные микропроцессоры измерениями выше 250 об/мин.

Типовой размер, используемый во многих турбинах, составляет 5/8-18 UNF-2A или M16, но доступны меньшие размеры до ¼-28 UNF-2A или M12-1,25.

Поскольку датчики являются самогенерирующими и не требуют внешнего питания, многие производители турбин стандартизировали их и не снабдили свои соответствующие системы управления/контроля/защиты возможностью питания датчика скорости. Это означает, что другие типы датчиков не могут быть легко заменены без модернизации системы управления/контроля/защиты. Следовательно, большинство пользователей заменяют свои микропроцессоры аналогичным продуктом, а не переключаются на датчик Холла или вихретоковый датчик.

К популярным производителям микропроцессоров относятся Dynalco (Barksdale), Magnetic Sensors Corporation, HarcoSemco и Motion Sensors Inc. Однако существует множество других, и это лишь неполный список.

Активные (т. е. с внешним питанием) MPU также доступны, которые могут обеспечивать цифровой выход (т. е. прямоугольную последовательность импульсов) вместо синусоидального выходного сигнала, который изменяется по амплитуде, а не только по частоте. Хотя активные микропроцессоры могут лучше справляться с низкоскоростными измерениями (примерно до 2 Гц), они по-прежнему не способны выполнять настоящие измерения нулевой скорости.

Подробнее о принципах работы микропроцессоров можно прочитать в официальном документе ⁷, опубликованном HarcoSemco, который можно загрузить здесь.

Датчики на эффекте Холла:

Как и в микропроцессоре, в датчиках на эффекте Холла также используется встроенный магнит, поэтому для них требуется металлическая мишень. Хотя оба типа датчиков измеряют магнитный поток, датчик Холла чувствителен только к величине магнитного потока, а не к скорости его изменения. Следовательно, амплитуда выходного сигнала не меняется со скоростью — меняется только частота. Однако, поскольку датчики на эффекте Холла, в отличие от бесконтактных датчиков и микропроцессоров, имеют встроенную электронику вместо относительно простых компонентов, таких как магнит и/или катушка с проводом, они ограничены средами с температурой ниже примерно 150 °C. Хотя у технологии есть преимущества. и достаточно надежен, в промышленных турбомашинах используется не так много датчиков Холла, как MPU или вихретоковые бесконтактные датчики.

Подробнее о принципах работы датчиков Холла можно прочитать в официальном документе ⁸, опубликованном Honeywell, который можно скачать здесь.

Чувствительные поверхности

Хотя разрыв один раз за оборот используется для эталонных измерений фазы и подходит для большинства приложений, предназначенных только для индикации скорости, он категорически не подходит для измерения превышения скорости. Если учесть, что API 670 требует, чтобы система защиты от превышения скорости действовала в течение 40 мс после обнаружения события превышения скорости, обновление сигнала скорости один раз за оборот требует слишком много времени для обновления. Рассмотрим машину со скоростью вращения 3000 об/мин (50 Гц). Для одного оборота вала требуется 20 мс. Если бы нам потребовались хотя бы два последовательных измерения для обнаружения увеличения скорости, само по себе это заняло бы почти 40 мс. Для более медленных машин ситуация становится еще более неблагоприятной. По этой причине принято использовать зубчатое колесо, чтобы изменения скорости можно было обнаружить как можно быстрее — как правило, всего за долю полного оборота вала.

В некоторых случаях используется специально изготовленная шестерня, разработанная и оптимизированная специально для измерения скорости. В других случаях используется существующая передача. Профиль шестерни важен, особенно для микропроцессоров. API 670 предоставляет руководство по этому вопросу в Приложении J ⁹, где указаны минимальные, номинальные и максимальные размеры как для точных колес с датчиками скорости (рис. 3), так и для неточных (т. е. зубчатых) колес с датчиками скорости (рис. 4). Из-за ограничений авторского права сами рисунки воспроизведены здесь с разрешения, но необходимо приобрести копию стандарта API 670 ¹⁰ для доступа к фактическим минимальным, номинальным и максимальным рекомендациям для этих размеров.

Рис. 3: Соответствующие размеры поверхностей для точного измерения скорости. Рисунок 4

Распространенные ошибки

Рис. 5. Если ротор увеличивается на величину Δ, необходимо следить за тем, чтобы это не привело к тому, что целевая поверхность сместится за пределы наблюдаемого поля датчика.

Чрезмерное тепловое расширение ротора на чувствительной поверхности — Расположение поверхности измерения скорости должно учитывать тепловое расширение вала, которое может быть особенно заметно на больших машинах, таких как паровые турбины-генераторы. Если вал значительно увеличивается или сужается в месте измерения, чувствительная поверхность может выйти за пределы наблюдаемого поля датчика, что приведет к ошибочному измерению. См. рис. 5.

Чрезмерная длина полевой проводки — Когда длина полевой проводки превышает несколько сотен метров, может стать ощутимым распределенный импеданс. Затем провод действует как фильтр нижних частот, ослабляя высокочастотные сигналы. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы понять и учесть эти эффекты или использовать датчик, который менее подвержен таким проблемам, например, бесконтактные датчики семейства TQ виброметра, и выбрать вариант динамического вывода тока, а не параметр вывода динамического напряжения.
Неправильный зазор датчика — Датчики с неправильным зазором могут либо тереться и полностью разрушаться при сильной вибрации наблюдаемой поверхности, либо давать ошибочные показания. MPU дают уменьшенную амплитуду с увеличением зазора. Одним из преимуществ активного датчика является то, что он может обеспечить более надежные проверки OK, чем беспристрастный датчик, такой как MPU. Бесконтактный датчик обычно имеет смещение примерно -10 В при питании от обычного источника питания -24 В постоянного тока. Очень часто зубчатое колесо демонстрирует больший эксцентриситет (амплитуды радиальных колебаний) во время превышения скорости и протирает кончик датчика. Даже если используются резервные датчики (что очень часто встречается при измерении превышения скорости), все датчики могут стереться в течение одного оборота вала, если они не установлены должным образом, что приведет к неработоспособности системы превышения скорости. Это одна из причин, по которой система контроля превышения скорости воспринимает неисправность датчика как указание на отключение. Именно поэтому отдельные датчики и даже отдельные чувствительные поверхности используются для управления регулятором, а не для защиты от превышения скорости.
Неправильные настройки триггера — Для бесконтактных датчиков и MPU выходной сигнал является синусоидальным и, таким образом, представляет собой совокупность изменения зазора из-за вибрации и изменения зазора из-за разрывов в мишени (например, зубьев шестерни). Существует много факторов, которые могут сочетаться друг с другом, чтобы давать другой сигнал на рабочих скоростях, чем на медленных скоростях, и важно установить уровни срабатывания, которые отражают рабочие скорости, а не просто скорости медленных валков. Настоятельно рекомендуется подключить осциллограф к выходу датчика скорости, чтобы наблюдать фактическую форму сигнала на рабочих скоростях и соответствующим образом устанавливать пороги срабатывания. На рис. 6 показано, что может произойти, если синхронизация настроена путем наблюдения только за медленным сигналом, что приводит к ошибочным показаниям (занижению счета) на рабочих скоростях. Причина, по которой сигнал при низкой скорости вращения может иметь большую амплитуду, чем при рабочей скорости, связана с многочисленными факторами, включая скорость нарастания преобразователя, частотную характеристику и влияние амплитуды и фазы вибрации в месте измерения.

Рис. 6: Пример неправильного уровня срабатывания V _T от бесконтактного датчика. Хотя он приемлемо работает на медленных скоростях вращения (вверху), он не работает приемлемо на рабочих скоростях (внизу), когда распознается только один из четырех импульсов, что приводит к ошибочным показаниям скорости. Недосчет фактических зубьев шестерни приведет к пропущенному отключению из-за системы превышения скорости. И наоборот, пересчет зубьев шестерни приведет к ложному срабатыванию.

Неправильный профиль поверхности

Как уже отмечалось и как показано на рисунках 3 и 4 в сочетании с API 670, необходимо тщательно соблюдать размеры наблюдаемого профиля поверхности. На рис. 7 показан пример выходных данных MPU, в котором эти соображения не были соблюдены, что привело к так называемому «множественному пересечению нуля» и ошибочному показанию скорости.

Рис. 7. Пример MPU, наблюдающего правильную поверхность (вверху) и неправильную поверхность (внизу). Неправильная поверхность может привести к многократным положительным пересечениям нуля и, следовательно, к ошибочным показаниям. Самогенерирующая природа MPU создает форму волны переменного тока с центром в 0 В (т. Е. Он не имеет напряжения смещения).

Это ни в коем случае не единственные потенциальные ловушки при измерении скорости — это лишь пять из наиболее часто встречающихся. Обратитесь к специалисту по обслуживанию виброметров за дополнительными указаниями и помощью в установке.

Резюме

В то время как вибрация, осевое положение и другие измерения используются для целей защиты оборудования, никакое измерение не превосходит измерение скорости по своей важности и потенциальному риску катастрофического отказа оборудования, если оно не выполняется должным образом. Хотя выбор преобразователя важен, его установка не менее важна, а также внимание к наблюдаемой чувствительной поверхности. Даже самый эффективный прибор для обнаружения превышения скорости в сочетании с правильными датчиками будет неэффективным, если описанные здесь подводные камни при установке, а также другие, которые могут быть выявлены вашим специалистом по обслуживанию виброметров, не будут распознаны и устранены.

Примечания

¹ Габара, Н., « Ремонт станции Дувха компании Eskom потребует времени», S Агентство правительственных новостей Южной Африки https://www.sanews.gov.za/south-africa/repairs- eskoms-duvha-station-take-time (10 февраля 2011 г.)

² Вся коллекция изображений доступна по адресу http://www.tathasta.com/2018/03/duvha-south-africa-turbine- overspeed.html

³ Стратон, А., « Электростанция Дувха – упражнение в недоверии », www.MyPE.co.za, https://mype.co.za/new/duvha-power-station-an-exercise-in-incredulity/3439/2011/03/ (26 марта 2011 г. )

⁴ Поворотные механизмы обычно работают со скоростью 3 об/мин или меньше.

⁵ Не путать с ползучестью лопастей газовых и паровых турбин, которая представляет собой постепенную деформацию (удлинение) лопастей из-за больших центробежных сил, возникающих с течением времени при высокоскоростном вращении лопастей. Такая ползучесть обычно описывается в микродюймах на рабочий час.

⁶ Например, вал турбины диаметром 1 м, контактирующий с колесом диаметром 5 см, заставит колесо вращаться в 20 раз быстрее, чем вал турбины. Для турбины, вращающейся со скоростью 3 оборота в час, это означает, что измерительное колесо вращается со скоростью 1 об/мин.

⁷ Кроче Р.А., Гитерман И., « Разработка электрической и магнитной модели датчиков скорости с переменным магнитным сопротивлением », информационный документ, ноябрь 2016 г., Harco Laboratories, Brandord, CT.

⁸ « Датчики на эффекте Холла и применение », информационный документ, октябрь 1998 г. , Honeywell MicroSwitch Sensing and Control, Фрипорт, Иллинойс.

⁹ API Std 670 — Приложение J, « Системы защиты машин — Рекомендации по электронной системе обнаружения превышения скорости, », 5-е издание, ноябрь 2014 г., Американский институт нефти, Вашингтон, округ Колумбия.

¹⁰ Стандарты API, технические отчеты, рекомендуемые практики и другие публикации можно приобрести на сайтах techstreet.com, IHSMarkit.com и у других авторизованных дистрибьюторов по всему миру (https://www.api.org/products-and-services). /standards/purchase#tab-authorized-standards-distributors).

¹¹ Эти цифры используются с разрешения Американского института нефти и приведены в приложении J стандарта API 670, Системы защиты машин , 5-е издание (ноябрь 2014 г.).

Хотите узнать больше об измерении превышения скорости? Загрузите нашу информативную новую публикацию под названием «Спидометр», чтобы ознакомиться с множеством познавательных статей, в которых рассказывается, почему и как измеряется превышение скорости в промышленных вращающихся машинах.

SpeedSys300 ODS301 — это новая современная система обнаружения и защиты от превышения скорости с классом SIL 3. Система имеет универсальную модульную архитектуру и отличается малозатратной модернизацией, что делает ее пригодной для любых приложений с критическими скоростями.

Вернуться к списку блога

Узнайте больше

датчиков для измерений скорости

25 апреля 2022 г.

Turbomackinery Magazine , январь/февраль 2022,

на Danië VISSE

для SENSERS

700077

7. вход для систем защиты от превышения скорости. Неисправный датчик приводит к недостоверному входному сигналу, что негативно влияет на точность и надежность системы.

Существует несколько соображений, которые необходимо принять во внимание, чтобы выбрать правильный датчик, который можно разделить на категории с точки зрения окружающей среды и факторов, связанных с оборудованием. Соображения, касающиеся машины, включают: ожидаемую минимальную и максимальную скорость; объект измерения и его характеристики; любые ограничения по массе и габаритам в месте установки; и необходимой длины кабеля. С точки зрения окружающей среды необходимо учитывать следующие факторы: ожидаемая температура окружающей среды; если измерение проводится во взрывоопасных зонах (ATEX) или в агрессивной среде; и если присутствуют сильные электромагнитные поля.

Для промышленных измерений скорости существует три основных типа измерительных датчиков:

• Датчики с переменным сопротивлением (VR) – также известные как: пассивные датчики, электромагнитные датчики или магнитные датчики (MPU).

• Вихретоковые датчики – также известные как: датчики приближения или датчики смещения.

• Датчики Холла – также известные как: активные датчики.

ПЕРЕМЕННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ (VR)

Датчик VR использует магнитное поле для измерения изменений расстояния между наконечником датчика и целевым объектом. Датчик содержит катушку, намотанную на магнит, который вызывает изменение магнитного поля (потока), и катушку, когда зубья шестерни проходят датчик. Движущаяся шестерня создает переменный поток, который индуцирует напряжение в катушке; частота которого связана со скоростью вращения. Сигнал представляет собой синусоидальную волну, амплитуда которой зависит от размера цели, скорости и расстояния.

Датчики VR хорошо работают в условиях высоких температур. Некоторые из них могут работать при температурах более 300°C. Кроме того, датчики VR просты в использовании и надежны. Поскольку этот тип датчика имеет двухпроводное соединение, он часто подходит для устаревших инфраструктур.

Однако амплитуда сигнала зависит от фактора размера, скорости и расстояния до цели. Если скорость слишком низкая, зубья шестерни слишком малы или расстояние до материала цели слишком велико, сигнал будет сглажен и непригоден для использования. С другой стороны, если скорость высокая, зубья шестерни большие или расстояние маленькое, сигнал будет показывать высокие импульсы. Применение и размещение датчиков VR требует особого внимания и опыта для правильной работы. Поскольку эти типы датчиков плохо работают при низкой скорости, они не подходят для обнаружения низкой или нулевой скорости.

ВИХРЕТОКОВЫЙ (БЛИЗОСТЬ)

Вихретоковый датчик использует электромагнитное поле для измерения изменений расстояния до объекта. Когда полюсное колесо движется мимо датчика, оно измеряет изменение расстояния; близко (зуб) и далеко (выемка). Скорость вращения может быть определена на основе времени между этими событиями.

Одним из преимуществ вихретоковых датчиков является то, что принцип измерения показывает как импульсы, так и положение относительно зубьев. Это дает представление об установленном расстоянии до зубов целевого объекта. Они доступны с динамическим выходным током, что позволяет использовать длинные кабели (до 1000 м). Датчики с динамическим токовым выходом менее подвержены влиянию импеданса кабеля по сравнению с датчиками Холла, вихретоковыми датчиками на основе сигналов напряжения и датчиками ВР.

Но следует понимать, что на высокой скорости может произойти насыщение, что приведет к уплощению формы сигнала. Когда зубья шестерни движутся мимо датчика с высокой скоростью, вихретоковый датчик едва обнаруживает разницу в расстояниях. Чем выше частота, тем менее эффективным будет вихретоковый датчик для измерения скорости.

ДАТЧИКИ ХОЛЛА

Датчик Холла измеряет изменения магнитного поля магнита, вызванные ферромагнитным материалом мишени. Датчики имеют встроенные преобразователи сигнала, которые генерируют четкий прямоугольный сигнал. В отличие от датчиков VR, датчики Холла чувствительны к величине магнитного потока, а не к скорости его изменения. Датчики скорости на эффекте Холла имеют широкий диапазон измерения и могут использоваться для измерения как низкоскоростных или неподвижных деталей, так и высокоскоростных деталей.

Датчик Холла непосредственно обеспечивает цифровой выход, который легко передавать и обрабатывать. Кроме того, они обычно имеют внутреннюю обработку сигнала. Сигнал оцифровывается и усиливается, что делает его менее восприимчивым к электромагнитным помехам (EMI). Однако датчики на эффекте Холла ограничены приложениями, которые работают в диапазоне температур от -40 °C до +150 °C из-за встроенной электроники. Кроме того, для датчиков Холла требуется 3-проводное соединение. Кроме того, уровень срабатывания определяется в датчике Холла и не может быть изменен.

ТИПИЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДАТЧИКОВ И ВАРИАНТЫ ЗАМЕНЫ

Для любого применения требуются различные датчики и их характеристики. Однако можно выделить три типа турбомашин, каждый из которых имеет тип датчика по умолчанию, предоставленный OEM. Рекомендуемые замены датчиков после окончания срока службы могут различаться в зависимости от конкретного применения.

• Крупные наземные турбины (энергетическая промышленность) обычно оснащаются вихретоковыми датчиками или датчиками на эффекте Холла производителями комплектного оборудования. В зависимости от диапазона частот и стабильности сигнала рекомендуется использовать датчик Холла, когда срок службы датчика по умолчанию истек.

• Промышленные турбины (обрабатывающая промышленность, нефтегазовая промышленность) обычно поставляются производителями комплектного оборудования с вихретоковыми датчиками или датчиками Холла. В зависимости от диапазона частот и стабильности сигнала рекомендуется использовать датчик Холла, когда срок службы датчика по умолчанию истек.

• Производные авиационные турбины обычно снабжаются OEM-производителями магнитными датчиками (VR) из-за их нормальной работы в суровых условиях. Когда это подходит для приложения, рекомендуется использовать датчики на эффекте Холла после того, как датчик по умолчанию достиг конца срока службы.

Автор Даниэль Виссер работает в компании Istec, поставщике решений для защиты и мониторинга машин, которые подходят для все более требовательных условий и заботятся о датчиках и системах в течение всего срока службы. Подробный обзор каждого датчика можно найти в книге Speed. Он охватывает такие темы, как измерение скорости, защита от превышения скорости, типы датчиков, функциональная безопасность и SIL, а также API 670.