Радиоволновый вибродатчик РВД-94
 Вибрации и колебания являются столь же естественным явлением в технике, как и морской прибой или порывы ветра в живой природе. Однако, в отличие от природных колебаний, вибрация в технике в большинстве случаев рассматривается как вредный фактор, ускоряющий разрушение механизмов, зданий и инженерных сооружений. Исключение составляет довольно небольшой класс механизмов, где вибрация используется для достижения рабочего эффекта или движения — вибротрамбовщики бетона, установки для перемешивания жидкостей и т.п. В остальных случаях вибрацию требуется надежно контролировать и/или предельно точно измерять ее значения, чтобы эти параметры не выходили за рамки конструктивных возможностей механизма или сооружения. |
Назначение вибродатчика
Радиоволновый вибродатчик РВД-94 (радарный вибродатчик) предназначен для бесконтактного контроля параметров вибрации конструкций и механизмов, для которых эти параметры сложно или невозможно исследовать с помощью традиционных контактных вибродатчиков (так называемых первичных измерительных преобразователей), ультразвуковых или лазерных датчиков вибрации, или же проводить измерения подобным способом экономически невыгодно. Так же, как и иные перечисленные выше бесконтактные методы измерений, радиоволновой метод обладает важным свойством безынерционности измерений, что позволяет получать максимально точные данные о вибрации.
РВД-94 измеряет параметр, называемый в специальной литературе «виброскорость» (частота вибрации). Это один из важнейших параметров периодических перемещений исследуемого объекта в пространстве (вибрации). Другим важным параметром является «виброперемещение» (амплитуда вибрации), которую можно измерить с помощью радиоволнового датчика РДМ-94, являющегося радиоволновым дальномером.
РВД-94 можно использовать в тех случаях, когда невозможно установить контактный датчик на объект, совершающий механические колебания, ввиду сложности крепления или опасений нарушить балансировку объекта. Также радиоволновый метод измерений, реализованный в РВД-94, обладает преимуществами перед иными бесконтактными методами, если объект находится на чрезмерном удалении от датчика, или в мелкодисперсной среде (пыль, пар, дым и т. д.), то есть условий, в которых не могут работать ультразвуковые датчики (расстояние до объекта более 2 м) или лазерные датчики (наличие оптических помех).
Области применения
Наиболее актуальными сферами применения радиоволновых вибродатчиков РВД-94 являются нефтегазовая промышленность, электроэнергетика, судостроение, станкостроение, турбостроение (паровые и газовые турбины), автомобильное и авиационное двигателестроение и др. Необходимость в бесконтактных методах контроля вибрации испытывают и ремонтные предприятия, занимающиеся восстановлением и обслуживанием авиационных и судовых двигателей, компрессорных установок, крупных дизельных и газотурбинных электрогенераторов. Требуется контролировать вибрации газопроводов, углепроводов и нефтепроводов при перекачке сырья, вибрации нагнетателей на газоперекачивающих агрегатах и насосов на нефтеперекачивающих системах.
Контроль вибрации также необходим в полупроводниковой электронике (контроль вибрации установок для выращивания кристаллов), в микроэлектронике (вибрация установок фотолитографии), при контроле санитарно-гигиенической обстановки рабочих мест, подвергающихся вибрации и т. д.
Контактные датчики, широко применяющиеся для контроля вибрации ввиду своей дешевизны, имеют ряд существенных недостатков, таких как возможная потеря контакта с объектом при их длительном использовании или работе в агрессивной среде. Это особенно актуально в нефтегазовой промышленности, где компрессорные станции часто находятся на значительном удалении от диспетчерского центра и круглогодично работают в условиях больших перепадов температуры и влажности окружающего воздуха. Отказ контактного датчика (от объекта открепился сам датчик или его кабель) ведет к появлению ложного сигнала о неисправности компрессора и как следствие – к остановке работы. В этом случае ремонтная бригада направляется к компрессору напрасно – происходит непроизводительная потеря времени на выяснение причин отказа.
Преимущества радиоволновых датчиков
 |
Каковы преимущества радарных вибродатчиков РВД-94 перед другими типами датчиков вибрации, что присутствуют на рынке, — даже включая радиоволновые (радарные) датчики иных производителей? |
• Важнейшим преимуществом радарного вибродатчика перед контактными датчиками является возможность его замены, переустановки или перенастройки на новую точку наблюдения без разборки или остановки работы контролируемого объекта. Для контактных датчиков требуется останавливать и/или разбирать механизм (объект наблюдения) и доставать вышедший из строя датчик. Поэтому преимущество невысокой цены контактных датчиков часто «сводится на нет» затратами на их установку, замену, демонтаж.
• Преимуществом радарного вибродатчика перед лазерными датчиками является возможность вести успешные измерения вибрации на объекте, даже если на пути луча присутствует задымление, плотная пыль или водяной пар — то есть условия, в которых не работают лазерные датчики.
• Вибродатчик РВД-94 выигрывает у ультразвуковых датчиков вибрации за счет возможности измерений вибрации, происходящих на высоких частотах, где такие датчики не могут быть использованы, а также на расстояниях, недоступных для ультразвуковых измерений (более 2 м).
• Благодаря действию законов физики, точность определения частоты и амплитуды вибрации с помощью датчика РВД-94 (РДМ-94), работающего в миллиметровом диапазоне волн, выше, чем у микроволновых датчиков иных производителей, использующих для работы датчиков традиционные радиодиапазоны (3–30 ГГц). Это объясняется следующим образом. Для того, чтобы фаза отражённого сигнала на приёмнике изменилась на 360 градусов — надо, чтобы расстояние изменилось на половину длины волны. Полтора миллиметра для 3-х миллиметрового датчика 94 ГГц дают 360 градусов, а для 3-х см 9 ГГц – это только десятая часть. Другими словами, датчик на 94 ГГц оказывается чувствительнее к вибрациям по сравнению с более низкочастотными радарными датчиками на отношение длин волн.
И еще одно, на этот раз уникальное свойство вибродатчиков РВД-94, недоступное для вибродатчиков, работающих на иных физических принципах. Это возможность измерять амплитуду и частоту вибрации объектов, находящихся внутри корпуса или оболочки, при условии, что это оболочка радиопрозрачна (пластик, картон, стекло, дерево). К примеру, РВД-94 может измерять параметры вибрации у маятника, помещенного в стеклянный сосуд.
Семейство вибродатчиков РВД-94 включает в себя две модификации:
1. Датчик вибрации РВД-94 для измерения линейной скорости объекта вдоль оси измерения. У такого датчика зондирующий сигнал выдается на фиксированной частоте.
2. Датчик вибрации РДМ-94, который измеряет дистанцию от стационарно закрепленного вибродатчика до объекта с высокой точностью. У такого датчика зондирующий сигнал имеет ЛЧМ-модуляцию (линейно-частотную модуляцию).
Для исследования параметров вибрации с помощью вибродатчиков семейства РВД-94 можно использовать измерения частоты и амплитуды как по одной координате (1D), так в плоскости 2D или в трех измерениях (3D). Для этих целей следует использовать, соответственно, — 1,2, или 3 радарных вибродатчиков РВД-94. Например, объектом, совершающим пространственные 3D-вибрации, можно назвать вал турбины, который во время работы обычно подвергается вибрациям, где имеют место как боковые, так и торцевое биения в виде описываемых в воздухе «восьмерок» и иных пространственных фигур.
Особенностью радарного вибродатчика РВД-94 является высокая частота зондирующего луча, равная 94 ГГц, поэтому наблюдается квазиоптическое, подобное лучу лазера, распространение зондирующего излучения. Это позволяет более качественно исследовать вибрации конструкций и механизмов в выбранных контрольных точках. Для точного позиционирования луча на контрольные участки объекта можно использовать затеняющие экраны и диафрагмы.
Длина волны излучения равна 3 мм, поэтому вибродатчик обеспечивает исключительную точность измерения частоты и амплитуды вибраций. Особенности диапазона 94 ГГц, в котором работает вибродатчик, позволяют использовать более миниатюрные антенны по сравнению с традиционными радарными диапазонами. В ряде случаев, когда объект помещен в особое помещение или оболочку — это бывает критически важным, — возможно разместить антенну перед маленькими по размеру окнами доступа. Другими словами, можно вести дистанционные измерения вибрации объекта через столь малые отверстия или окна, когда невозможно воспользоваться обычными радарными датчиками.
Измерение вибраций возможно, начиная с 0 Гц, таким образом, вибродатчик РВД-94 может работать как бесконтактный микрометр, предоставляя информацию об упругих деформациях объекта под воздействием статических сил или измерять с высокой точностью низкочастотные колебания.
Типы выходного интерфейса датчика
Вибродатчики РВД-94 могут быть изготовлены с любым набором выходных интерфейсов — с аналоговым выходом для передачи на АЦП и дальнейшего сбора и обработки информации в компьютерной системе заказчика, либо с цифровыми интерфейсами, такими как Ethernet, RS-485 или USB, а также (по требованию заказчика) с комбинированным набором возможных интерфейсов. Вибродатчики, снабженные интерфейсом Ethernet, позволяют передавать информацию непосредственно в систему обработки данных по локальной сети. При необходимости Ethernet интерфейс может быть дополнен модулем Wi-Fi, в том числе в защищенном (промышленном) исполнении, предназначенном для сложных условий эксплуатации.
Вибродатчики РВД-94 предлагаются как аппаратные средства, в комплект поставки не входит программное обеспечение (ПО). Это связано с тем, что исследовательские лаборатории, проводящие измерения вибраций, обычно уже обладают собственным ПО, которое используется для анализа амплитуды (виброперемещения), частоты вибрации (виброскорости) и иных параметров объекта измерений. Поэтому разработка ПО для комплектации вибродатчика в компании «ДОК» ведется только в рамках драйверов, необходимых для подключения датчика к локальной сети исследовательской лаборатории.
В заключение подчеркнем еще раз: бесконтактный способ измерения вибраций, несмотря на значительно большую стоимость радарного вибродатчика РВД-94 (РДМ-94) в сравнении с традиционными контактными датчиками вибрации (или иными радарными датчиками на низкие частоты сигнала), может оказаться экономически выгодным при необходимости выполнения большого объема точных измерений. В первую очередь, это относится к случаям измерения параметров вибрации на множестве контрольных точек у сложных механизмов с большими габаритами и массой, которые благодаря вибродатчикам серии РВД-94 можно исследовать, не останавливая работу таких механизмов.
Дополнительную информацию о вибродатчиках РВД-94 можно получить в компании «ДОК»:
телефон: +7 (812) 326-59-24, добавочные номера – 5123, 5128 e-mail: sales@dokltd.ru
