CA202 144-202-000-106 Gia tốc kế áp điện

Gia tốc kế áp điện CA202 là thiết bị giám sát độ rung hiệu suất cao thuộc dòng sản phẩm VM, sử dụng công nghệ cảm biến áp điện tiên tiến được thiết kế đặc biệt để theo dõi và đo độ rung công nghiệp. Thiết bị này có khả năng thích ứng môi trường đặc biệt và độ chính xác đo lường, có khả năng hoạt động ổn định trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt (-55 đến 260°C) và môi trường có khả năng gây nổ.

CA202 có cấu trúc phần tử đo đa tinh thể chế độ cắt đối xứng với lớp cách nhiệt bên trong, được trang bị cáp tích hợp và ống bảo vệ bằng thép không gỉ, tạo thành một cụm chống rò rỉ hoàn toàn kín. Gia tốc kế này có sẵn ở phiên bản tiêu chuẩn và phiên bản được chứng nhận chống cháy nổ để đáp ứng yêu cầu ứng dụng của các môi trường công nghiệp khác nhau, đặc biệt thích hợp để giám sát độ rung của thiết bị công nghiệp nặng.

Thiết bị có độ nhạy cao (100 pC/g) và dải tần đáp ứng rộng (0,5 đến 6.000 Hz), cho phép thu chính xác các tín hiệu rung từ tần số thấp đến cao. Vỏ bằng thép không gỉ chắc chắn và thiết kế kín giúp chống lại các yếu tố môi trường khắc nghiệt khác nhau bao gồm độ ẩm, hơi nước, ô nhiễm dầu và phun muối.

Nguyên tắc làm việc

Gia tốc kế áp điện CA202 hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng áp điện, bao gồm các quá trình chuyển đổi vật lý chính xác và công nghệ xử lý tín hiệu. Cơ chế hoạt động có thể được trình bày chi tiết thông qua các khía cạnh cốt lõi sau:

1. Hiệu ứng áp điện và cơ chế biến đổi cơ điện

Lõi thiết bị sử dụng phần tử cảm biến áp điện đa tinh thể ở chế độ cắt. Khi gia tốc kế rung động, khối lượng sẽ tác dụng lực cắt lên tinh thể áp điện. Theo nguyên lý hiệu ứng áp điện, vật liệu áp điện trải qua quá trình phân cực dưới ứng suất cơ học, với sự dịch chuyển cấu trúc mạng bên trong gây ra sự phân bố điện tích không đồng đều, từ đó tạo ra tín hiệu điện tích tỷ lệ với lực tác dụng lên bề mặt tinh thể. Quá trình chuyển đổi cơ điện này mang lại độ tuyến tính và độ ổn định cực cao, chuyển đổi trực tiếp năng lượng rung cơ học thành đầu ra tín hiệu điện.

Thiết kế chế độ cắt mang lại những lợi thế đáng kể so với thiết kế chế độ nén: nó thể hiện độ nhạy thấp hơn đối với sự thay đổi nhiệt độ và biến dạng cơ bản, mang lại hiệu suất đầu ra ổn định hơn. Việc lựa chọn vật liệu áp điện đa tinh thể đảm bảo độ nhạy và đặc tính tuyến tính nhất quán trong phạm vi nhiệt độ rộng.

2. Cấu trúc đối xứng và thiết kế đầu ra vi sai

CA202 sử dụng cấu trúc cảm biến đối xứng độc đáo chứa hai phần tử áp điện được sắp xếp đối xứng. Thiết kế này tạo ra các tín hiệu đầu ra vi sai giúp triệt tiêu nhiễu chế độ chung một cách hiệu quả và cải thiện chất lượng tín hiệu. Khi chịu gia tốc dọc trục, hai phần tử áp điện tạo ra tín hiệu điện tích có độ lớn bằng nhau nhưng có cực tính ngược nhau. Thông qua khuếch đại vi sai, các tín hiệu hữu ích được tăng cường trong khi nhiễu điện từ thông thường và nhiễu lệch nhiệt độ được triệt tiêu một cách hiệu quả.

Thiết kế cách nhiệt bên trong vỏ đảm bảo cách ly hoàn toàn giữa các chân tín hiệu và vỏ, ngăn chặn sự hình thành vòng lặp nối đất và cải thiện hơn nữa khả năng chống nhiễu. Thiết kế này đặc biệt phù hợp sử dụng trong môi trường điện từ công nghiệp phức tạp, đảm bảo độ tinh khiết và chính xác của tín hiệu đo.

3. Đặc tính tạo và truyền tín hiệu

Thiết bị tạo ra tín hiệu đầu ra sạc có độ nhạy 100 pC/g ±5%. Tín hiệu sạc có đặc tính quan trọng là không bị ảnh hưởng bởi điện dung của cáp nên thích hợp cho việc truyền dẫn đường dài. Điện dung của cảm biến bên trong là 5000 pF (giữa các chân) và 10 pF (giữa chân và vỏ), trong khi điện dung của cáp là 105 pF/m (giữa các chân) và 210 pF/m (giữa chân và vỏ).

Đầu ra sạc có trở kháng cao này yêu cầu bộ khuếch đại sạc (chẳng hạn như bộ điều hòa tín hiệu dòng IPC70x) để chuyển đổi tín hiệu sạc thành tín hiệu điện áp có trở kháng thấp để xử lý tiếp theo. Phương pháp đầu ra sạc tránh được các vấn đề về nhiễu cáp và kết hợp trở kháng mà các cảm biến đầu ra điện áp gặp phải.

4. Cấu trúc kín và cơ chế bảo vệ môi trường

Cảm biến có vỏ bằng thép không gỉ austenit (1.4441) được hàn kín với ống bảo vệ bằng thép không gỉ chịu nhiệt (1.4541) để tạo thành một cụm chống rò rỉ hoàn toàn kín. Thiết kế kín này cung cấp khả năng chống lại độ ẩm tương đối 100%, nước, hơi nước, dầu, khí quyển muối biển và các chất gây ô nhiễm tiềm ẩn khác như bụi, nấm và cát.

Ống bảo vệ không chỉ cung cấp khả năng bảo vệ cơ học mà còn duy trì tính linh hoạt của cáp, với bán kính uốn cong tối thiểu cho phép lắp đặt trong không gian hạn chế. Thiết kế cáp tích hợp giúp loại bỏ các vấn đề về độ tin cậy có thể phát sinh từ các đầu nối, đảm bảo truyền tín hiệu ổn định lâu dài.

5. Kiểm soát độ ổn định và bù nhiệt độ

Thiết bị có độ ổn định nhiệt độ tuyệt vời, với sai số độ nhạy nhiệt độ là 0,25%/°C trong phạm vi -55 đến +23°C và 0,1%/°C trong phạm vi +23 đến 260°C. Đặc tính bù nhiệt độ này đạt được thông qua các vật liệu áp điện và thiết kế kết cấu được lựa chọn, đảm bảo hiệu suất ổn định trong phạm vi nhiệt độ rộng.

Cảm biến sử dụng thiết kế đối xứng nhiệt để giảm sai số đo do gradient nhiệt gây ra. Độ nhạy biến dạng cơ bản cực kỳ thấp, chỉ 0,15 × 10^{-3} g/μϵ, nghĩa là biến dạng nhiệt của bề mặt lắp đặt hầu như không ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.

6. Đáp ứng tần số và đặc tính động

Đáp ứng tần số của thiết bị nằm trong khoảng từ 0,5 đến 6.000 Hz (±5%), với tần số cộng hưởng trên 22 kHz. Đáp ứng tần số thấp được xác định bởi bộ điều hòa tín hiệu phù hợp, trong khi đặc tính tần số cao được xác định bởi cấu trúc cơ học của cảm biến. Thiết kế chế độ cắt cung cấp tần số cộng hưởng cao hơn, đảm bảo đáp ứng phẳng trên dải tần số rộng.

Phạm vi đo động kéo dài từ đỉnh 0,01 g đến đỉnh 400 g, với khả năng quá tải lên đến đỉnh 500 g. Phạm vi động rộng này cho phép đo chính xác các chuyển động cơ học khác nhau từ rung động mạnh đến các tác động nghiêm trọng.

7. Cơ chế an toàn chống cháy nổ

Phiên bản chống cháy nổ sử dụng loại bảo vệ an toàn nội tại (Ex ia) và không phát ra tia lửa (Ex nA), đáp ứng nhiều tiêu chuẩn chống cháy nổ quốc tế khác nhau. Thiết kế an toàn nội tại đảm bảo rằng không có tia lửa hoặc bề mặt nóng nào có khả năng gây cháy nổ được tạo ra trong điều kiện lỗi bằng cách hạn chế năng lượng mạch điện.

Mạch bảo vệ bao gồm cơ chế giới hạn dòng điện và phóng điện, đảm bảo tuân thủ các yêu cầu chống cháy nổ trong mọi điều kiện hoạt động. Thiết kế này cho phép ứng dụng an toàn ở các khu vực nguy hiểm Vùng 0/1/2.

Đặc trưng

Gia tốc kế áp điện CA202 cung cấp nhiều tính năng nâng cao để đáp ứng các yêu cầu giám sát độ rung công nghiệp nghiêm ngặt:

1. Hiệu suất đo lường có độ chính xác cao

Thiết bị này cung cấp độ nhạy cao 100 pC/g, cho phép phát hiện các tín hiệu rung nhỏ. Độ tuyến tính tuyệt vời: ±1% trong phạm vi 0,01 đến 20 g và ±2% trong phạm vi 20 đến 400 g. Độ nhạy ngang nhỏ hơn 3% đảm bảo độ chính xác của các rung động theo hướng đo chính.

2. Khả năng thích ứng môi trường khắc nghiệt

Phạm vi nhiệt độ hoạt động cực rộng: -55 đến +260°C đối với cảm biến, -55 đến +200°C đối với cáp tích hợp. Nhiệt độ tồn tại trong thời gian ngắn thậm chí còn cao hơn: lên tới -70 đến +280°C đối với cảm biến và -62 đến +250°C đối với cáp. Phạm vi nhiệt độ này bao gồm phần lớn các kịch bản ứng dụng công nghiệp.

3. Kết cấu cơ khí chắc chắn

Vỏ thép không gỉ Austenitic mang lại độ bền cơ học tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn. Cấu trúc hàn kín đảm bảo hiệu suất chống rò rỉ hoàn toàn, chống xói mòn từ các yếu tố môi trường khắc nghiệt khác nhau. Thiết bị có thể chịu được khả năng tăng tốc sốc lên tới đỉnh 1000 g (nửa hình sin, thời lượng 1 ms).

4. Tùy chọn cài đặt linh hoạt

Bốn tùy chọn chiều dài cáp: 3 mét, 6 mét, 11 mét và 20 mét, đáp ứng các yêu cầu khoảng cách lắp đặt khác nhau. Các lỗ lắp M6 tiêu chuẩn với vòng đệm khóa lò xo M4, mô-men xoắn lắp 15 N·m. Không cần thêm bề mặt lắp cách điện.

5. Hỗ trợ chứng nhận toàn diện

Nhiều chứng nhận quốc tế: dấu CE, dấu EAC, ATEX, IECEx, cCSAus, v.v. Tuân thủ các tiêu chuẩn tương thích điện từ EN 61000-6-2/4 và tiêu chuẩn an toàn điện EN 61010-1. Đáp ứng các yêu cầu về môi trường RoHS.

6. Dễ dàng tích hợp và bảo trì

Đầu ra vi sai và thiết kế cách nhiệt bên trong giúp đơn giản hóa việc tích hợp hệ thống. Cấu trúc cáp tích hợp nâng cao độ tin cậy và giảm nhu cầu bảo trì. Có sẵn bộ chuyển đổi gắn MA133, bao gồm đế cách nhiệt Micaver (kính mica) dành cho các yêu cầu lắp đặt đặc biệt.

Tóm tắt thông số kỹ thuật

Lĩnh vực ứng dụng

Gia tốc kế áp điện CA202 được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

• Giám sát máy móc công nghiệp: Giám sát độ rung của các máy móc quay lớn như tua bin, máy nén và máy bơm

• Công nghiệp năng lượng: Giám sát tình trạng và chẩn đoán lỗi của thiết bị nhà máy điện

• Công nghiệp hóa dầu: Giám sát độ rung của thiết bị trong môi trường có khả năng gây nổ

• Hàng không vũ trụ: Kiểm tra độ rung của động cơ và thiết bị phụ trợ

• Công nghiệp nặng: Bảo trì dự đoán thiết bị luyện kim và khai thác mỏ