Gia tốc kế áp điện CA901 là thiết bị giám sát độ rung hiệu suất cao được VM phát triển cho các ứng dụng môi trường khắc nghiệt. Sản phẩm này sử dụng công nghệ và vật liệu áp điện đơn tinh thể tiên tiến, mang lại khả năng thích ứng và độ tin cậy nhiệt độ đặc biệt, có khả năng hoạt động ổn định trong phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt từ -186°C đến +700°C. CA901 đặc biệt thích hợp cho các ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe như nhà máy điện hạt nhân, hàng không vũ trụ và công nghiệp hóa dầu, đáp ứng yêu cầu giám sát độ rung trong nhiều môi trường khắc nghiệt khác nhau.
Gia tốc kế này sử dụng thiết kế chế độ nén được trang bị cáp cách điện bằng khoáng chất tích hợp, mang lại hiệu suất cách điện tuyệt vời và độ bền cơ học. Sản phẩm tuân thủ các tiêu chuẩn NRC Guide 1.133, IEEE 323-1974 và được chứng nhận theo DIN 25.475.1, đồng thời đạt được chứng nhận chống cháy nổ để sử dụng an toàn trong môi trường có khả năng gây nổ. Thiết kế cấu trúc nhỏ gọn và vật liệu vỏ chắc chắn cho phép nó chịu được các điều kiện khắc nghiệt bao gồm áp suất cao và bức xạ cao.
CA901 cung cấp dải tần đáp ứng từ 3Hz đến 2800Hz và độ nhạy 10pC/g, cho phép thu chính xác các tín hiệu rung cơ học khác nhau. Dù dùng cho các ứng dụng thử nghiệm phát triển hoặc giám sát trực tuyến dài hạn, thiết bị này có thể cung cấp dữ liệu đo chính xác và đáng tin cậy, đóng vai trò là bằng chứng quan trọng cho việc theo dõi tình trạng thiết bị và chẩn đoán lỗi.
Nguyên tắc làm việc
Gia tốc kế áp điện CA901 hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng áp điện, kết hợp nhiều khía cạnh kỹ thuật phức tạp. Cơ chế làm việc có thể được xây dựng chi tiết thông qua các khía cạnh sau:
1. Hiệu ứng áp điện và đặc tính vật liệu đơn tinh thể
Lõi thiết bị sử dụng vật liệu áp điện đơn tinh thể loại VC2, mang lại đặc tính áp điện tuyệt vời và độ ổn định nhiệt độ. Khi gia tốc kế chịu rung động cơ học, khối lượng sẽ tác dụng lực nén lên tinh thể áp điện. Theo nguyên lý hiệu ứng áp điện trực tiếp, sự phân cực điện xảy ra bên trong tinh thể, cấu trúc mạng bị biến dạng, gây ra sự dịch chuyển của các tâm điện tích, từ đó tạo ra tín hiệu điện tích tỉ lệ với lực tác dụng lên bề mặt tinh thể. Vật liệu đơn tinh thể so với vật liệu đa tinh thể thể hiện hằng số áp điện cao hơn và ổn định nhiệt độ tốt hơn, duy trì đầu ra độ nhạy ổn định trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt.
Cấu trúc mạng tinh thể đặc biệt của vật liệu đơn tinh thể VC2 cho phép vật liệu này duy trì các đặc tính áp điện ổn định trong môi trường nhiệt độ cao, với nhiệt độ Curie vượt xa vật liệu áp điện thông thường, đây là chìa khóa để đạt được hoạt động ở nhiệt độ cao +700°C. Hướng tinh thể được thiết kế tối ưu để tối đa hóa hệ số áp điện đồng thời giảm thiểu hệ số nhiệt độ, đảm bảo hiệu suất ổn định trong toàn bộ phạm vi nhiệt độ hoạt động.
2. Thiết kế chế độ nén và kết cấu cơ khí
Sử dụng thiết kế chế độ nén, phần tử áp điện được đặt trước giữa đế và khối lượng, tạo thành cấu trúc cơ học ổn định. Thiết kế này mang lại độ cứng cao, giúp cảm biến có tần số cộng hưởng cao (>17kHz), đảm bảo đáp ứng phẳng trên dải tần số rộng. Chế độ nén mang lại hiệu suất ở nhiệt độ cao tốt hơn so với chế độ cắt, khiến nó phù hợp hơn với các ứng dụng môi trường nhiệt độ khắc nghiệt.
Cấu trúc cơ học sử dụng thiết kế đối xứng để giảm sai số đo do ứng suất nhiệt. Vỏ sử dụng vật liệu hợp kim Inconel 600, mang lại độ bền nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Cấu trúc tổng thể được tối ưu hóa thông qua phân tích phần tử hữu hạn để duy trì các đặc tính cơ học ổn định trong quá trình luân nhiệt, tránh hiện tượng trôi dạt hiệu suất do hệ số giãn nở nhiệt không khớp.
3. Cơ chế tạo và truyền tín hiệu
Thiết bị tạo ra tín hiệu đầu ra sạc có độ nhạy 10pC/g±5%. Chế độ đầu ra sạc có ưu điểm là không bị ảnh hưởng bởi điện dung của cáp, đặc biệt thích hợp cho việc truyền tín hiệu đường dài. Điện dung cảm biến bên trong là 80pF (giữa các cực) và 18pF (giữa cực và vỏ), trong khi điện dung của cáp là 200pF/m (giữa các cực) và 300pF/m (giữa cực và vỏ).
Tín hiệu sạc được truyền qua cáp cách điện khoáng, sử dụng lớp cách điện oxit magie và vỏ thép không gỉ, mang lại hiệu suất nhiệt độ cao và độ bền cơ học tuyệt vời. Cáp được kết nối với cảm biến bằng phương pháp hàn kín, tạo thành cấu trúc kín hoàn toàn giúp ngăn ngừa sự xâm nhập của hơi ẩm và chất gây ô nhiễm. Thiết kế này đảm bảo độ tin cậy lâu dài trong môi trường khắc nghiệt.
4. Kiểm soát độ ổn định và bù nhiệt độ
Vật liệu đơn tinh thể VC2 có hệ số nhiệt độ cực thấp, duy trì độ nhạy ổn định trong phạm vi nhiệt độ hoạt động từ -54°C đến +650°C. Hướng cắt tinh thể đặc biệt và thiết kế điện cực cải thiện hơn nữa các đặc tính nhiệt độ, giảm tác động của sự thay đổi nhiệt độ đến độ chính xác của phép đo.
Thiết bị sử dụng thiết kế cấu trúc đối xứng nhiệt để giảm thiểu tác động của độ dốc nhiệt độ đến các phép đo. Việc lựa chọn vật liệu vỏ có tính đến sự giãn nở nhiệt phù hợp để tránh những thay đổi về hiệu suất do ứng suất nhiệt gây ra. Các tính năng thiết kế này cùng nhau đảm bảo độ ổn định của phép đo trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt.
5. Công nghệ niêm phong và bảo vệ môi trường
Cảm biến sử dụng công nghệ hàn kín, với lớp vỏ được bịt kín hoàn toàn để chống lại độ ẩm, ăn mòn hóa học và ảnh hưởng của bức xạ. Vật liệu vỏ Inconel 600 có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, phù hợp với nhiều môi trường công nghiệp khắc nghiệt khác nhau.
Cáp cách điện bằng khoáng chất không chỉ có tác dụng cách điện mà còn có tác dụng bảo vệ cơ học. Vỏ thép không gỉ của cáp có thể chịu được áp suất 140bar (ở 23°C) và 80bar (ở 300°C), đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong môi trường áp suất cao.
6. Thiết kế an toàn chống cháy nổ
Thiết bị được chứng nhận thông qua kiểm tra loại EC (LCIE 08 ATEX 6017 X II 1 G), đáp ứng yêu cầu sử dụng cho khu vực nguy hiểm Zone 0/1/2. Sử dụng thiết kế an toàn nội tại (Ex ia), tia lửa điện được ngăn chặn trong điều kiện lỗi bằng cách hạn chế năng lượng mạch điện.
Các biện pháp bảo vệ bao gồm các mạch giới hạn năng lượng và các rào cản an toàn, đảm bảo tuân thủ các yêu cầu chống cháy nổ trong mọi điều kiện vận hành. Thiết kế này cho phép ứng dụng an toàn trong môi trường có khả năng gây nổ.
7. Thiết kế chống bức xạ
Vật liệu đơn tinh thể VC2 có độ ổn định bức xạ tuyệt vời, có thể chịu được dòng bức xạ γ 10^11 erg/g và dòng bức xạ neutron 10^18 n/cm^2 mà không bị ảnh hưởng gì. Độ cứng bức xạ này làm cho nó đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng trong môi trường bức xạ như nhà máy điện hạt nhân.
Lựa chọn vật liệu và thiết kế kết cấu đều xem xét tính ổn định lâu dài trong môi trường bức xạ, đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong điều kiện bức xạ.
Đặc trưng
Gia tốc kế áp điện CA901 cung cấp nhiều tính năng vượt trội để đáp ứng nhu cầu giám sát độ rung trong môi trường khắc nghiệt:
1. Khả năng thích ứng nhiệt độ cực cao
Phạm vi nhiệt độ hoạt động cực rộng: hoạt động liên tục -54°C đến +650°C, điều kiện khắc nghiệt -196°C đến +700°C. Phạm vi nhiệt độ này bao gồm hầu hết các môi trường công nghiệp khắc nghiệt, bao gồm các tình huống ứng dụng ở nhiệt độ cao và đông lạnh.
2. Hiệu suất đo lường có độ chính xác cao
Cung cấp độ nhạy 10pC/g, phạm vi đo động từ 0,001g đến đỉnh 200g. Độ tuyến tính tuyệt vời, đạt ±1% trên toàn dải động. Độ nhạy ngang nhỏ hơn 5%, đảm bảo độ chính xác của phép đo.
3. Độ bền môi trường tuyệt vời
Vỏ Inconel 600 mang lại khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, thiết kế kín khít chống ẩm và các chất gây ô nhiễm. Có thể chịu được áp suất làm việc 140bar, đáp ứng yêu cầu ứng dụng môi trường áp suất cao.
4. Khả năng chống bức xạ mạnh
Có thể chịu được bức xạ γ và bức xạ neutron liều cao, thích hợp sử dụng trong môi trường bức xạ như nhà máy điện hạt nhân. Lựa chọn vật liệu và thiết kế kết cấu được tối ưu hóa để đảm bảo độ ổn định lâu dài trong điều kiện bức xạ.
5. Chứng nhận an toàn toàn diện
Được chứng nhận thông qua nhiều tiêu chuẩn quốc tế: NRC Guide 1.133, IEEE 323-1974, DIN 25.475.1 và chứng nhận chống cháy nổ ATEX. Đáp ứng các yêu cầu của các tiêu chuẩn công nghiệp nghiêm ngặt khác nhau.
6. Tùy chọn cấu hình linh hoạt
Cung cấp nhiều lựa chọn về chiều dài cáp: 3,5 mét, 5 mét, 8 mét, 12,5 mét, được trang bị đầu nối Lemo hoặc nhiệt độ cao. Phiên bản tiêu chuẩn và chống cháy nổ có sẵn để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau.
Tóm tắt thông số kỹ thuật
| của mặt hàng |
Thông số kỹ thuật |
| Độ nhạy |
10 máy tính/g ±5% |
| Đáp ứng tần số |
3 đến 2.800 Hz (±5%) |
| Phạm vi động |
Đỉnh 0,001 đến 200 g |
| Nhiệt độ hoạt động |
-54°C đến +650°C (liên tục) |
| Tần số cộng hưởng |
>17 kHz |
| tuyến tính |
±1% (thang đo đầy đủ) |
| Xếp hạng bảo vệ |
Bịt kín |
| Chứng nhận chống cháy nổ |
Ví dụ IIC T6 đến T710 |
Lĩnh vực ứng dụng
Gia tốc kế áp điện CA901 chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực sau:
Nhà máy điện hạt nhân: Giám sát độ rung của thiết bị bên trong và ngoại vi trong lò phản ứng
Hàng không vũ trụ: Kiểm tra độ rung của động cơ và các bộ phận ở nhiệt độ cao
Công nghiệp hóa dầu: Giám sát tình trạng thiết bị trong môi trường nhiệt độ cao và áp suất cao
Công nghiệp năng lượng: Giám sát độ rung của tua bin khí và tua bin hơi
Lĩnh vực nghiên cứu: Nghiên cứu vật liệu và hành vi trong môi trường khắc nghiệt
