خرابی برنامه ریزی نشده، یا زمان صرف شده برای انجام تعمیر و نگهداری ماشین هایی که به طور غیرمنتظره ای از کار می افتند، می تواند از نظر زمان، فرآیندهای از دست رفته و منابع انسانی هزینه زیادی برای شرکت داشته باشد. سیستم مانیتورینگ ارتعاش ابزاری برای جستجوی بی‌نظمی‌ها و سایر ناهنجاری‌ها در سلامت دستگاه با اندازه‌گیری سطوح ارتعاش است. این به محافظت از امکانات، فرآیندها و افراد کمک می کند. این سیستم می تواند هر چیزی را از عدم تعادل و ناهماهنگی گرفته تا قطعات شل شده شناسایی کند و به جلوگیری از خرابی دستگاه کمک کند. سیستم‌های مانیتورینگ ارتعاش، حتی سیستم‌های مانیتورینگ تک کاناله، یکی از مؤثرترین راه‌ها برای پیش‌بینی مشکلات احتمالی دستگاه و ارائه هشدار اولیه در مورد خرابی دستگاه هستند. برای بسیاری از صنایع، امنیت و حفظ فرآیندها حیاتی است.

سیستم نظارت بر لرزش چگونه کار می کند؟

سیستم های مانیتورینگ ارتعاش با استفاده از روشی به نام تحلیل روند ارتعاش کار می کنند. تجزیه و تحلیل روند ارتعاش فرآیند نظارت بر ویژگی های ارتعاش غیر طبیعی یک ماشین است. هنگامی که دامنه ارتعاش به طور قابل توجهی در شرایط حالت پایدار افزایش یا کاهش می یابد، معمولاً نشان می دهد که چیزی در داخل دستگاه تغییر کرده است. دامنه کل نشانگر اصلی خرابی ماشین است و برای خروجی 4-20 میلی آمپر برای سیستم های کنترل (PLC، SCADA، RTU و غیره) ایده آل است. دامنه کلی شامل فرکانس ها و دامنه های مختلف تولید شده توسط اجزای ماشین، حرکت چرخشی یا رفت و برگشتی آنها و/یا مسائل مربوط به فرآیند است. برخی از سیستم های مانیتورینگ شکل موج ارتعاش را ضبط می کنند و با آشکارسازی ناهنجاری ها در ارتعاشات ثبت شده، مشکلات احتمالی ماشین را شناسایی می کنند.

ویژگی ارتعاش

ویژگی های اصلی ارتعاش دامنه، فرکانس، فاز، فرم و هنگام استفاده از حسگرهای مجاورتی، موقعیت است. دامنه به شدت ارتعاشات مرتبط اشاره دارد. فرکانس به تعیین دقیق منبع ارتعاش کمک می کند. تغییر در فرکانس ارتعاش مستقل از تغییرات سرعت دستگاه نیز ممکن است نشان دهنده مشکل باشد. توجه به فرکانس ها می تواند به سرعت مشکلات خاص را شناسایی کند. فاز به تعیین زمان و مکان وقوع ارتعاش کمک می کند. هنگام مطالعه شکل موج یک ارتعاش معین، دامنه و فرکانس متغیر می تواند اطلاعات زیادی در مورد ماشین مورد نظر نشان دهد. دامنه اندازه گیری شده توسط سیستم مانیتورینگ ارتعاش می تواند تفاوت حرکت را از زمانی که ماشین شروع به کار می کند تا لحظه خاصی که ممکن است یک قطعه مشکل یا مشکل داشته باشد را نشان دهد. استفاده از حسگرهای مجاورت، موقعیت روتور در فاصله یاتاقان یا حرکت محوری روتور ممکن است مشاهده شود و هنگام ارزیابی وضعیت ماشین مهم است. در بیشتر موارد، سیستم‌های مانیتورینگ ارتعاش از دامنه کل برای مقایسه با محدودیت‌های ارتعاش یا مقادیر هشدار استفاده می‌کنند.

ارتعاشات چگونه اندازه گیری می شوند؟

اگرچه ارتعاش با استفاده از فرکانس و دامنه ثبت می شود، اما بر حسب شتاب، سرعت و جابجایی اندازه گیری می شود. این ویژگی ها را می توان با سنسورها و تجهیزات آنالیز ارتعاش مانیتور کرد. دستگاه ممکن است از نظر عناصری که اندازه گیری می کند و نحوه اندازه گیری آن متفاوت باشد.

برای مثال، ماشین‌های دارای یاتاقان‌های غلتشی (REB) اغلب با استفاده از حسگرهای لرزه‌ای (سنسورهای سرعت یا شتاب‌سنج‌ها) نظارت می‌شوند. ماشین های REB که در فرکانس های زیر 60 هرتز کار می کنند معمولاً از سنسورهای سرعت استفاده می کنند. ماشین‌هایی که دارای یاتاقان‌های فیلم روغنی هستند (بیرینگ‌های ژورنال یا یاتاقان‌های آستینی) معمولاً با استفاده از سنسورهای پروب مجاورتی نظارت می‌شوند.

شتاب‌سنج‌ها معمولاً از کریستال‌های پیزوالکتریک (حسگرهای PZT) استفاده می‌کنند که با تشخیص هرگونه تغییر در شتاب، فشار یا نیرو، بار الکتریکی تولید می‌کنند. شتاب سنج ها همچنین می توانند برای استفاده از فناوری MEMS (سیستم میکرو الکترومکانیکی) برای اندازه گیری شتاب طراحی شوند. سنسورهای سرعت می‌توانند خروجی شتاب‌سنج تقویت‌شده (پیزوالکتریک یا MEMS) را بگیرند، سیگنال را یکپارچه کنند و سپس سیگنال سرعت را صادر کنند. در کاربردهای دمای بالا، سنسورهای سرعت سیم پیچ متحرک اغلب برای اندازه‌گیری ارتعاش با استفاده از سرعت استفاده می‌شوند. پروب های مجاورتی برای اندازه گیری حرکت نسبی بین سطح روتور و یاتاقان، معمولاً با یاتاقان های لایه روغن استفاده می شوند. پروب مجاورت لرزش، موقعیت محوری و سرعت روتور را اندازه گیری می کند. سیگنال ارتعاش از سنسور می تواند دیجیتالی شده و برای تجزیه و تحلیل روند ثبت شود.

روش های رایج نظارت بر ارتعاش

1. راه رفتن / مجموعه ارتعاش دوره ای

این نوع مانیتورینگ معمولاً از یک شتاب سنج برای ثبت سطح ارتعاش هر یاتاقان شعاعی و محوری دستگاه به طور منظم و معمولاً ماهانه یا فصلی استفاده می کند. از داده های گذرا (داده های شروع و بسته) استفاده نمی کند و به بهترین وجه مجهز به سوئیچ های ارتعاشی (الکتریکی یا مکانیکی) است که به جلوگیری از خرابی دستگاه بین هر بار داده های دوره ای کمک می کند.

2. قدم زدن در اطراف مجموعه داده های ارتعاشی (با شکل موج یا داده های گذرا)

این معمولاً پس از پیدا شدن مشکل در فرآیند جمع‌آوری داده‌های گشت یا زمانی که یک سوئیچ لرزش دستگاه را خاموش می‌کند، انجام می‌شود.

3. نظارت مستمر ارتعاش (بدون شکل موج یا داده گذرا)

این سیستم های مانیتورینگ اغلب مجهز به عملکردهای هشدار و خاموش شدن هستند تا از خرابی دستگاه جلوگیری کنند. این نوع مانیتورینگ از فرستنده هایی استفاده می کند که سیگنال های 4 تا 20 میلی آمپر (mA) را ارائه می دهند که مستقیماً به سیستم کنترل متصل می شوند تا داده های ارتعاش را نظارت کنند.

4. نظارت مستمر ارتعاش (با همبستگی داده های فرآیند، بدون شکل موج یا داده های گذرا)

این مفهوم نظارت، عملکردهای هشدار و خاموش کردن را برای کمک به جلوگیری از خرابی ماشین و شناسایی روندهای غیرعادی ترکیب می کند. داده ها با استفاده از فرستنده های 4 تا 20 میلی آمپری که مستقیماً به سیستم کنترل متصل هستند، ارسال می شود که به "شبکه اطلاعات کارخانه" متصل شده است تا با اطلاعات فرآیند (بار، جریان، سطح، فشار، دما و غیره) مرتبط شود. داده های ارتعاش، همراه با داده های فرآیند، درجه بالاتری از درک عملکرد واقعی ماشین را فراهم می کند.

5. نظارت مستمر ارتعاش (مربوط به داده های فرآیند)

دستگاه‌های مانیتورینگ تک یا چند کاناله با عملکردهای هشدار و توقف به جلوگیری از خرابی دستگاه کمک می‌کنند و به راحتی روند ارتعاش را شناسایی می‌کنند. هنگامی که مجموعه سنسور مناسبی دارید، این نوع نظارت به شما امکان می دهد تا عیب یابی را روی دستگاه انجام دهید. داده های لرزش، سرعت، موقعیت رانش و ضربه معمولاً در مجموعه داده گنجانده شده است.

6. نظارت مستمر ارتعاش (با همبستگی داده های فرآیند و شکل موج و داده های گذرا)

این نوع مانیتورینگ همان عملکردهای فوق را دارد که به شما امکان می دهد روندهای غیرعادی را شناسایی کرده و از خرابی ماشین در شرایط پردازش عادی جلوگیری کنید. همچنین می‌توانید عیب‌یابی ماشین را در صورت تقاضا اجرا کنید و از حسگرهای یکپارچه با داده‌های فرآیند کارخانه استفاده کنید. این بالاترین شکل نظارت بر ارتعاش مکانیکی است.

کاربردهای رایج سیستم های مانیتورینگ ارتعاش

سیستم های مانیتورینگ ارتعاش را می توان برای کاربردهای مختلف استفاده کرد. در اینجا برخی از رایج ترین کاربردهای صنعتی آورده شده است:

توجه به این نکته ضروری است که تعداد سنسورهای ارتعاش مورد استفاده در ماشین‌های دوار یا رفت و برگشتی بستگی به بحرانی بودن تجهیزات دارد. تجهیزات حیاتی که در صورت خاموش شدن تنها برای یک روز ممکن است بیش از 100000 دلار هزینه داشته باشند، باید با سنسورهای لرزش XY بر روی هر یاتاقان شعاعی، سنسور رانش و حداقل یک ماشه فاز نصب شوند. اگر ماشین اهمیت کمتری داشته باشد و ضربه آن کمتر از 10000 دلار در روز باشد، شاید یک سنسور ارتعاش در نزدیکترین یاتاقان سمت بار به کوپلینگ کافی باشد. بین این دو جیدوان، لازم است بهترین روش برای نظارت بر دستگاه قضاوت شود تا کارخانه بتواند بازگشت سرمایه (ROI) را دریافت کند، که ممکن است یک یا دو سنسور با عملکرد خاموش (زنگ/خاموش) باشد.

1. ماشین آلات دوار

تجهیزات و ماشین آلات دوار مانند موتورها، فن ها، توربین ها و گیربکس ها رایج ترین مکان ها برای سیستم های مانیتورینگ ارتعاش هستند. از آنجا که چندین بخش مختلف به طور همزمان می چرخند و الگوهای ارتعاشی ایجاد می کنند، نظارت بر ارتعاش برای اطمینان از اینکه همه اجزا به درستی کار می کنند ضروری است. برای تجهیزات دوار، یک مشکل می تواند منجر به آسیب تجهیزات و خرابی فاجعه بار شود. نظارت بر ارتعاش می تواند به شناسایی ناهماهنگی، عدم تعادل، اصطکاک، خرابی یاتاقان و حتی مشکلات تشدید در ماشین های دوار کمک کند.

2. بلبرینگ و چرخ دنده

در یاتاقان ها و چرخ دنده های ماشین، ارتعاشات مختلفی در فرکانس های مختلف رخ می دهد، به همین دلیل است که سیستم های نظارت بر ارتعاش بسیار رایج هستند. با چرخ دنده ها، هنگامی که دستگاه وظیفه مورد نظر خود را انجام می دهد، تعدادی حالت ارتعاشی مختلف ایجاد می شود. نظارت بر این ارتعاشات متفاوت توسط انسان به تنهایی بسیار دشوار است و استفاده از یک سیستم نظارت برای هشدار اولیه برای ادامه عملکرد دستگاه ضروری است.

3. کمپرسورهای رفت و برگشتی، موتورها و پمپها

تجهیزاتی مانند کمپرسورهای رفت و برگشتی، موتورها و پمپ های جابجایی مثبت دارای اجزای متعددی هستند که به طور فعال ارتعاش می کنند. ماشین های رفت و برگشتی از این جهت خاص هستند که قطعات آن به دو صورت چرخشی و خط مستقیم حرکت می کنند. نظارت بر ارتعاشات این اجزای مختلف به شناسایی خرابی‌های احتمالی قبل از آسیب رساندن به ماشین کمک می‌کند.

4. پل ها

نظارت بر ارتعاش در حصول اطمینان از یکپارچگی ساختاری پل ها بسیار مهم است. روند ارتعاش می تواند به ایجاد یک خط پایه برای رفتار یک پل سالم و سالم کمک کند، و سپس تشخیص دهد که چه زمانی ممکن است مشکلات ساختاری را تجربه کند. اگر پل شروع به نشان دادن رفتار ارتعاشی غیرعادی کند، پرسنل تعمیر و نگهداری می توانند بازرسی های لازم را برای تعیین منبع مشکل انجام دهند.

5. لوله کشی

سیستم های نظارت بر ارتعاش برای خطوط لوله ای که ممکن است مستعد مشکلات ناشی از ارتعاش باشند ضروری هستند. سیستم‌های مانیتورینگ نه تنها به هشدار در هنگام بروز مشکلات کمک می‌کنند، بلکه به یافتن علت اصلی مناطق مشکل‌دار نیز کمک می‌کنند. به این ترتیب، مناطق پرخطر در خط لوله را می توان برای مشکلات احتمالی زیر نظر گرفت.

نصب سیستم مانیتورینگ ارتعاش

انجام اقداماتی برای اطمینان از اینکه ماشین آلات و تجهیزات به درستی کار می کنند و می توانند تا زمانی که ممکن است مورد استفاده قرار گیرند، برای هر کسب و کاری ضروری است. با استفاده از یک سیستم نظارت بر ارتعاش برای اندازه‌گیری هرگونه ناهنجاری و هشدار به شما در مورد مشکلات احتمالی، می‌توانید به دستگاه خود کمک کنید کارآمدتر برای مدت طولانی‌تری بدون ایجاد آسیب عمده کار کند.