اندازه گیری جا به جایی توسط شتاب سنج
جابجایی آسان‌ترین پارامتر ارتعاش است که کمترین میزان استفاده را در تحلیل ارتعاش دارد.
پرسنل کارخانه مدتها است که تمایل خود را به دانستن مقدار “میل” که یک ماشین در آن کار می کند ابراز کرده اند، زیرا “mils” پارامتری است که به راحتی قابل درک است. با قرار دادن دست روی یک دستگاه به راحتی می توان جابجایی را احساس کرد. برخی از اولین حسگرهای ارتعاش شامل یک مداد نصب شده بر روی دستگاهی بود که یک خط روی کارت می‌نوشت. سپس سطح ارتعاش “اوج به اوج” را می توان با مقیاس اندازه گیری کرد. ابزار دقیق نظارت بر ارتعاش امروزه وجود دارد، اما جابجایی یکی از پارامترهای ارتعاشی است که به راحتی قابل درک است.
یک تصور غلط رایج وجود دارد که اندازه گیری جابجایی با استفاده از شتاب سنج نیست.
ممکن است یا می تواند منجر به اطلاعات اشتباه شود. در حقیقت، شتاب‌سنج‌ها از دیرباز برای اندازه‌گیری جابه‌جایی استفاده می‌شوند. با این حال، درک این نکته مهم است که جابجایی اندازه‌گیری شده با شتاب‌سنج، همان جابه‌جایی اندازه‌گیری شده با شفت‌سوارها یا مبدل‌های ارتعاشی سبک جریان گردابی نیست.
کاربرد های اندازه گیری جا به جایی توسط شتاب سنج
- تست ارتعاش شفت توسط شتاب سنج
کاوشگرهای جریان گردابی دقیقاً از طریق سوراخ در یک محفظه مکانیکی نصب شده اند و دو پارامتر بسیار مهم شفت را اندازه گیری می کنند. ابتدا پروب های جریان گردابی محل شفت را نسبت به پوشش نشان می دهند. این در کاربردهای یاتاقان های آستین بسیار مهم است زیرا به اپراتور می گوید که خط مرکزی شفت نسبت به بدنه کجاست. دوم، اندازه گیری جابجایی جریان گردابی میزان ارتعاش دورانی 1 برابر را نشان می دهد. از این اندازه گیری می توان تشخیص داد که آیا ارتعاش شفت در محدوده قابل قبولی است یا خیر. اگر اپراتور به محتوای طیفی ارتعاشی اندازه‌گیری شده با کاوشگر جابجایی نگاه کند، می‌تواند هارمونیک‌های مرتبه بالاتر شفت را ببیند. با این حال، این سطوح به دلیل تمایل طبیعی ماشین‌های دوار برای تعدیل و تضعیف سطوح جابجایی ارتعاش در فرکانس‌های بالاتر، معمولاً از نظر دامنه بسیار کوچک هستند.
- نظارت بر انبساط حرارتی توسط شتاب سنج
کاربردهای دیگر پروب های جریان گردابی برای نظارت بر خروج از مرکز محور یا در مورد پروب هایی که در جهت محوری قرار دارند، برای نظارت بر انبساط حرارتی مورد است.
در حالی که همه این اندازه‌گیری‌ها مفید هستند، اما مشابه اندازه‌گیری ارتعاش بدنه نیستند که با یک شتاب‌سنج انجام می‌شود، سپس به صورت الکترونیکی دو برابر برای تعیین سطح جابجایی دستگاه یکپارچه می‌شوند. در حالی که پروب های جریان گردابی به طور گسترده در کاربردهای یاتاقان های آستین استفاده می شوند، اکثر ماشین آلات صحرایی از یاتاقان های غلتکی استفاده می کنند.
معمولاً نصب کاوشگر جریان گردابی بر روی این نوع ماشین ها نه ممکن است و نه عملی. از آنجایی که شفت توسط یک بلبرینگ المان غلتکی محکم در جای خود نگه داشته می شود، شتاب سنج نصب شده بر روی بدنه، نیروی وارد شده بر یاتاقان توسط جرم دوار را تشخیص می دهد.
مزیت استفاده از اندازه گیری جا به جایی توسط شتاب سنج
مزایای استفاده از شتاب‌سنج‌ها برای حس کردن ارتعاشات ماشین از طریق اندازه‌گیری‌های بدنه کاملاً شناخته شده است و در عمل برای نسل‌های مختلف تجهیزات وجود داشته است. به طور معمول، شتاب سنج ها در داخل ولتاژ خروجی متناسب با g تولید می کنند و 100mV/g مقدار مرجع رایج است. پس از دریافت سیگنال خروجی شتاب سنج توسط ابزار اندازه گیری، سیگنال شتاب به سرعت یا جابجایی تبدیل می شود.
بسته به پارامتر اندازه‌گیری ترجیحی انتخاب شده توسط مهندس قابلیت اطمینان کارخانه، ویژگی‌های سرعت و جابجایی نسبت به زمان تغییر می‌کنند تا نشان دهند که چه زمانی شرایط ماشین به اندازه‌ای تغییر کرده است که تضمین کند.
توجه ویژه یا نگهداری پیشگیرانه در حالی که این روش موثر است، برای دستیابی به هدف مورد نظر برای جلوگیری از خرابی ماشین، به درجه بالایی از ابزار دقیق نیاز دارد. ابزار اندازه گیری درگیر معمولاً یک تحلیلگر طیف است که داده ها را جمع آوری، شرایط، دستکاری و نمایش می دهد. داده‌های شتاب‌سنج خام اغلب به یک بسته پایگاه داده نرم‌افزاری منتقل می‌شوند که قابلیت‌های تحلیلی اضافی و نگهداری سوابق را ارائه می‌دهد.
هزینه قابل توجهی در ابزار اندازه گیری، آموزش پرسنل در استفاده صحیح و تفسیر داده ها و به روز رسانی های مداوم نرم افزار وجود دارد. این رویکرد در چندین دهه گذشته با موفقیت در هزاران کارخانه به کار گرفته شده است و باعث صرفه جویی در هزینه های بی شماری در صنعت در زمان توقف برنامه ریزی نشده و تعمیرات پرهزینه در ماشین آلات بزرگ و حیاتی شده است. با این حال، تعداد زیادی تعادل نظارت نشده از ماشین آلات کارخانه وجود دارد که می تواند از تجزیه و تحلیل ارتعاش بهره مند شود. هزینه استفاده از کارکنان بسیار آموزش دیده برای جمع آوری صدها یا هزاران نقطه داده، آن را غیرعملی می کند، به ویژه زمانی که افزایش تقاضا برای پرسنل را در نظر بگیریم. با کمتر کار بیشتری انجام دهید.»
نحوه ی کار اندازه گیری جا به جایی توسط شتاب سنج با منبع تغذیه حلقه ای
در سال‌های اخیر، علاقه فزاینده‌ای به سنسورهای ارتعاشی با منبع تغذیه حلقه‌ای، که از منابع 24 ولتی تغذیه می‌شوند و سیگنال 4-20 میلی آمپر را تولید می‌کنند، افزایش یافته است. مزایای استفاده از سنسورهای لرزش 4-20 میلی آمپر، سادگی و نظارت مستمر مقرون به صرفه است. آنها همان سیگنال ارتعاشی مبتنی بر شتاب‌سنج را که در بالا توضیح داده شد، دریافت می‌کنند و آن سیگنال را با استفاده از یکی از چندین طرح تشخیص به صورت داخلی پردازش می‌کنند و آن را به یک سیگنال 4-20 میلی آمپر تبدیل می‌کنند که متناسب با شتاب یا سرعت است. مانند (rms، اوج، اوج به اوج، یا اوج واقعی). سپس این سیگنال به یک قطعه بسیار رایج‌تر از تجهیزات فرآیندی مانند PLC یا سیستم DCS در سراسر کارخانه هدایت می‌شود. اکنون، به جای صرف ده‌ها هزار دلار برای ابزار دقیق، یک کارخانه می‌تواند حدود 300 دلار در هر نقطه سرمایه‌گذاری کند و داده‌های بلادرنگ پیوسته را روی هر قطعه تجهیزاتی دریافت کند. کارخانه ها اکنون می توانند به طور موثر بر بسیاری از قطعات تجهیزات نظارت کنند. با توجه به سرمایه گذاری کارخانه در تجهیزات سرمایه ای، این بهای بسیار کمی برای اطلاعات کارکرد مداوم در پمپ یا فن حیاتی مستقر از راه دور در کارخانه است. حتی سیستم تحلیلی با قیمت بالاتر محافظت 24 ساعته را ارائه نمی دهد و معمولاً نیاز به تفسیر انسانی دارد.
در حالی که تمام سنسورهای ارتعاشی که تا این زمان از حلقه استفاده می‌کنند، سیگنال خروجی 4-20 میلی آمپر را بر اساس شتاب یا سرعت می‌دانند، اندازه‌گیری جابه‌جایی با سنسور 4 تا 20 میلی آمپر اکنون یک گزینه بدون کابل‌کشی و بدون ابزار دقیق قبل از تبدیل به جابجایی است. ، تمیزترین سیگنال ممکن است (که در آن تمیزترین به عنوان کمترین میزان نویز الکتریکی، حرارتی و کابل قبل از تبدیل تعریف می شود).
همانطور که قبلا ذکر شد، در سیستم‌های مرسوم ارتعاشی دوره ای، تبدیل سیگنال شتاب‌سنج به جابجایی پس از رسیدن سیگنال به ابزار اندازه‌گیری، یک روش استاندارد است. نتیجه ای که اغلب در این داده ها مشاهده می شود، به عنوان “شیب اسکی” مشخص شده است، که در آن سیگنال های فرکانس پایین در فرآیند یکپارچه سازی از دست می روند. با یک شتاب سنج نصب شده بر روی ماشین، پردازش درست در نقطه جمع آوری داده ها انجام می شود. کنترل کل فرآیند اندازه گیری و ادغام به میزان بسیار بیشتر از آنچه قبلا امکان پذیر بود امکان پذیر است. سیگنال شتابی که از کریستال حسگر می آید ابتدا شرطی می شود، یعنی با اندازه گیری بعدی قابل خواندن می شود.
تقویت کننده ها پس از تقویت تا حد قابل قبول، سیگنال از یک انتگرال دوتایی عبور می کند که از نظر طراحی شبیه به فیلتر پایین گذر است. این سیگنال AC که نماینده جابجایی دستگاه است، به مدار میانگین وارد می شود، به مقدار DC مورد نیاز تبدیل می شود و به عنوان سیگنال 4-20 میلی آمپر از سنسور خارج می شود. اکنون، صفحه‌های داده برای ماشین‌های کنترل فرآیند را می‌توان در جابجایی mils کالیبره کرد، به همان روشی که سیگنال‌های سرعت ارتعاش با سنسورهای نسل قبلی ثبت شده‌اند.
سنسورهای جابجایی 4-20 میلی آمپر مبتنی بر شتاب سنج، از طریق سادگی و هزینه کم نظارت مداوم، خواندن مستقیم، فرصت استفاده از نظارت بر ارتعاش در یک کارخانه را افزایش می دهند. به عنوان مثال، طرفداران، مزایای قابل توجهی از این پیشرفت فناوری ارائه می دهند. هنگامی که یک شتاب سنج به سرعت حساس است، سطح کلی ارتعاش را می توان تحت تسلط فرکانس عبور تیغه قرار داد. با استفاده از یک سنسور بر اساس جابجایی، فرکانس بالای عبور تیغه (نسبت به لرزش 1 برابر) در سیگنال کاهش می یابد و در نتیجه یک سیستم نظارتی ایجاد می شود که بر روی جزء چرخشی (تعادل) سیستم متمرکز است. شکل 1 خوانش ارتعاش یک فن را بر حسب سرعت و از نظر جابجایی نشان می دهد.
شکل 1: خوانش ارتعاش فن از نظر سرعت و از نظر جابجایی
حسگرهای جابجایی 4 تا 20 میلی آمپری با نیروی حلقه نیز می توانند نظارت پمپ را بهبود بخشند، زیرا فرکانس عبور پره پمپ می تواند بر طیفی تسلط داشته باشد. سنسورهای سرعت ممکن است نسبت به تغییرات ارتعاش سرعت چرخشی کور باشند و بنابراین پارامتر اندازه گیری ایده آل نیستند. سنسورهای 4-20 میلی آمپری نصب شده بر روی بلوک‌های بالش فن یا محفظه‌های پمپ می‌توانند مستقیماً به نقاط کنترل فرآیند خروجی داده شوند و اطلاعاتی را در اختیار اپراتورها قرار دهند که قبلاً روی دستگاه‌هایشان دیده نشده بود.
شکل 2 خوانش ارتعاش یک پمپ را بر حسب سرعت و بر حسب جابجایی نشان می دهد.
در حالی که اندازه گیری جابجایی در بسیاری از موارد مفید است، اکثر مهندسین قابلیت اطمینان و مدیران تعمیر و نگهداری متوجه می شوند که یک اندازه گیری متمرکز بر یک پارامتر واحد مانند (شتاب، سرعت یا جابجایی) تنها بخش کوچکی از یک برنامه تعمیر و نگهداری پیش بینی جامع است. انتخاب سنسورهای موجود برای اندازه گیری ارتعاش دائما در حال تغییر است. پیشرفت‌های فناوری ما را قادر می‌سازد تا پهنای باند را چه کم و چه زیاد افزایش دهیم. و توانایی حل سیگنال های سطح پایین در حضور سیگنال های سنسور با دامنه اندازه گیری بالا مانند عدم تعادل. پذیرش اخیر حسگرهای ارتعاشی 4 تا 20 میلی آمپری با استفاده از حلقه به افزایش قابلیت نگهداری پیش‌بینی و نظارت در زمان واقعی ادامه می‌دهد.
شتاب‌سنج های مبتنی بر جابه‌جایی جدیدترین ابزارهای افزوده شده به زرادخانه ابزارهای اندازه‌گیری ارتعاش هستند و اندازه‌گیری آسانی را با قابلیت آشکارسازی مشکلات پنهان ارائه می‌دهند. در حالی که اندازه‌گیری جابجایی در بسیاری از موارد مفید است، اکثر مهندسین قابلیت اطمینان و مدیران تعمیر و نگهداری متوجه می‌شوند که یک اندازه‌گیری متمرکز بر یک پارامتر واحد مانند شتاب، سرعت یا جابجایی تنها بخش کوچکی از یک برنامه جامع تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده است. انتخاب سنسورهای موجود برای اندازه گیری ارتعاش دائما در حال تغییر است. پیشرفت‌های فناوری ما را قادر می‌سازد تا محدوده اندازه‌گیری حسگرها را افزایش دهیم. پهنای باند، هم کم و هم بالا و توانایی حل سیگنال‌های سطح پایین در حضور سیگنال‌های بالا مانند عدم تعادل. پذیرش اخیر حسگرهای ارتعاشی 4 تا 20 میلی آمپری با استفاده از حلقه به افزایش قابلیت نگهداری پیش‌بینی و نظارت در زمان واقعی ادامه می‌دهد. شتاب‌سنج‌های مبتنی بر جابه‌جایی جدیدترین ابزارهای افزوده شده به زرادخانه ابزارهای اندازه‌گیری ارتعاش هستند و اندازه‌گیری آسانی را با قابلیت آشکارسازی مشکلات پنهان ارائه می‌دهند.