توقف ناگهانی تجهیزات، زمانی اتفاق می‌افتد که یک تجهیز دچار خرابی پیش‌بینی‌نشده شود و نیاز به تعمیر پیدا کند. این اتفاق می‌تواند باعث هدر رفتن زمان، ایجاد اختلال در فرآیند و افزایش هزینه‌ها شود. سیستم پایش لرزش ابزاری است که با اندازه‌گیری ارتعاشات تجهیز، مشکلات آن را شناسایی می‌کند. این سیستم به حفظ ایمنی تجهیزات، فرآیندها و کارکنان کمک می‌کند. با استفاده از این سیستم می‌توان مشکلاتی نظیر؛ خطا در تنظیم قطعات، لرزش غیرعادی یا شل شدن اتصالات را تشخیص داد و از خرابی و توقف آن جلوگیری کرد. حتی یک سیستم پایش ارتعاش ساده هم می‌تواند نشانه‌های اولیه خرابی را شناسایی کند و به صنایع در حفظ ایمنی و ادامه تولید کمک کند.

سیستم‌های پایش ارتعاش، معمولاً بر پایه‌ی روشی به نام تحلیل روند ارتعاش (Vibration Trend Analysis) فعالیت می‌کنند. این روش تغییرات غیرعادی در الگوی ارتعاش یک تجهیز را بررسی می‌کند. یکی از شاخص‌های کلیدی در این تحلیل، دامنه کلی ارتعاش است. اگر این دامنه در شرایط عملیاتی پایدار به‌طور محسوس افزایش یا کاهش پیدا کند، معمولاً نشانه‌ی بروز تغییری در وضعیت داخلی تجهیز خواهد بود. دامنه کلی ارتعاش، به‌خوبی با سیستم‌های کنترلی مانند PLC، SCADA یا RTU از طریق سیگنال استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر قابل ارتباط است.
این دامنه، مجموعه‌ای از فرکانس‌ها و شدت ارتعاشاتی است که در اثر عملکرد اجزای مختلف تجهیز، از جمله چرخش، حرکت رفت و برگشتی، و مشکلات احتمالی در فرآیند تولید ایجاد می‌شوند. برخی از سیستم‌های پیشرفته پایش ارتعاش، علاوه بر ثبت موج‌های لرزشی، توانایی تحلیل داده‌ها را دارند. این سیستم‌ها با شناسایی نقاط غیرعادی یا داده‌های پرت (Outliers)، که به‌صورت ناگهانی از الگوی معمول ارتعاش خارج می‌شوند، به تشخیص زودهنگام مشکلات مکانیکی کمک می‌کنند. این نوع تحلیل، دقت عیب‌یابی را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.
(بیشتر بدانید:‌ PLC؛ بیشتر برای کنترل مستقیم تجهیزات در محیط صنعتی استفاده می‌شود. SCADA؛ جهت مانیتورینگ و کنترل گسترده فرآیندها در یک سایت بزرگ یا از راه دور کاربرد دارد. RTU؛ یک واحد واسط است که برای جمع‌آوری داده از تجهیزات دورافتاده و ارسال آن‌ها به SCADA یا PLC استفاده می‌شود).

در سیستم‌های پایش ارتعاش، چند ویژگی کلیدی برای تحلیل وضعیت فنی تجهیزات مورد توجه قرار می‌گیرند. این ویژگی‌ها شامل دامنه (Amplitude)، فرکانس (Frequency)، فاز (Phase)، شکل موج (Waveform) و در برخی موارد موقعیت (Position) در صورت استفاده از سنسور مجاورتی هستند.

• دامنه: میزان شدت یا بزرگی ارتعاش را نشان می‌دهد و معمولاً به‌عنوان شاخص اصلی برای تشخیص افزایش غیرعادی ارتعاش استفاده می‌شود. افزایش ناگهانی دامنه می‌تواند نشانه بروز خرابی در تجهیز باشد.
• فرکانس: به شناسایی منبع ارتعاش کمک می‌کند. اگر تغییراتی در فرکانس مشاهده شود که ارتباطی با سرعت عملکرد تجهیز نداشته باشد، ممکن است حاکی از وجود مشکلی در یکی از اجزا باشد. تحلیل فرکانسی یکی از دقیق‌ترین روش‌های شناسایی عیوب مکانیکی است.
• فاز: نشان‌دهنده زمان و محل وقوع ارتعاش است. بررسی فاز می‌تواند در شناسایی مشکلاتی مانند برهم‌خوردن تعادل قطعات در حال چرخش یا عدم هم‌راستایی اجزای مکانیکی کمک کند.
• شکل موج: تحلیل شکل موج ارتعاش، اطلاعات ترکیبی از دامنه و فرکانس ارائه می‌دهد که برای درک رفتار دینامیکی تجهیز در شرایط مختلف بسیار ارزشمند است.
• موقعیت: در تجهیزاتی که از سنسور مجاورتی استفاده می‌کنند (مانند سنسورهای جابجایی)، می‌توان موقعیت دقیق روتور در یاتاقان و میزان حرکت محوری آن را پایش کرد. این اطلاعات به‌ویژه در ماشین‌آلات حساس با بار متغیر، بسیار کاربردی است.

در اغلب موارد، سیستم‌های پایش ارتعاش از دامنه کلی ارتعاش (Overall Vibration Amplitude) برای مقایسه با مقادیر مجاز یا آستانه هشدار استفاده می‌کنند. این شاخص پایه‌ای، به‌عنوان اولین معیار برای شناسایی اختلال در وضعیت تجهیزات در نظر گرفته می‌شود.

ارتعاش با استفاده از فرکانس و دامنه ثبت می‌شود، در حالی که مقدار آن بر اساس شتاب، سرعت و جابه‌جایی اندازه‌گیری می‌گردد. این ویژگی‌ها را می‌توان با سنسورها و تجهیزات تحلیل ارتعاش پایش کرد. این تجهیزات بسته به نوع پارامترهای اندازه‌گیری و روش اندازه‌گیری متفاوت هستند.
به عنوان مثال، تجهیزات با یاتاقان رولی معمولاً با ویبریشن سنسورهایی نظیر سنسور سرعت یا شتاب‌سنج‌ها پایش می‌شوند. در تجهیزات با یاتاقان رولی که با فرکانس کمتر از ۶۰ هرتز کار می‌کنند، معمولاً از سنسورهای سرعت استفاده می‌شود. در مقابل، ماشین‌هایی با یاتاقان‌های غشای مایع اغلب با سنسورهای مجاورتی پایش می‌شوند.
سنسورهای شتاب‌سنج معمولاً از المان‌های پیزوالکتریک (سنسورهایPZT) استفاده می‌کنند که زمانی که هرگونه تغییر در شتاب، فشار یا نیرو شناسایی می‌شود، بار الکتریکی تولید می‌کنند. همچنین، شتاب‌سنج‌ها می‌توانند با استفاده از فناوری MEMS (سیستم‌های میکروالکترومکانیکی) طراحی شوند تا شتاب را اندازه‌گیری کنند. سنسورهای سرعت ممکن است خروجی تقویت‌شده شتاب‌سنج (پیزوالکتریک یا MEMS) را دریافت کرده، سیگنال را یکپارچه کرده و سیگنال سرعت را خروجی دهند. در کاربردهای دمای بالا، معمولاً از سنسور سرعت با کویل متحرک برای اندازه‌گیری ارتعاشات با استفاده از سرعت بهره برده می‌شود.
پراب‌های مجاورتی برای اندازه‌گیری حرکت نسبی بین سطح روتور و یاتاقان، معمولاً در یاتاقان‌های غشای مایع استفاده می‌شوند. پراب‌های مجاورتی می‌توانند لرزش، موقعیت محوری و سرعت روتور را اندازه‌گیری کنند. سیگنال‌های ارتعاشی از سنسورها می‌توانند دیجیتالی شده و برای تحلیل روند ثبت شوند.

انواع سنسور لرزش با خاصیت پیزو الکتریک

ویبریشن سنسور Metrix مدل ST5484E

ویبریشن سنسور سرعت Monitran مدل MTN/1185

ویبریشن سنسور سرعت Bently Nevada مدل 330500

ویبریشن ترانسمیتر LP202 برند CTC

ویبریشن سنسور سرعت HS-420 برند Hansford

پایش ارتعاش یکی از روش‌های کلیدی در نگهداری پیش‌بینانه تجهیزات دوار مانند پمپ‌ها، کمپرسورها و موتورهاست. در ادامه با پنج روش اصلی این نوع پایش آشنا می‌شوید:

۱. پایش دوره‌ای ساده (اندازه‌گیری‌های مقطعی)

در این روش، در فواصل زمانی مشخص (مثلاً ماهانه یا فصلی)، با استفاده از شتاب‌سنج، سطح ارتعاش در یاتاقان‌های شعاعی (رولبرینگ) و محوری تجهیز اندازه‌گیری می‌شود. این روش فقط وضعیت لحظه‌ای تجهیز را ثبت می‌کند و شامل شرایط گذرا مثل راه‌اندازی Start-up یا توقف Shut-down تجهیز نیست. بهتر است همراه با سوئیچ ارتعاش (الکتریکی یا مکانیکی) استفاده شود تا بین دوره‌های اندازه‌گیری از خرابی‌های ناگهانی جلوگیری شود.

۲. پایش دوره‌ای پیشرفته (با داده‌های موجی شکل)

زمانی که در پایش ساده نشانه‌ای از مشکل دیده شود، یا تجهیز به‌واسطه سوئیچ ارتعاش خاموش شود، از این روش استفاده می‌شود. در این حالت، علاوه بر مقادیر عددی، داده‌های دقیق‌تری مثل شکل موج ارتعاشات هم ثبت می‌شود که به تشخیص نوع خرابی کمک می‌کند.

۳. پایش مداوم پایه (بدون تحلیل موجی)

در این روش، تجهیز به‌صورت دائم با سنسورهای ارتعاشی پایش می‌شود و داده‌ها به شکل سیگنال‌های ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر (mA) به سیستم کنترل ارسال می‌شوند. سیستم هشدار و قطع اتوماتیک تجهیز نیز معمولاً در این ساختار وجود دارد و از خرابی‌های شدید جلوگیری می‌کند.

۴. پایش مداوم هوشمند (همراه با داده‌های فرآیندی)

این روش پایش شامل قابلیت‌های هشدار و خاموشی است که به جلوگیری از خرابی تجهیز و شناسایی روندهای غیرعادی کمک می‌کند. داده‌های ارتعاشی از طریق ترانسمیترهای ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر (mA) مستقیماً به سیستم کنترلی ارسال می‌شوند. این سیستم به شبکه اطلاعات مرکزی متصل است تا داده‌های ارتعاشی را با اطلاعات فرآیندی مانند بار، جریان، سطح، فشار و دما مرتبط کند. ترکیب داده‌های ارتعاش با داده‌های فرآیندی، درک بهتری از عملکرد واقعی تجهیز ارائه می‌دهد.

۵. پایش مداوم پیشرفته (ترکیبی از همه داده‌ها)

این روش کامل‌ترین و تخصصی‌ترین نوع پایش ارتعاش است. در آن از تجهیزات چندکاناله و سنسورهای دقیق استفاده می‌شود که داده‌هایی از قبیل ارتعاش، سرعت، موقعیت محوری و ضربه را جمع‌آوری می‌کنند. تمام این داده‌ها به همراه اطلاعات فرآیندی به سیستم‌های هوشمند منتقل شده و امکان عیب‌یابی تخصصی و سریع را فراهم می‌کنند. این سیستم‌ها برای تجهیزات حیاتی و حساس بسیار مناسب هستند.

🔸 جدول مقایسه‌ای روش‌های پایش ارتعاش

🔹 جمع‌بندی: کدام روش مناسب شماست؟

برای تجهیزات عمومی و کم‌ریسک، روش‌های دوره‌ای ممکن است کافی باشند. اما هرچه اهمیت تجهیز در فرآیند صنعتی بیشتر شود، نیاز به پایش مداوم و پیشرفته‌تر هم افزایش می‌یابد. بهترین حالت استفاده ترکیبی از این روش‌هاست:

• برای تجهیزات حیاتی از سیستم‌های مداوم و هوشمند استفاده کنید.
• برای تجهیزات غیرحیاتی، پایش دوره‌ای ساده یا پیشرفته کافی خواهد بود.

سیستم‌های پایش ارتعاش در بسیاری از صنایع برای جلوگیری از خرابی تجهیزات دوار به‌کار می‌روند. اما اینکه چه نوع سیستمی استفاده شود و چند سنسور نیاز باشد، به اهمیت تجهیز و هزینه احتمالی خرابی آن بستگی دارد. در اینجا به چند نمونه رایج اشاره می‌کنیم:

• اگر تجهیز بسیار حیاتی باشد و توقف آن حتی برای یک روز، باعث زیان‌های مالی سنگین (مثلاً بیش از ۱۰۰,۰۰۰ دلار) شود، باید پایش آن بسیار دقیق انجام شود. در این حالت معمولاً از دو سنسور ارتعاش (در دو محور X و Y) روی هر یاتاقان شعاعی، یک سنسور فشار و یک سنسور فاز (برای تشخیص زاویه یا موقعیت دقیق) برای تعیین موقعیت دقیق اجزا استفاده می‌شود.
• اما اگر تجهیز از اهمیت کمتری برخوردار باشد و خرابی آن در روز، هزینه‌ای کمتر از ۱۰,۰۰۰ دلار داشته باشد، می‌توان تنها یک سنسور ارتعاشی روی یاتاقان نزدیک به کوپلینگ نصب کرد.
• برای تجهیزاتی که بین این دو حالت قرار می‌گیرند، باید تصمیم‌گیری کرد که کدام روش پایش، بهترین بازده را دارد، که ممکن است استفاده از یک یا دو سنسور با قابلیت هشدار و خاموشی (Alert/Shutdown) باشد.

۱. ماشین‌آلات دوار

تجهیزات و ماشین‌آلات دوار مانند موتورها، فن‌ها، توربین‌ها و گیربکس‌ها از رایج‌ترین مواردی هستند که در آن‌ها از سیستم پایش ارتعاش استفاده می‌شود. به دلیل چرخش هم‌زمان چندین بخش مختلف و ایجاد الگوهای ارتعاشی، پایش لرزش نقش مهمی در اطمینان از عملکرد صحیح تمامی اجزا دارد. در تجهیزات دوار، یک مشکل کوچک می‌تواند منجر به آسیب جدی و خرابی فاجعه‌بار تجهیزات شود. پایش ارتعاش می‌تواند به شناسایی مشکلاتی مانند عدم انطباق، عدم تعادل، تماس یا برخورد‌های ناخواسته، خرابی یاتاقان‌ها و حتی پدیده رزونانس در این تجهیزات کمک کند.

۲. یاتاقان‌ها و دنده‌ها

در یاتاقان‌ها و دنده‌های یک تجهیز، ارتعاشات مختلفی با فرکانس‌های متفاوت به‌وجود می‌آید که باعث شده استفاده از سیستم‌های پایش ارتعاش بسیار رایج باشد. در دنده‌ها، زمانی که تجهیز در حال انجام کار خود است، الگوهای ارتعاشی مختلفی تولید می‌شود. این ارتعاشات متغیر را نمی‌توان به‌راحتی با چشم دید یا حس کرد، به‌ویژه برای انسان‌ها، بنابراین استفاده از یک سیستم پایش ارتعاش برای دریافت هشدارهای زودهنگام بسیار ضروری است تا عملکرد دستگاه به‌طور مداوم حفظ شود.

3. لوله‌ها

سیستم پایش ارتعاش برای لوله‌هایی که ممکن است در معرض مشکلات ناشی از ارتعاشات قرار گیرند، ضروری است. این سیستم نه تنها کمک می‌کند تا زمان بروز مشکلات هشدار داده شود، بلکه می‌تواند منبع مشکلات را نیز شناسایی کند. بدین ترتیب، نقاط پرخطر در لوله‌ها می‌توانند برای پیش‌بینی مشکلات آینده تحت نظارت قرار گیرند.

4. کمپرسور، پمپ و موتورهای دوار

این تجهیزات اجزای مختلفی دارند که به‌طور پیوسته در حال ارتعاش هستند. و از این نظر خاص هستند که قطعات آن‌ها، هم به‌صورت چرخشی و هم به‌صورت خطی حرکت می‌کنند. پایش ارتعاشات این اجزای متمایز می‌تواند به شناسایی مشکلات احتمالی قبل از ایجاد آسیب به تجهیز کمک کند.

در آرکا کنترل شریف، سال‌هاست که سیستم‌های پایش ارتعاش صنعتی را نصب می‌کنیم. ما بعنوان تأمین‌کننده سیستم‌های پایش ارتعاش، خدمات خود را به شما ارائه می‌دهیم. اگر به دنبال سنسورهای ارتعاش، نصب سیستم، یا مشاوره باشید، ما آماده‌ایم تا شما را پشتیبانی کنیم. برای اطلاعات بیشتر درباره محصولات و کاربردهای آن‌ها، یا برای درخواست اطلاعات در مورد یک محصول خاص، با ما تماس بگیرید.

📞 تلفن: 88302413-021
📲 واتس اپ: 3344170-0903
📧 ایمیل: info@arkacontrols.com