ویبریشن سنسور چیست؟
سنسور ویبریشن (Vibration Sensor) یا سنسور لرزش، یکی از مهمترین تجهیزات پایش وضعیت (Condition Monitoring) در صنایع است که برای اندازهگیری ارتعاش ماشینآلات دوار مورد استفاده قرار میگیرد. این سنسورها با پایش مداوم میزان لرزش تجهیزاتی مانند الکتروموتورها، پمپها، کمپرسورها، فنها و گیربکسها، به شناسایی زودهنگام مشکلاتی مانند خرابی بلبرینگ، نابالانسی، ناهممحوری و شل شدن قطعات کمک میکنند. به همین دلیل، استفاده از سنسورهای ویبریشن نقش مهمی در افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات، کاهش هزینههای تعمیرات و جلوگیری از توقفهای ناگهانی خطوط تولید دارد.
اما تصور کنید ما انسانها میتوانستیم با یک زبان مشترک با ماشینآلات اطرافمان ارتباط برقرار کنیم و از کارکرد درست آنها مطلع شویم. در این صورت هم زندگی انسانها راحتتر میشد و هم طول عمر ماشینآلات افزایش پیدا میکرد. آیا این تصور واقعاً عملی است؟ تا حد زیادی بله. ماشینآلات از طریق ارتعاشات یا لرزش، وضعیت سلامت خود را به ما نشان میدهند. زمانی که میزان ارتعاش یک ماشین دوار از محدوده طبیعی فراتر میرود، معمولاً نشانهای از وجود یک ایراد مکانیکی یا عملکردی است. این ارتعاشات توسط سنسورهای ویبریشن اندازهگیری و تحلیل میشوند و اطلاعات ارزشمندی را برای نگهداری و عیبیابی تجهیزات در اختیار کارشناسان قرار میدهند.
در ادامه با نحوه عملکرد سنسورهای ویبریشن، انواع آنها، کاربردهای صنعتی و نکات مهم در انتخاب این تجهیزات آشنا خواهید شد.
تاریخچه اندازهگیری ارتعاشات
در گذشته ارتعاشات را به دو روش زیر اندازهگیری میکردند. (الف) از روش Fish tail method: با استفاده از یک قطعه چوب که آن را به شکل حرف (V) و شبیه دم یک ماهی برش میدادند، ارتعاش را اندازهگیری میکردند. تکنسین میبایست این قطعه چوب را با دقت زیادی روی شفت موتور نگه میداشت و مقدار لرزشی که حس میکرد را در طول زمان گزارش میداد.
(ب) روش Screw driver: در این روش یک پیچ گوشتی را روی بدنه موتور قرار میدادند. این پیچگوشتی یک مسیر رسانا برای انتقال لرزش ایجاد میکرد. تکنسین همواره باید به صدای لرزشها گوش میکرد و کم و زیاد شدن آنها را اعلام مینمود. در واقع دقت اندازهگیری به تجربه و حافظهی تکنسین بستگی داشت.
در نتیجه این روشها به تغییرات کوچک حساس نبودند؛ و دادههای کمی قابل اطمینانی را فراهم نمیکردند. با پیشرفت روزافزون صنایع، ماشینآلات دوار بخش اعظمی از سرمایه شرکتها را تشکیل دادند که حفاظت از آنها ضروری بود. ازاین رو نیاز به ابداع سنسور ویبریشن متناسب با فرایندهای صنعتی بیش از پیش احساس شد و ویبرشن سنسورهای مختلفی برای اندازهگیری ارتعاشات ساخته شدند.
مفهوم ارتعاش/لرزش
ارتعاش، لرزش، نوسان یا Vibration، همگی به یک پدیده مکانیکی اشاره دارند که در تمامی سیستمهای متحرک صنعتی رخ میدهد. لرزش ابزارها و ماشینآلات دوار مانند توربینها، ژنراتورها، پمپها، موتورها، فنها و… در حین کارکرد، امری طبیعی است. اما اگر این نوسانات از حد معینی فراتر روند، میتوانند باعث بروز حوادث، کاهش عملکرد و در نهایت خرابی تجهیزات شوند.
به همین دلیل، اندازهگیری ارتعاشات بهوسیله سنسورهای لرزش مانند سنسور شتاب، سنسور سرعت و ویبریشن ترانسمیتر از اهمیت بالایی در پایش وضعیت و جلوگیری از خرابی تجهیزات برخوردار است.
کاربرد ویبریشن سنسور در صنعت
در هر سیستمی که دارای قطعات مکانیکی و متحرک باشد، ویبریشن سنسور میتواند نقش مهمی در اندازهگیری و پایش ارتعاشات داشته باشد. کارخانههای تولیدی از جمله صنایع تولید سیمان، کاغذ و مواد غذایی، همچنین سیستمهای نیروگاهی، پالایشگاهی و پتروشیمی که همگی دارای تجهیزات و ماشینآلات مکانیکی هستند، به ویبریشن سنسور و مانیتورینگ ارتعاشات نیاز دارند.
در سیستمهای اتوماسیون گسترده نیز معمولاً بسیاری از ماشینآلات صنعتی بهصورت متوالی به یکدیگر متصل هستند. حال فرض کنید یکی از این تجهیزات بهعلت ایجاد لرزش نامتعارف و بیش از حد دچار مشکل شود. این خرابی میتواند به سیستمها و تجهیزات مجاور نیز منتقل شده و احتمال بروز خسارات مالی قابلتوجه و حتی خطرات جانی را افزایش دهد.
در نتیجه، نظارت و کنترل بر نوسانات و ارتعاشات تجهیزات صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به اهمیت ویبریشن سنسورها در پایش وضعیت تجهیزات، در ادامه ابتدا مفهوم فیزیکی لرزش و ارتعاش را بررسی کرده و سپس به مطالعه انواع سنسورهای ویبریشن صنعتی میپردازیم.
خروجی سنسور ویبریشن بر حسب جابجایی، سرعت و شتاب
مفهوم فیزیکی ارتعاش
احتمالاً از فیزیک پایه، مفاهیمی همچون سیستم جرم و فنر را به خاطر داشته باشید. در این سیستم، جسمی با جرم m توسط یک فنر با ضریب سختی k نگه داشته میشود. اگر جابهجایی را X در نظر بگیریم، با کشیدن این سیستم، در واقع باعث ایجاد جابهجایی در جسم میشویم؛ چرا که جسم m نسبت به حالت سکون شروع به حرکت میکند.
با توجه به خاصیت کشسانی فنر، پس از اعمال نیرو و در واقع کشیدن جسم در راستای فنر، سیستم شروع به نوسان میکند. اگر حرکت جسم در راستای فنر را در این سیستم توسط یک کاغذ متحرک ثبت کنیم، به شکل یک موج سینوسی خواهیم رسید.
همین مثال را میتوان در ماشینهای دوار صنعتی نیز در نظر گرفت. فرض کنید یک ماشین روشن و در حال کار است. به واسطه حرکت اجزای ماشین در جهتهای مختلف، ارتعاشات و نوساناتی ایجاد میشوند که میتوانند به شکل موجهای سینوسی مشاهده و ثبت شوند. به بیان ساده، میتوان تصور کرد که در داخل ماشین، یک سیستم جرم و فنر وجود دارد که تا زمان کارکرد ماشین، در حال نوسان است.
ارتعاش حاصل از نوسان جرم و فنر
نحوه اندازهگیری ارتعاش
ارتعاش در یک تعریف خاص، حرکت نوسانی در واحد زمان است؛ مانند اتفاقی که در سیستم جرم و فنر رخ داد. طبق مفاهیم فیزیکی، اگر از جابجایی در بازه زمانی مشتق بگیریم، سرعت لحظهای (V) به دست میآید. همچنین، اگر از سرعت در بازه زمانی مشتق بگیریم، شتاب لحظهای (a) به دست خواهد آمد.
در واقع، پارامترهای سرعت و شتاب در یک بازه زمانی تفاوت چندانی با پارامتر جابجایی ندارند. تنها با مشتق گرفتن از شکل موج مربوط به هر یک از این پارامترها، میتوان به شکل موج سینوسی سرعت و شتاب در واحد زمان رسید.
شرکتهای تولیدکننده سنسور لرزش با استفاده از مفاهیم فیزیک پایه و نمودارهای سینوسی، به تحلیل رفتار اجسام دوار میپردازند. همین امر سبب تولید انواع سنسور ارتعاش (Vibration Sensor) در دستهبندیهای مختلف و بر اساس نوع خروجی سنسورها شده است.
انواع ویبریشن سنسور
- ویبریشن ترانسمیتر
- ویبریشن سنسور جابجایی
- ویبریشن سنسور سرعت
- ویبریشن سنسور شتاب
واحد اندازهگیری ویبریشن و سنسور ارتعاش
لرزش ماشینآلات از طریق سه کمیت اصلی جابجایی، سرعت و شتاب اندازهگیری میشود که هر کدام واحدهای متفاوتی دارند.
جابجایی: اگر بخواهیم میزان جابجایی یک خودرو را اندازهگیری کنیم، از واحدهایی مانند کیلومتر یا مایل استفاده میکنیم. اما اگر قصد داشته باشیم جابجایی و لرزش یک موتور را اندازهگیری کنیم، به واحدهای بسیار کوچکتری مانند میکرون (Micron) و میل (Mil) نیاز داریم.
سرعت: برای سنجش سرعت یک اتومبیل از واحدهایی مانند km/h استفاده میشود؛ در حالی که برای اندازهگیری لرزش و ارتعاش ماشینآلات، واحدهایی مانند mm/s و IPS مورد استفاده قرار میگیرند.
شتاب: همچنین برای اندازهگیری شتاب اتومبیل، از واحد m/s² استفاده میشود. اما بهمنظور سنجش ارتعاش، واحدهایی مانند m/s²، in/s² و یا شتاب گرانش (g) مورد استفاده قرار میگیرند.
🛒 خرید ویبریشن سنسور لرزش
شرکت آرکا کنترل شریف در زمینهی مشاوره، مهندسی و فروش انواع ویبریشن سنسور، از برندهای مطرح بازار جهانی همچون Bently Nevada و B&K و METRIX و CTC و Hansford و … آمادهی خدمترسانی میباشد. جهت ارتباط با کارشناسان ما میتوانید از طریق زیر اقدام نمایید:
📞 تلفن: 88302413-021
📲 واتس اپ: 3344170-0903
📧 ایمیل: info@arkacontrols.com
