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 مفهوم پدیدهای مکانیکی هستند که در تمامی سیستمهای متحرک صنعتی همواره در حال رخ دادن است. لرزش ابزارها و ماشینآلات دوار از قبیل توربینها، ژنراتورها، پمپها، موتورها، فنها و … در حین کارکرد آنها امری طبیعی است. اما اگر این نوسانات از حد معینی فراتر روند به بروز حوادث و یا حداقل خرابی تجهیز منتج خواهند شد. بههمین علت اندازهگیری ارتعاشات بهوسیلهی سنسورهای لرزش (سنسور شتاب_ویبریشن ترانسمیتر _ سنسور سرعت) از اهمیت بالایی برخوردار است.
کاربرد ویبریشن سنسور در صنعت
در هر سیستمی که دارای قطعات مکانیکی و متحرک باشد، پای ویبریشن سنسور به آنجا باز خواهد شد. تمام کارخانهها از جمله کارخانههای تولیدی مانند تولید سیمان، کاغذ و موادغذایی، سیستمهای نیروگاهی، پالایشگاهی و پتروشیمی که همگی دارای سیستمهای مکانیکی هستند، به ویبریشن سنسور و مانیتورینگ آن نیازمندند. چهبسا در سیستمهای اتوماسیون گسترده معمولاً بسیاری از ماشینآلات صنعتی بهصورت متوالی به یکدیگر متصل میباشند.
حال فرض کنید یکی از این اجزاء به علت لرزش نامتعارف و بیش از حد دچار مشکل شود. قطعاً این خرابی به سیستمهای مجاور نیز منتقل و احتمالاً ضررهای هنگفت مالی و حتی جانی بهدنبال خواهد داشت. در نتیجه اهمیت نظارت و کنترل بر نوسانات سیستمهای صنعتی از واجبات است. حال که با اهمیت این سنسورها آشنا شدیم، مفهوم فیزیکی لرزش را بررسی و به مطالعهی انواع صنعتی سنسورهای ویبریشن میپردازیم.
خروجی سنسور ویبریشن بر حسب جابجایی، سرعت و شتاب
مفهوم فیزیکی ارتعاش
احتمالاً از فیزیک پایه، مفاهیمی همچون سیستم جرم و فنر را در خاطر داشته باشید. در این سیستم یک جسم به جرم m توسط یک فنر با ضریب سختی k بسته شده است. اگر جابجایی را X در نظر بگیریم، با کشیدن این سیستم، در واقع در حال ایجاد جابجایی برای جسم هستیم. چرا که شیء m نسبت به حالت سکون شروع به حرکت میکند.
با توجه به خاصیت کشسانی فنر، بعد 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 میرسیم. همین مثال را در ماشینهای دوار صنعتی لحاظ کنید. فرض کنید ماشین روشن و در حال کار است. به واسطه حرکت ماشین در جهتهای مختلف، نوساناتی ایجاد میشود که موجهای سینوسی دارند و انگار در داخل ماشین یک سیستم جرم و فنر تا زمان کارکرد آن، در حال نوسان است.
ارتعاش حاصل از نوسان جرم و فنر
نحوه اندازه گیری ارتعاش
ارتعاش در یک تعریف خاص، حرکت نوسانی در واحد زمان میباشد (مانند اتفاقی که در سیستم جرم و فنر افتاد). طبق مفاهیم فیزیکی، اگر از جابجایی در بازهی زمان مشتق بگیریم، سرعت لحظهای (V) بهدست میآید. همچنین اگر از سرعت در بازهی زمان مشتق بگیریم، شتاب لحظهای (a) بهدست 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 مربوطهشان میتوان به شکل موج سینوسی برای سرعت و شتاب در واحد زمان رسید. شرکتهای تولید کننده سنسور لرزش با کمک مفاهیم فیزیک پایه و نمودارهای سینوسی به تحلیل رفتار اجسام مدور میپردازند. همین امر سبب تولید انواع ویبریشن سنسور در دستهبندیهای متفاوت بر اساس خروجی سنسورها شده است.
انواع ویبریشن سنسور
واحد اندازهگیری ویبریشن سنسور ارتعاش
لرزش ماشینآلات از طریق سه کمیت زیر اندازهگیری میشود که برای هر کدام واحدهای متفاوتی تعریف گردیده است.
جابجایی: اگر بخواهیم میزان جابجایی یک خودرو را اندازه بگیریم از کمیتهایی مثل کیلومتر یا مایل استفاده میکنیم. اما اگر قصد داریم جابجایی و لرزش یک موتور را بسنجیم به واحدهای خیلی کوچکتری مثل microns و mils نیاز داریم.
سرعت: به منظور سنجش سرعت یک اتومبیل از واحد km/h استفاده میگردد. درحالیکه برای اندازهگیری لرزش واحدهایی همچون mm/s و IPS مورد استفاده قرار میگیرد.
شتاب: همچنین جهت اندازهگیری شتاب اتومبیل، واحد m/s2 به کار میرود. اما بهمنظور سنجش ارتعاش از واحد کوچکتری مانند m/sec2 ، in/sec2 و یا شتاب گرانش (g) استفاده میگردد.
🛒 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 FFE 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
