ابزار دقيق يكان تجهيز

يكان تجهيز بعنوان نماينده رسمي برندهاي METRIX, STD … در زمينه هاي Vibration Monitoring sensors (سنسور مانيتور لرزش) ،ويديو اسكوپ هاي ، .......از طرف نماينده منطقه اي آنها مشغول فعاليت مي باشد ، و اين مهم سبب شده است كه ويژگيهاي ارزنده اي جهت مشاوره و تامين براي برندهاي ذكر شده بوجود بيايد

جمعه ۰۷ اردیبهشت ۰۳

ارتعاشات در ماشين آلات دوار (قسمت سوم)

براي مطالعه قسمت دوم مقاله اينجا را كليك نماييد.

6. دستگاه هاي پايش لرزش

همان طور كه ذكر شد، وجود لرزش به مقدار زياد در ماشين آلات مي تواند باعث صدمات جدي شده  كه به همين دليل سازندگان معتبر و مشهوري ساليان متمادي است در اين زمينه فعال هستند  و دستگاه هاي متنوعي جهت سنجش و پايش لرزش ساخته اند كه در ادامه به برخي از اين محصولات اشاره مي شود.

از سازنده هاي معتبر كه مدل هاي مختلفي از سامانه­ هاي پايش لرزش را توليد و روانه بازار نموده اند مي توان به شركت Bently Nevada اشاره نمود كه مدل هاي 5000، 3300، 3500، 7200 و 1200 را توليد نموده است. البته برخي از اين مدل ها از رده ي توليد خارج شده اند.

شكل 9. سامانه­ هاي مختلف پايش لرزش

 

 

از ديگر سازندگان سامانه هاي لرزش مي توان شركت هاي METRIX، STL، VIBROMETER را نام برد كه تعدادي از آن ها علاوه بر پيكربندي سخت افزاري، نياز به برنامه ريزي نرم افزاري دارند. بدين صورت كه با استفاده از نرم افزارهاي مربوطه مي توان هر كانال را به صورت مناسب و با توجه به توصيه هاي سازنده ي ماشين آلات پيكربندي نمود.

در حال حاضر تقريبا تمام سامانه­ هاي پايش لرزش ساخته شده قادر هستند كه مقادير لرزش و ديگر پارامترهاي مهم را با استفاده از پروتكل هاي ارتباطي شبكه هاي صنعتي (به عنوان مثال مدباس) پايش نموده و نمايش دهند.

شكل 10-  نمونه ي نمايش مقادير لرزش توسط شبكه ي مدباس

 

علاوه بر دستگاه هاي پايش لرزش قابل نصب روي تابلوهاي  كنترل، تحليلگرهاي دستي و جمع آوري كننده­هاي داده جهت بررسي، تحليل و اندازه گيري مقدار لرزش از سازندگان مختلف نيز كاربرد زيادي دارند.

 

شكل 11. استفاده از تحليلگرهاي دستي جهت تحليل لرزش

 

جهت تحليل و آناليز ارتعاشات ماشين آلات، تكنيك ها و روش هايي وجود دارند كه جهت اطلاعات بيش تر مي توان به ISO10816  مراجعه نمود.

 

7. روش آزمايش سامانه ي پايش لرزش

بررسي صحت عملكرد سامانه ي لرزش شامل پروب، كابل، ..... ميتر، صفحه نمايش و غيره معمولاً توسط دستگاهي لرزش ساز به نام TK3 به صورت زير انجام مي گيرد.

شكل-  دستگاه TK3

 

7-1. لرزش شعاعي

بعد از تكميل مدار سنجش لرزش و برق دار نمودن سامانه، پروب غيرتماسي را در محل مخصوص بر روي دستگاه TK3 با فاصله ي حدود 50 توزن (0.05 اينچ) نسبت به صفحه ي چرخنده نصب كرده و محكم مي كنيم. (در اين فاصله  كه وسط ناحيه ي خطي ..... ميتر مي باشد معمولاً ولتاژي در حدود 5/7 ولت توسط .....ميتر ايجاد مي شود.) پس از روشن نمودن دستگاه و تغيير فاصله با استفاده از چرخاندن نابي كه پروب روي آن نصب شده به مقدار معين  (به عنوان مثال 3 يا 5 ميلز )، چك مي كنيم كه دستگاه پايش لرزش نيز همين مقدار را نمايش دهد.

7-2  . لرزش محوري

بعد از تكميل مدار سنجش لرزش و برق دار نمودن سامانه، پروب غير تماسي را در محل مخصوص  پروب هاي محوري بر روي دستگاه TK3 نصب نموده  و پس از حصول اطمينان از تطابق نقطه ي وسط پيچ مدرج و نقطه صفر نمايشگر، با چرخاندن پيچ مدرج در دو سوي موافق و مخالف عقربه هاي ساعت چك ميكنيم كه فاصله ي تنظيمي با پيچ مدرج با مقدار نمايش داده شده توسط دستگاه يكي باشد.

8. نحوه تعيين نقاط اخطار و توقف

به منظور حفاظت از ماشين آلات دوار در مقابل لرزش هاي غير مجاز، نقاطي را به عنوان نقاط اخطار و توقف تعريف مي كنند.

مقادير مرزي ارتعاش براي ماشين آلات بر اساس استانداردISO- 10816-3  مطابق جدول 3 مي باشد.

 

 

جدول 4. استاندارد 10816-3

 

9. استفاده از مقدار لرزش جهت عيب يابي ماشين آلات

سيگنال لرزش حاوي اطلاعاتي راجع به علت لرزش بوده و با تحليل آن توسط روش هاي مختلف، اشكالات و عيب هاي موجود و آينده ي ماشين قابل تشخيص مي باشد. اين روش در ماشين آلات دوار جهت عيب يابي بسيار پركاربرد است. ايزو 13373-1و2

 [4, 5]

10.  برخي از علل به وجود آمدن ارتعاش

اگر چه اين مقاله بيشتر داراي نگاه ابزاردقيقي بوده و نحوه ي اندازه گيري مقادير لرزش را مورد بررسي قرار مي دهد ولي در اين جا به صورت خلاصه، به مهم ترين عواملي كه باعث ايجاد لرزش مي شوند  نيز اشاره مي شود.

  1. ناميزاني جرمي (آنبالانسي)
  2. ناهم راستايي
  3.  تشديد
  4. لقي مكانيكي
  5. خرابي ياتاقان
  6. خرابي چرخ دنده
  7. خارج از مركز بودن
  8.  خميدگي محور
  9. فونداسيون معيوب
  10. اشكالات الكتريكي
  11. اشكالات آيروديناميكي و هيدروديناميكي
  12. خرابي كوپلينگ
  13. خرابي تسمه و پولي
  14.  اشكالات پايپينگ
  15. اعوجاج پوسته و . . .

نكته ي مهم و كليدي در عيب يابي از طريق تحليل ارتعاشات اين است كه:

  • هر عيبي در تجهيزات دوار، لرزش و ارتعاشي با مشخصات خاص خود (از لحاظ دامنه، فركانس، فاز و ...) ايجاد مي نمايد. شناسايي تمام موارد ذكر شده و ديگر عوامل ايجاد لرزش به وسيله ي تحليل سيگنال لرزش انجام مي پذيرد.
  • معمولاً نيروهاي ارتعاش زا در ماشين هاي دوار نيروهاي ديناميكي هستند كه بر اثر وجود كاستي هايي در ماشين ايجاد مي شوند. برخي از اين كاستي ها عبارتند از محدوديت هاي طراحي، محدوديت هاي ساخت، اشكال در نصب و بهره برداري، اشكالات تعميراتي و ...
  • از آن جايي كه رسيدن به وضعيت ايده آل امكان پذير نيست وجود لرزش و ارتعاش تا حد معين و مجازي در ماشين آلات طبيعي است، كه اين مقدار مجاز توسط سازنده مشخص شده و در مانيتورهاي لرزش اعمال مي شوند.

در ضمن ،اخيراً در سامانه هاي جديد مبحثي تحت عنوان پايش شرايط  رواج يافته كه موقعيت ماشين آلات را از لحاظ لرزش و دمايي در تمام ساعات كاركرد پايش نموده و در صورت تغيير روند لرزش در هر نقطه اي ايجاد اخطار كرده و در برخي سامانه ها اقدامات پيشگيرانه نيز ارايه مي دهد.

در زير نمونه هايي از اشكالات موجود در پره ها و محور توربين و كمپرسور كه  در اثر خوردگي، فرسايش وايجاد ناهمواري و حفره پديدار گشته نمايش داده شده است. اين اشكالات نهايتا" باعث ايجاد لرزش  گرديده و مقادير قرائت شده لرزش را افزايش مي دهند.

شكل 12- اشكالات موجود در پره ها و محور توربين نيرو و كمپرسور كه  در اثر خوردگي، فرسايش وايجاد ناهمواري و حفره پديدار گشته است.

 

  

11.  نتيجه گيري

در بحث ماشين آلات صنعتي، اندازه گيري و پايش لرزش از اهميت فوق العاده اي برخوردار است. اهميت اين موضوع به خاطر تأثيرات بسيار مخرب لرزش بر اين گونه ماشين آلات مي باشد. اين مقاله با رويكردي تجربي به بررسي انواع حسگرهاي لرزش موجود در صنعت پرداخته و موارد كاربردي آن ها را بيان نموده است. انتخاب درست نوع حسگر لرزش بنا به نوع كاربرد آن تأثير مستقيم و زيادي روي دقت و صحت مقدار اندازه گيري شده ي لرزش دارد. از همين رو توصيه مي شود علاوه بر استفاده از حسگرهاي مناسب و دستگاه هاي پايش لرزش و پيكربندي مناسب آن ها، نسبت به ايجاد دوره هاي زماني بررسي، پايش و كاليبراسيون اقدام لازم صورت گرفته و همچنين اندازه گيري لرزش در نقاطي غير از نقاط نصب حسگرهاي لرزش با استفاده از تحليلگرهاي دستي مناسب انجام گيرد تا در صورت عدم دقت و يا اشكال در پايش لرزش، نسبت به رفع اشكال آن قبل از آسيب، اقدام به عمل آيد.

منبع:

كاظم امين زاده1، رسول ايراني2، احمد امين زاده3

 

1كارشناس ارشد ابزار دقيق شركت بهره برداري نفت و گاز گچساران

2كارشناس ابزار دقيق شركت بهره برداري نفت و گاز گچساران

3 دانشجوي مهندسي مكانيك دانشگاه سمنان



ارتعاشات در ماشين آلات دوار (قسمت دوم)

براي مطالعه بخش اول اين مقاله اينجا را كليك نماييد.

 

3. انواع حسگرهاي لرزش و انتخاب پارامتر مناسب

حسگر ارتعاش سنج، ابزاري است كه حركت ارتعاشي را حس كرده و يك سيگنال الكتريكي AC  با فركانس و دامنه ي متناسب با حركت ارتعاشي توليد مي نمايد.

به طور كلي سه نوع حسگر لرزش وجود دارد كه عبارتند از:

به طور كلي براي انتخاب بهترين نوع پارامتر ارتعاشات، نوع  سنسور و يا روش اندازه گيري لرزش، استفاده از جدول زير پيشنهاد مي شود. (ورداني فراهاني)

محدوده فركانسي

پارامتر مناسب

10 Hz>f

<600 CPM

جابجايي

2000 Hz> f >10

120000 CPM> دور >600

سرعت

2000 Hz< f

120000 CPM<

شتاب

جدول 2. جدول انتخاب بهترين نوع پارامتر ارتعاشات، نوع  حسگر و روش اندازه گيري لرزش

 

شكل 4. نمايش نحوه انتخاب انواع حسگرهاي لرزش[2]

 

 

4. نقاط قوت و ضعف پارامترهاي اندازه گيري لرزش

تصور معمول تاكنون بدين گونه بوده است كه روش جابجايي مفيدترين روش اندازه گيري لرزش در فركانس هاي پايين مي باشد. اين به شرطي درست است كه فركانس اندازه گيري در كنار مقدار جابجايي قيد شود تا شدت بحراني لرزش آشكار گردد. به عنوان مثال لرزش برابر Mils(P-P) 2  در فركانس  CPM 3600 بسيار مخرب تر از همان مقدار لرزش در فركانس CPM 300 مي باشد.

 معمولاً استفاده از روش اندازه گيري شتاب لرزش در مواردي پيشنهاد مي شود كه منبعي درون ماشين، مولد فركانس هاي بالاتر از 2000 هرتز باشد. اين منابع مي توانند شامل چرخ دنده، فركانس عبور تيغه، فركانس هاي هارمونيك و غيره باشند. اين نوع حسگرها را به دليل محدوديت پاسخ فركانسي نمي توان براي شناسايي لرزش هاي فركانس بالا (چرخ دنده ها و بلبرينگ ها) استفاده نمود. معمولاً اين حسگرها براي نصب هاي دايم و فقط به منظور حفاظت دامنه ي ارتعاشات ناشي از عدم تعادل، لقـي، ناهم محوري و ... در ماشين هاي بزرگ و ياتاقان هاي ژرنال مورد استفاده قرار مي گيرد.

5. ساختمان حسگرهاي شتاب سنج

اين حسگرها شتاب گرانش (g) را به صورت مستقيم اندازه گيري مي كنند. در اين حسگر از المان پيزوالكتريك جهت تبديل شتاب به سيگنال الكتريكي مناسب استفاده مي شود.

 

 

ارتعاشات

 

شكل 5. الف: يك حسگر شتاب سنج ب: شماتيك داخلي يك حسگر شتاب سنج

 

 

 

 

شتاب سنج هايي كه لرزش مطلق را اندازه گيري مي نمايند كاربرد بيش تري دارند و اغلب روي ماشين آلاتي كه داراي ياتاقان ساچمه ا هستند استفاده مي­شوند.

از حسگرهاي شتاب سنج مي توان براي تعيين موقعيت و آشكارسازي لرزش و ضربه استفاده كرد. شتاب سنج‌هاي ريزماشين كاري شده با روند رو به افزايشي در لوازم الكترونيكي قابل حمل و كنترل كننده بازي‌هاي رايانه­اي براي تعيين موقعيت و به عنوان ورودي به كار مي روند.

شتاب سنج، مقدار شتابي را كه نسبت به جسم در حال سقوط آزاد سنجبده مي شوداندازه گيري مي كند. معمولاً شتاب را برحسب نيروي گرانش اندازه گيري مي كنند. به عبارت ديگر، بر اساس اصل هم ارزي در فيزيك در هر نقطه از فضا يك دستگاه مرجع مانا وجود دارد و شتاب سنج، شتاب نسبت به آن دستگاه شتاب را اندازه مي گيرد. به اين صورت كه فرض مي شود كه دستگاه مرجع بدون شتاب است و هيچ نيرويي به آن وارد نمي شود و حال نيروهاي وارد به خود را اندازه مي گيرد و شتابي را كه بايد داشته باشد حدس مي زند.

از شتاب سنج‌ها براي پايش سلامت دستگاه‌هاي چرخشي مانند پمپ ها، پنكه ها، غلتك ها، كمپرسورها و برج‌هاي خنك كننده استفاده مي شود. از لحاظ تجربي ثابت شده است كه پايش لرزش، هزينه‌ها و همچنين زمان از كارافتادگي دستگاه‌ها را كاهش مي دهد و ايمني كارخانه را افزايش مي دهد. اين امر به وسيله ي تشخيص موقعيت هايي مانند غير هم محوري شافت‌ها (محورها)، عدم تعادل موتورها و خرابي چرخ دنده ها يا خطا در نيرو كه منجر به تعميرات پرهزينه مي شود، صورت مي گيرد. اطلاعات لرزشي شتاب سنج‌ها به كاربر اجازه پايش ماشين‌ها و پيدا كردن اين خطاها را پيش از اين كه دستگاه چرخنده از كار بيفتد مي دهد. پايش لرزش در صنايعي مانند توليد خودرو، دارو، توليد انرژي و نيروگاه ها، خمير كاغذ ، غذا و آشاميدني، آب و فاضلاب، نفت و گازو پتروشيمي و توليد فولاد به كار مي روند.

5-2. ساختمان حسگرهاي سرعت لرزش

اين حسگرها كه پيش تر با نام Velocity Pickup شناخته مي شدند داراي دو نوع كلي مغناطيسي و وزنه اي هستند.

حساسيت ابن سرعت سنج ها بين  100 تا 1000 ميلي ولت بر اينچ ثانيه  بوده و در رنج فركانسي 10 تا 1000 هرتز كارايي دارند. از مزاياي اين حسگرها عدم نياز به منبع تغذيه ي خارجي  و همچنين اندازه گيري مستقيم مقدار لرزش بدون نياز به انتگرال گير مي باشد.[3]

5-3. سرعت سنج نوع پيزوالكتريك

درساختمان اين حسگر از تراشه ي پيزوالكتريك استفاده گرديده است كه نيازمند استفاده از يك منبع تغذيه ي ثابت و همچنين يك انتگرال گير داخلي بوده تا سيگنال الكتريكي (ميلي ولت) خروجي متناسب با مقدار لرزش باشد.

كاربرد اين نوع حسگرها در اندازه گيري لرزش موتورهاي الكتريكي است و داراي حساسيت بين 100 تا 1000 ميلي ولت بر اينچ برثانيه در فركانس 1 تا 4000 هرتز مي باشند.

 

5-4. ساختمان حسگر اندازه گيري جابجايي

اين گونه حسگرها از نوع پروب هاي غيرتماسي موسوم به پروب غير تماسي جريان ادي مي باشند كه در حقيقت وظيفه ي تبديل فاصله بين پروب و شافت به ولتاژ الكتريكي را بر عهده دارند. اين پروب به همراه يك مجموعه مدار الكترونيكي كه وظيفه ي توليد، آشكارسازي و تقويت  سيگنال را بر عهده دارند و به نام هاي كانورتر، دي مدولاتور، اسيلاتور يا ..... ميتر معروف هستند قابل استفاده مي باشند.

شكل 6. طرز كار يك ..... ميتر

 

شكل 7. نمونه هاي ..... ميتر

 

 

 

 

 

در مورد اين روش مواردي از فبيل فلز روبروي پروب، ولتاز تغذيه ..... ميترها و قطر و طول كابل آن ها ممكن است باعث ايجاد محدوديت هايي  شده كه عدم دقت در انتخاب هر يك از اجزاي ذكر شده احتمال ايجاد خطا در مقدار لرزش قرائت شده را افزايش مي دهد.

كاربرد اين روش ها، اندازه گيري جابجايي محوري، افقي و عمودي اجزاي دوار ماشين آلات (مانند روتور يا شافت) و تجهيزاتي كه داراي ياتاقان از نوع ژورنال (بابيتي) بوده و نسبت جرم  روتور به استاتور آن ها كم باشد مورد استفاده قرار مي گيرد.

جهت جلوگيري از اطاله سخن، روش هاي كاليبره و انتخاب صحيح اجزا ي فوق را ميتوان از كاتالوگ هاي سازندگان سيستم هاي لرزش بدست آورد.

 

براي مطالعه قسمت سوم مقاله اينجا را كليك نماييد.

 

منبع:

كاظم امين زاده1، رسول ايراني2، احمد امين زاده3

 

1كارشناس ارشد ابزار دقيق شركت بهره برداري نفت و گاز گچساران

2كارشناس ابزار دقيق شركت بهره برداري نفت و گاز گچساران

3 دانشجوي مهندسي مكانيك دانشگاه سمنان



ارتعاشات در ماشين آلات دوار (قسمت اول)

در اين مقاله تلاش شده است تا از منظر ابزاردقيق به بررسي مبحث لرزش و روش هاي اندازه گيري آن پرداخته شود. وجود لرزش با اندازه ي غيرمجاز در ماشين آلات دوار از قبيل پمپ ها، توربين ها، موتورها و غيره باعث ايجاد لطمات جبران ناپذيري به اين ماشين آلات  شده و از اين رو مسأله ي سنجش، و اندازه گيري آن از اهميت بسبار بالايي برخوردار است كه به صراحت مي توان گفت ناديده گرفتن اين پديده و يا عدم توجه كافي به چگونگي انتخاب عوامل مربوطه از جمله حسگرو محل نصب آنها، نحوه ي پيكربندي پايش لرزش و ... باعث عواقب سنگين و گاهي توقف طولاني مدت ماشين آلات و فرآيند توليد مي شود. در اين مقاله با معرفي انواع حسگرهاي لرزش به مقايسه ي اجمالي آن ها پرداخته شده و چگونگي اندازه گيري لرزش و علل پديد آمدن آن بيان شده است.

واژه­هاي كليدي

لرزش، اندازه گيري، پايش، ماشين آلات دوار

 

1. مقدمه

مبحث ارتعاش يا لرزش يكي از موضوعات بسيار مهم در ماشين آلات دوار است كه در بعضي مواقع  صدمات غير قابل جبراني را در پي دارد. به همين دليل تحليل، سنجش و بررسي علل لرزش از موضوعاتي است كه در صنايع داراي ماشين آلات دوار از قبيل توربين، ژنراتور، موتور، پمپ، كمپرسور و... بسيار به آن اهميت داده مي­شود و نسبت به حفاظت ماشين آلات در مقابل اين پديده تلاش بسياري به عمل مي آيد.  اين مقاله در حد مقدور به بررسي اجمالي پديده­ي لرزش پرداخته و چگونگي اندازه گيري آن و انتخاب حسگر، محل نصب مناسب و برخي نكات ديگر در اين خصوص را در حد كافي بيان نموده است.

2. تعاريف و اندازه گيري لرزش

در سامانه­ هاي ديناميك كه جسم قابليت كسب يا از دست دادن انرژي را داراست، نوسان به وجود مي آيد كه به آن ارتعاش مي گويند. ارتعاش در ساده ترين شكل بصورت حركت نوساني تعريف مي شود كه به آن لرزش مي گويند. [1]

2-1. پارامترهاي اندازه گيري لرزش

معمولاً سه پارامتر در ارتباط با لرزش، اندازه گيري مي شوند كه در ادامه اين پارامترها تشريح شده­اند:

الف.  فركانس: تعداد دفعاتي كه ماشين در واحد زمان (دقيقه/ثانيه) مي لرزد.

ب. دامنه ي لرزش: اين مقدار معمولاً با مقياس هاي هزارم اينچ، ميكرون، اينچ در ثانيه و g كه بستگي به چگونگي اندازه گيري دارد نشان داده مي شود.

 

ارتعاشات

شكل 1. شكل يك تناوب سيگنال هارمونيك

 

معمولاً اندازه ي جابجايي كامل جرم به عقب و جلو، مقدار لرزش ناميده مي شود. واحد اندازه گيري جابجايي در سامانه­ي انگليسي و متريك در ادامه آمده است و فرمول هاي تبديل آن نيز به صورت زير مي باشد:

1mil=0.001 inch

1 micron= 0.001 mm

1 mil= 25.4 micron

1 micron= 0.039 mil

ميران جابجايي بر حسب ميكرومتر و ميل، سرعت بر حسب ميليمتر بر ثانيه يا اينچ بر ثانيه و شتاب بر حسب متر بر مجذور ثانيه يا g يا اينچ بر مجذور ثانيه بيان مي شود.

ج.  فاز لرزش: چگونگي وضعيت سيگنال لرزش نسبت به يك نقطه بوده و هميشه نسبت به يك مرجع سنجيده مي شود و توالي حركت (تقدم/ تأخر) را نسبت به آن نقطه ي ثابت نشان مي دهد. فاز لرزش معمولاً توسط  فلاش لامپ  يا فتوسل الكترونيكي اندازه گيري شده و واحد آن درجه مي باشد. معمولاً مقدار لرزش (دامنه) را به سه روش جابجايي، سرعت و شتاب، اندازه گيري مي كنند.

به عنوان مثال در سامانه­ي وزنه و فنر كه:

 

ارتعاشات                         

 

 

 

AVG

RMS

PEAK

P-P

 

142/3

828/2

5/0

1

P-P

571/1

414/1

1

5/0

PEAK

5/1

1

0.707

354/0

RMS

1

9/0

636/0

318/0

AVG

 

جدول 1. جدول تبديل واحد هاي مختلف

 

2-2. اندازه گيري سرعت لرزش

در اين سيستم بنا به تعريف، سرعت نوسان جرم را سرعت لرزش مي گويند. به عبارت ديگر در سامانه­ي وزنه و فنر، سرعت حركت وزنه از لحظه ي شروع تا زماني كه به لحظه ي سكون اوليه ي خود مي رسد را به عنوان سرعت حركت (P-0) در نظر مي­گيرند و واحد سنجش آن اينچ بر ثانيه و يا ميلي متر بر ثانيه مي باشد.

 

ارتعاشات

شكل 3 سامانه ي وزنه  و فنر

 

سيگنال ارتعاش در محدوده ي فركانسي 10 تا 2000 هرتز (600 تا 120000دور در دقيقه) تقريباً وابسته به فركانس نيست حتي اگر فركانس تا 300000 دور در دقيقه توليد شود به شرط آن كه مقدار Roll Off  بالاتر از 120000 دور در دقيقه در نظر گرفته شود مي توان از روش اندازه گيري سرعت استفاده نمود. اين روش در طيف وسيع تري از فركانس نسبت به دو روش جابجايي و شتاب كاربرد دارد. از اين رو در فركانس هاي كمتر از 120000 دور در دقيقه روش اندازه گيري سرعت بهترين روش جهت اندازه گيري لرزش ماشين آلات دوار مي باشد.

حسگرهاي سرعت ارتعاشي اولين نوع حسگرهاي لرزش سنج بدنه هستند كه براي اندازه گيري لرزش بدنه ي ماشين مورد استفاده قرار مي­گيرند. اين حسگرها سرعت ارتعاشي مطلق بدنه ي ماشين را اندازه گيري مي كنند. اين حسگرها (سرعت سنج و شتاب سنج) براي اندازه گيري لرزش، خود بايد مرتعش گردند به همين لحاظ مسأله ي فركانس طبيعي خود حسگر اهميت پيدا مي كند. به عبارتي ديگر خروجي حسگر بايد نسبت به كليه ي فركانس ها يكسان و برابر با حساسيت تعيين شده براي حسگر باشد. بنابراين محدوده ي فركانسي قابل استفاده براي حسگر محدوده ي خارج از ناحيه ي فركانس طبيعي حسگر است. در ناحيه اي كه پاسخ فركانسي آن اصطلاحاً مسطح است.

سرعت سنج هاي لرزشي از يك هسته ي مرتعش حاوي سيم پيچ كه توسط فنر وسط يك ميدان مغناطيسي معلق شده است تشكيل مي گردند. ارتعاش وارد شده به بدنه ي حسگر از طريق فنرها به هسته رسيده و سرعت لرزشي هسته نسبت به بدنه متناسب با سرعت لرزشي بدنه ي حسگر است.

 

                              

شكل 4 .الف: يك حسگر شتاب سنج  ب: شماتيك داخلي يك حسگر شتاب سنج

 

نكته ي مهم در رابطه با اين نوع حسگرها اين است كه كاركرد اين حسگر بالاي فركانس طبيعي آن است و محدوده ي بسيار بسته تري نسبت به شتاب سنج ها دارد (به عنوان نمونه بين 10 تا 1000 هرتز). اما ويژگي مهم آن خروجي امپدانس پايين آن است كه براحتي مي توان آن را نمايش داد. به عبارتي اين حسگر مانند يك ژنراتور عمل كرده و نياز به تغذيه و يا تقويت ندارد و خروجي آن را مي توان در ساير دستگاه ها به راحتي استفاده نمود. علاوه بر اين سرعت ارتعاشي معيار اصلي ارزيابي شدت ارتعاش ماشين ها است و شايد به همين دلايل است كه هنوز از اين نوع حسگرها به ويژه براي مقاصد حفاظتي، بسيار استفاده مي شود. اما مشكل وجود المان هاي مرتعش در اين نوع حسگر معمولاً باعث كاهش عمر آن شده و باعث خرابي زودتر آن نسبت به ساير حسگرها مي گردد. بنابراين در جاهايي كه از اين نوع حسگرها استفاده مي شود بازرسي و كاليبراسيون دوره اي براي آنها، حداقل هر يك سال يك بار الزامي است.

 

2-3.  اندازه گيري شتاب لرزش

معمولاً در مواردي كه فركانس لرزش زياد باشد (بيش از KHz 120)  از اين روش استفاده مي گردد. اين روش جهت تحليل و عيب يابي لرزش ماشين آلات روش بسيار مناسبي است و در سنجش لرزش بدنه ي ماشين آلات دوار مورد استفاده قرار مي گيرد. شتاب سنج ها عمومي ترين حسگرهاي اندازه گيري لرزش هاي بدنه هستند. امروزه اين نوع حسگرها به صورت گسترده اي جاي حسگرهاي سرعت سنج را گرفته و علاوه بر اين كه در تمامي سامانه هاي قابل حمل از شتاب سنج استفاده مي شود، در سامانه هاي نصب دايم حفاظتي/پايش، اين حسگر به طور وسيعي مورد استفاده قرار مي گيرد.

در يك شتاب سنج از عكس العمل يك جرم مشخص به شتاب وارد بر حسگر استفاده شده و نيرويي بر المان پيزوالكتريك وارد مي شود. المان پيزوالكتريك متناسب با نيروي وارد برآن، بارهاي الكتريكي در دو سطح خود ايجاد مي كند. در طرح اوليه ي شتاب سنج ها، اين بار الكتريكي كه در حد  پيكوكولن مي باشد به عنوان خروجي حسگر استفاده مي شد. در طرح هاي امروزي با استفاده از تقويت كننده هاي درون حسگر، اين بار الكتريكي تقويت شده و بصورت mV به عنوان خروجي حسگر استفاده مي شود.

2-4.  اندازه گيري جابجايي لرزش

اين روش جهت اندازه گيري فاصله  و تغييرات فاصله پروب نسبت به محور گردان ماشين بوده و حسگرهاي استفاده شده در اين روش از نوع پروب هاي غيرتماسي مي باشند. عمومي ترين حسگري كه براي اندازه گيري جابجايي ارتعاشي در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد از نوع حسگرهاي جريان گردابي غيرتماسي هستند كه علاوه بر قابليت اندازه گيري جابجايي هاي لرزش (به صورت سيگنال AC) توانايي اندازه گيري جابجايي ثابت (به صورت سيگنال DC) را نيز دارند كه معمولاً اندازه گيري جابجايي براي اندازه گيري تغييرات محوري روتور چرخنده ي ماشين آلات استفاده مي شود.

 

براي مشاهده بخش دوم مقاله اينجا را كليك نماييد.

 

منبع:

كاظم امين زاده1، رسول ايراني2، احمد امين زاده3

 

1كارشناس ارشد ابزار دقيق شركت بهره برداري نفت و گاز گچساران

2كارشناس ابزار دقيق شركت بهره برداري نفت و گاز گچساران

3 دانشجوي مهندسي مكانيك دانشگاه سمنان