تفاوت سنسورهای شتاب‌ و سرعت

برای انتخاب بهتر بین شتاب‌سنج و سنسور سرعت، ضروری است که تفاوت‌های اساسی این دو تجهیز را درک کنیم.

شتاب‌سنج یک تجهیز مکانیکی است که برای اندازه‌گیری تغییرات در حرکت یا شتاب یک ماشین یا ساختار استفاده می‌شود.
این تجهیز حرکات مختلف را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند که می‌توان آن‌ها را اندازه‌گیری کرد.
شتاب‌سنج‌ها معمولاً برای ارزیابی نیروهای ضربه، لرزش‌ها و وضعیت کلی عملکرد ماشین‌آلات به کار می‌روند و می‌توانند به شناسایی مشکلات احتمالی کمک کنند.

از سوی دیگر، سنسور سرعت برای اندازه‌گیری تغییرات موقعیت در طول زمان طراحی شده است.
این سنسور از تکنولوژی لرزه‌ای استفاده می‌کند تا حرکت یک جسم را اندازه‌گیری کرده و از روی آن، سرعت آن را محاسبه کند.
به عبارتی دیگر، سنسور سرعت به جای اندازه‌گیری شتاب، بر تغییرات موقعیت تمرکز دارد.

برای انتخاب تجهیز مناسب، باید به نیاز خاص خود و نوع اطلاعاتی که به آن احتیاج دارید، توجه کنید.
در ادامه، مراحل مورد نیاز برای تعیین انتخاب بهینه بین شتاب‌سنج و سنسور سرعت را بررسی خواهیم کرد.

راهنمای انتخاب سنسور لرزش مناسب برای ماشین‌آلات

وقتی تصمیم می‌گیرید چه نوع سنسوری برای اندازه‌گیری حرکت در ماشین‌آلات استفاده کنید، مهم است که چند نکته کلیدی را مدنظر قرار دهید.

در اینجا سه مرحله ساده برای انتخاب سنسور مناسب آورده شده است.

مرحله ۱: تعیین آنچه می‌خواهید اندازه‌گیری کنید

1. حرکت شفت یا کیسینگ:

• اگر می‌خواهید حرکات شفت (محور) را اندازه‌گیری کنید و شفت می‌تواند نسبت به کیسینگ (بدنه) حرکت کند، باید از پروپ‌های مجاورتی (Proximity Probes) استفاده کنید.
• اگر به حرکت کیسینگ علاقه دارید، از سنسورهای لرزه‌ای (شامل سنسور سرعت یا شتاب‌سنج) استفاده کنید. انتخاب شما باید با توجه به قدرت سیگنالی که سنسور در فرکانس‌های مورد نظر ارائه می‌دهد، انجام شود.

2. قدرت سیگنال:

• استفاده از شتاب‌سنج در برخی موارد ممکن است به دلیل تولید سیگنال بسیار کم (کمتر از چند میلی‌ولت) با مشکل تداخل سیگنال و نویز همراه باشد.
• سنسور سرعت پیزو (Piezo-Velocity Sensor) معمولاً نتایج بهتری نسبت به شتاب‌سنج ارائه می‌دهد، به ویژه در سرعت‌های پایین و متوسط.

3. بررسی شرایط ماشین:

• برای ماشین‌های با روغن‌کاری لایه‌ای، معمولاً باید از پروب‌های مجاورتی برای مشاهده شفت استفاده کنید.
  اما برای ماشین‌های متناوب، سنسورهای نصب شده بر روی کیسینگ بهتر کار می‌کنند.

مرحله 2: تعیین فرکانس های مورد نظر

1. تشخیص مشکلات رایج:

• بیشتر مشکلات مربوط به چرخش (مثل عدم تعادل و ناهماهنگی) معمولاً در فرکانس‌های 1/4 تا 3 برابر سرعت چرخش (1X) رخ می‌دهند.
  – برای مثال، اگر یک پمپ سانتریفیوژی با سرعت 3000 دور در دقیقه کار می‌کند:
  • 1X = 3000 دور در دقیقه = 50 هرتز
  • 1/4X تا 3X = 12.5 تا 150 هرتز

2. خرابی‌های بلبرینگ:

• بیشتر عیوب بلبرینگ‌ها در ناحیه 1 تا 6 برابر فرکانس عبور ساچمه (BPFO) رخ می‌دهند که با معادله زیر محاسبه می‌شود:
  
  – BPFO ≈ تعداد عناصر × RPM / (2 × 60 ثانیه/دقیقه)

مرحله ۳: تعیین کیسینگ مورد نیاز

1. تعادل بین جابجایی و شتاب:

• معمولاً شتاب در فرکانس‌های بالا بزرگ و در فرکانس‌های پایین کوچک است.
  برعکس، جابجایی در فرکانس‌های پایین بزرگ و در فرکانس‌های بالا کوچک است.
  سرعت معمولاً در فرکانس‌های مختلف ثابت‌تر است.

2. حساسیت سنسور:

• برای انتخاب سنسور مناسب، حساسیت آن بسیار مهم است.
  سنسورهای لرزشی معمولاً حساسیت‌های متفاوتی دارند که باید در انتخاب شما مدنظر قرار گیرد.

همچنین توجه داشته باشید که در نمودار بالا واحدها بر حسب rms هستند.
rms اندازه گیری میانگین توان سیگنال ارتعاش است.

جدول زیر مقدار ثابت سرعت را در 0.5 اینچ در ثانیه (12.7 میلی متر بر ثانیه) در فرکانس های مختلف نشان می دهد:

درک علائم ویبره در ماشین‌آلات با سرعت‌های مختلف

در این متن، به بررسی علائم ویبره در ماشین‌آلات با سرعت‌های مختلف (600 دور در دقیقه، 3000 دور در دقیقه و 30000 دور در دقیقه) و تاثیر آن‌ها بر انتخاب سنسور مناسب می‌پردازیم.

مثال 1: 600 دور در دقیقه

فرض کنید دستگاهی با سرعت بسیار پایین (600 دور در دقیقه) و ویبره 0.5 اینچ در ثانیه داریم.

• جابجایی: در 600 دور در دقیقه، سیگنالی معادل 3184 میلی‌ولت به دست می‌آید.
• شتاب: سیگنال شتاب 8 میلی‌ولت خواهد بود.
• سرعت: سیگنال سرعت 50 میلی‌ولت است.

در اینجا جابجایی بزرگ‌ترین سیگنال را دارد، در حالی که شتاب کمترین سیگنال را تولید می‌کند.
سیگنال سرعت تقریباً 6 برابر بیشتر از شتاب است.

مثال 2: 3000 دور در دقیقه

برای یک دستگاه با سرعت متوسط (3000 دور در دقیقه):

• جابجایی: سیگنالی معادل 636 میلی‌ولت.
• شتاب: سیگنال شتاب 41 میلی‌ولت.
• سرعت: سیگنال سرعت 50 میلی‌ولت.

در این حالت، سیگنال‌های جابجایی و شتاب در سطح متوسطی هستند.

مثال 3: 30000 دور در دقیقه

حالا فرض کنید دستگاهی با سرعت بالا (30000 دور در دقیقه):

• جابجایی: سیگنال 64 میلی‌ولت.
• شتاب: سیگنال 405 میلی‌ولت.
• سرعت: سیگنال سرعت 50 میلی‌ولت.

در اینجا، شتاب سیگنال قوی‌تری تولید می‌کند، در حالی که سرعت و جابجایی سیگنال‌های متوسطی دارند.

انتخاب سنسور مناسب

برای انتخاب سنسور مناسب برای اندازه‌گیری ویبره، موارد زیر را در نظر بگیرید:

1. محیط کار:
   سنسور باید بتواند محیطی که در آن نصب می‌شود را به خوبی اندازه‌گیری کند. به دما و رطوبت توجه کنید و اگر سنسور زیر آب می‌رود یا نیاز به تأییدیه‌های خاص دارد، در نظر داشته باشید.
   
2. نوع دستگاه و بلبرینگ:
   برای دستگاه‌های با بلبرینگ‌های غلتکی با سرعت‌های 1500 تا 3600 دور در دقیقه، سنسورهای سرعت ابزاری موثر برای نظارت بر وضعیت دستگاه به شمار می‌روند.
   برای ماشین‌های رفت و برگشتی (Reciprocating)، به‌خصوص در سرعت‌های پایین، اندازه‌گیری سرعت بهتر از شتاب است.
   
3. ملاحظات اقتصادی:
   انتخاب بین سنسورهای لرزشی، ترنسمیترهای لرزشی یا سوئیچ‌های لرزشی بستگی به بازگشت سرمایه (ROI) و هزینه‌های تعمیر و نگهداری دارد.

این فلوچارت یک فرایند تصمیم‌گیری را برای شناسایی نوع ماشین بر اساس ویژگی‌ها و تأثیر آن بر تولید کارخانه نشان می‌دهد.

در اینجا نکات کلیدی شرح داده شده است:

1. سوال اولیه:
   فرایند با تعیین اینکه آیا ماشین ماشین بلبرینگ فیلم سیال است یا ماشین بلبرینگ غلتشی آغاز می‌شود.
   
2. تأثیر بر تولید کارخانه:

• اگر ماشین بیش از ۱۰% از تولید کارخانه را تحت تأثیر قرار دهد، سوالات بیشتری پرسیده می‌شود.
• اگر تأثیر آن کمتر از ۱۰% باشد، اقدامات خاصی برای نظارت و حفاظت پیشنهاد می‌شود.

3. ماشین بلبرینگ فیلم سیال:

• اگر تأثیر آن بیش از ۱۰% باشد و جرم محفظه ۱۰ برابر جرم روتور باشد، از پروب‌های پراکسمیتی XY، پروب‌های فشار و بازار یک بار در گردش استفاده شود.
• در غیر این صورت، از سوئیچ لرزش برای حفاظت و از جمع‌آوری داده‌های دور از محل برای نظارت استفاده می‌شود.

4. ماشین بلبرینگ غلتشی:

• مشابه ماشین بلبرینگ فیلم سیال، اگر تأثیر آن بیش از ۱۰% باشد، از ترانسدیوسرهای لرزشی XY و سایر تجهیزات مشخص استفاده می‌شود.
• اگر تأثیر آن کمتر از ۱۰% باشد، همان اقدامات نظارت و حفاظت که در بالا ذکر شد، قابل اجراست.

5. نکات اضافی:

• ترانسدیوسرهای متریکس تولید ۴-۲۰ میلی‌آمپر متناسب با لرزش فراهم می‌کنند.
• Datawatch IX از ترانسدیوسرها استفاده می‌کند و یک نمایشگر محلی ارائه می‌دهد.
• یک ترانسدیوسر می‌تواند یا سنسور باشد یا ترانسدیوسر.

این فلوچارت به عنوان یک راهنما برای انتخاب استراتژی‌های مناسب نظارت و حفاظت بر اساس نوع ماشین و تأثیر آن بر عملکرد کارخانه عمل می‌کند.

این فلوچارت یک فرایند تصمیم‌گیری برای نظارت بر ماشین‌های رفت و برگشتی (Reciprocating Machines) بر اساس تأثیر آن‌ها بر خروجی کارخانه را نشان می‌دهد.

در ادامه بخش‌های کلیدی این فلوچارت توضیح داده شده است:

1. طبقه‌بندی اولیه: این فرایند با شناسایی اینکه آیا ماشین یک ماشین رفت و برگشتی است، آغاز می‌شود.
2. تأثیر بر خروجی کارخانه:

• اگر ماشین بیش از یک۰% از خروجی کارخانه را تحت تأثیر قرار دهد، نیاز به استفاده از تجهیزات نظارتی خاص است.
• اگر تأثیر آن کمتر از یک۰% باشد، مجموعه متفاوتی از اقدام‌های نظارتی پیشنهاد می‌شود.

3. تجهیزات نظارتی برای ماشین‌هایی که ≥ 10% تأثیر دارند:

• سنسور شتاب:
  • یک عدد بر روی هر کراس‌هد (Crosshead).
  • دو سنسور شتاب یا دو سنسور سرعت در هر سمت از محفظه‌ی چرخان.
    
• سنسور سرعت توربوشارژر: حداقل یک عدد در سمت سرد، در صورت نیاز.
  
• پروب پراکسمیتی:
  • یک علامت‌زن چرخشی.
  • یک سنسور سقوط میله در هر میله‌ی کمپرسور، در صورت نیاز.
    
• سنسور دمای شیر (RTD): در هر شیر کمپرسور، در صورت نیاز.
  
• ترانسدیوسرهای ضربه‌ای:
  • یک در هر کراس‌هد.
  • دو در هر محفظه‌ی چرخان (از بالا).
    
• ترانسدیوسرهای سرعت: دو در هر سمت از محفظه‌ی چرخان.

4. تجهیزات نظارتی برای ماشین‌هایی که < 10% تأثیر دارند:

• مشابه تجهیزات فوق، اما با تمرکز بر حفاظت و نظارت.
  
• استفاده از سوئیچ لرزش برای حفاظت و جمع‌آوری داده‌های دور از محل برای نظارت، به ویژه اگر دسترسی دشوار یا خطرناک باشد.

5. ادغام با سیستم‌های کارخانه:

• سیستم‌های VMS/CMS: از سنسورها و ترانسدیوسرها برای اتصال به سیستم اطلاعاتی کارخانه استفاده می‌کنند که براساس بازگشت سرمایه (ROI) تعیین می‌شود.
  
• PLC‌ها و Datawatch: همچنین از ترانسدیوسرها براساس ROI استفاده می‌کنند و به سیستم اطلاعاتی کارخانه متصل می‌شوند.

6. نکات مهم:

• ترانسدیوسرهای متریکس خروجی ۴-دو۰ میلی‌آمپر متناسب با لرزش یا ضربات فراهم می‌کنند.
• Datawatch IX از ترانسدیوسرها استفاده می‌کند و نمایشگر محلی ارائه می‌دهد.

این فلوچارت به عنوان یک راهنمای انتخاب استراتژی‌های مناسب نظارت بر اساس تأثیر عملیاتی ماشین‌های متقاطع عمل می‌کند.

نتیجه‌گیری

با توجه به مشخصات دستگاه و محیط کاری، می‌توانید به بهترین شکل سنسور لرزشی مناسب برای نظارت بر وضعیت دستگاه را انتخاب کنید.

برای مشاوره بیشتر در مورد ملاحظات اقتصادی و انتخاب سنسور، می‌توانید به مقالات تخصصی مرجع نیز مراجعه کنید.