اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات و چگونگی انجام آن

در اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات ، اغلب طيف ارتعاش ماشین را اندازه گیری می کنیم. طیف ارتعاشی یک جزء مقدار بسیاری از اطلاعات مربوط به وضعیت آن و همین طور علت به وجود آمدن ارتعاش را به ما می دهد. طبیعتا این موضوع که اطلاعات گرانبهایی که طیف به ما می دهد درست و بدون خطا باشد، یک موضوع مهم و حیاتی است.

چه راهنمایی هایی باید مدنظر قرار داد تا از صحت و درستی اندازه گیری ها اطمینان حاصل کنیم؟ چگونه اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات باید انجام شوند و برای چه ماشین هایی باید به کار برده شوند؟

در این مقاله به این سؤالات پاسخ خواهیم داد. بعد از مطالعه این مقاله شما قادر خواهید بود:

• تشخیص دهید کدام ماشین ها باید مانیتور شوند.
• تشخیص دهید چگونه سنسورهای ارتعاش سنج باید نصب شوند.
• تصمیم بگیرید چگونه پارامترهای اندازه گیری شده باید دسته بندی شوند.
• با یک روش اصولی اندازه گیری ها را انجام دهید.

کدام ماشین ها نیاز به مانیتور شدن دارند؟

زمانی که تصمیم می گیرید تا ماشین ها را مانیتور کنید، ماشین هایی که وضعیت بحرانی دارند، باید در اولویت قرار داده شوند. این سبک مانیتور کردن ارتعاشات ماشین آلات صنعتی دقیقا مشابه مانیتور کردن سلامتی انسان است.

 این روش صحیح نیست که سلامتی یک عده از مردم را مورد مطالعه قرار داده و آنها را مورد بازبینی قرار دهیم در حالی که از کسانی غافل شویم که واقعا نیاز دارند تا مورد معاینه و بررسی قرار بگیرند.

به طور کلی، در اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات ، ماشین هایی که بحرانی به حساب می آیند و باید به صورت منظم مانیتورینگ شوند تا از ایجاد اتفاقات غیرمنتظره و پرهزینه جلوگیری شود عبارتند از:

الف – ماشین هایی که اگر خراب بشوند نیاز به تعمیرات گران قیمت، زمان بر یا تعمیرات پیچیده و مشکل دارند.

ب – ماشین هایی که تولید یا راه اندازی عمومی آنها مهم، حساس و حیاتی باشد.

ج – ماشین هایی که می دانیم به صورت متناوب دچار خرابی می شوند.

د- ماشین هایی که قابلیت اطمینان به آنها ارزیابی می شود.

ه- ماشین هایی که مرتبط با سلامتی انسان یا محیط زیست باشند.

دستگاه ارتعاش سنج در اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات چگونه کار می کند؟

قبل از اینکه بتوان آنالیز ارتعاشات را انجام و اندازه گیری کرد، حسگر باید با سنسور ارتعاشات به ماشینی متصل شود که بتواند این ارتعاشات را اندازه گیری کند تا بتواند رفتار ارتعاشی ماشین را نشان دهد. انواع مختلفی از سنسورهای ارتعاشات می تواند قابل قبول باشد، ولی معمولا از مدلی استفاده می شود که شتاب سنج نامیده می شود، چرا که مزایای بیشتری نسبت به سایر سنسورها دارد.

شتاب سنج سنسوری است که بر اثر ارتعاش سیگنال الکتریکی تولید می کند. این سیگنال متناسب با شتاب ارتعاشات ماشینی است که شتاب سنج به آن متصل است. شتاب ارتعاشات اجزای یک ماشین چیست؟ شتاب ارتعاشات اندازه گیری چگونگی تغییرات سرعت اجزای ماشین است.

سیگنال شتاب تولید شده به وسیله شتاب سنج به دستگاه فرستاده می شود و در آنجا دستگاه این سیگنال را به سیگنال سرعت تبدیل می کند. البته این به انتخاب اپراتور دستگاه بستگی دارد. سیگنال می تواند به هر دو صورت شکل موج و طیف نمایش داده شود.

یک طیف سرعت می تواند از یک شکل موج سرعت نتیجه شود که عبارت است از متوسطی از یک سری محاسبات ریاضی که با نام Fast Fourier transform یا به اختصار FFT شناخته می شود.

چگونه یک شتاب سنج نصب می شود؟

بیشتر ماشین ها مکانیسم های دوار دارند که به آنها ماشین های دوار (rotary ) گفته می شود. موتورها، پمپها، کمپرسورها، فنها، چرخ نقاله ها و جعبه دنده ها دارای مکانیزم های دوار هستند و به صورت متناوب در ماشین آلات مختلف استفاده میشوند.

تقریبا تمام مکانیزم های دوار دارای یاتاقان هستند که این یاتاقان وزن قسمتهای دوار و همچنین، نیروهای وابسته به حرکت دورانی و ارتعاشات را تحمل می کند. به طور کلی مقدار زیادی نیرو به وسیله یاتاقانها تحمل می شود. با این اوصاف تعجب برانگیز نیست که بگوییم یاتاقان ها اغلب قطعه هایی هستند که خرابی در آنها اتفاق می افتد و اولین جایی که دلایل خرابی در آن پیدا میشود نیز همان یاتاقان است.

در نتیجه، اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات اغلب بر روی یاتاقانها صورت می گیرد و معمولا شتاب سنج بر روی یاتاقان یا در نزدیک ترین نقطه به آن نصب می شود.

از آنجایی که وضعیت ماشین، ایمنی افراد و سرمایه بستگی به درستی اندازه گیری های ما دارد، باید در این موضوع که اندازه گیری ها چگونه انجام میشود بسیار دقت کنیم. بسیار مهم است که همیشه به خاطر داشته باشیم، روش نصب و جایی که شتاب سنج را نصب می کنیم تعیین کننده دقت اندازه گیری های ماست.

شتاب سنج چگونه باید نصب شود تا اطمینان از صحیح بودن اندازه گیری ها را تضمین کند و چگونه می توان این کار را به روشی ایمن انجام داد؟ اینجا چند راهکار معرفی شده است.

نصب در نزدیکترین جای ممکن به یاتاقان

در زمان اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات ، ما باید شتاب سنج را تا حد امکان نزدیک به یاتاقان نصب کنیم. به ویژه تا حد امکان باید نزدیک به خط مرکزی یاتاقان نصب شود تا از دریافت سیگنال های خراب و تغییر یافته پرهیز شود.

اطمینان حاصل کنید که شتاب سنج به طور کامل و محكم متصل شده است

برای آنکه شتاب سنج بتواند حرکت های ارتعاشی را به طور صحیح نمایان سازد، باید دستخوش حرکت های ارتعاشی اجزای ماشین به همان میزان که آن جزء دارای حرکت ارتعاشی است، قرار گیرد. بنابراین، یک شتاب سنج باید به طور محکم بر روی جزئی از ماشین که ارتعاش دارد به گونه ای نصب شود که تکان یا حرکت نداشته باشد.

شل نصب کردن شتاب سنج باعث تولید سیگنال هایی می شود که حرکتهای خود شتاب سنج آنها را به وجود آورده، بنابراین شتاب سنج پیامهای خطا به ما می دهد.

در اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات روشهای مختلفی برای نصب وجود دارد، اما نصب به وسیله وسایل مغناطیسی بیشترین طرفدار را دارد زیرا هر دو خاصیت قابلیت اطمینان در اندازه گیری ها و راحتی در استفاده را برای استفاده کننده به همراه دارد.

اطمینان حاصل کنید که شتاب سنج در راستای درستی قرار گرفته است

در شرایط مختلف نیاز است که شتاب سنج در راستاهای مختلفی قرار بگیرد. برای مثال، برای یافتن ناهم محوری موازی (parallel misalignment) شتاب سنج معمولا در راستای شعاعی یاتاقان ها نصب می شود، اما برای یافتن ناهم محوری زاویه ای (angular misalignment) نیاز است که شتاب سنج در راستای محوری نصب شود.

از شتاب سنجهایی مشابه استفاده کرده و آنها را در مکانهای مشابه و ثابت نصب کنید

این نکته مهمی است که در اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات برای یک نقطه خاص، همیشه شتاب سنج را در همان نقطه نصب کنیم تا تناقض هایی که ممکن است سبب ایجاد خطا در نتایج شود را کاهش دهیم. برای ثابت بودن نتایج به دست آمده و امکان مقایسه نتایج در زمانهای مختلف، در صورت امکان، باید همیشه از یک نوع شتاب سنج استفاده کنیم و شتاب سنج را در یک نقطه مشخص و ثابت نصب کنیم.

شتاب سنج را بر چیزهای محکم و متناسب با شتاب سنج نصب کنید

 شتاب سنج هرگز نباید بر قسمت های نرم و انعطاف پذیر ماشین نصب شود در غیر این صورت طیف بر اثر ول بودن قطعات انعطاف پذیر دستخوش تغییر می شود.

شتاب سنج هرگز نباید برای ساختارهایی استفاده شود که خیلی سبک هستند در غیر این صورت وزن شتاب سنج و آهنربای نصب آن رفتارهای ارتعاشی ساختار را تغییر می دهد. به طور کلی وزن شتاب سنج و آهنربای آن باید از ۱۰ درصد وزن ساختاری که دارای ارتعاش است کمتر باشد.

مواظب شتاب سنج در اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات باشید

 اگر با شتاب سنج با خشونت و بی دقتی برخورد کنید، ممکن است شتاب سنج سیگنال های غیر قابل اطمینان تولید کند. به علت نیروی مغناطیسی آهنربای شتاب سنج، باید دقت بیشتری برای اتصال آن بر روی سطح به خرج داد.

 این موضوع می تواند از طریق کج کردن شتاب سنج و تحت زاویه نزدیک کردن آن به سطح اتصال و یا به هنگام جدا کردن، ابتدا کج کردن و سپس جدا کردن آهنربای اتصال انجام شود.

 به هنگام جدا کردن آهنربا از سطح، نباید از شتاب سنج به عنوان اهرم استفاده کرد. در عوض، باید آهنربا را محکم بگیرید، سپس آن را کج کرده و از سطح جدا کنید.

ایمنی افراد در اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات رعایت شود

 در طول زمان لرزه نگاری برنامه ریزی برای جلوگیری از خطرات ضروری است. در زمان لرزه نگاری، سه نوع خطر به صورت احتمالی یا جدی در کمین است: صدمات ناشی از حرکت قطعات، شوک الکتریکی و خطرات ناشی از القای مغناطیسی.

اول: هنگام نصب شتاب سنج باید مواظب باشید کابل دستگاه به قطعات متحرک ماشین گیر نکند. در صورتی که این اتفاق افتاد، جدا کردن سریع اتصال می تواند خطر را کاهش دهد. البته به این روش نمی توان به عنوان یک روش قابل اعتماد نگاه کرد.

چیزهای دیگری که میتوانند به قطعات متحرک ماشین گیر کنند عبارتند از : لباس گشاد، موهای بلند، کابل انتقال داده ها و بند دستگاه.

دوم: شتاب سنج هرگز نباید بر سطوح ولتاژ بالا (high voltage surface) نصب شود؛ چرا که می تواند سبب ایجاد شوک الکتریکی شود.

سوم: آهنربای نصب نباید هرگز به چیزهایی که به مغناطیس حساس هستند نزدیک شود، مثلا پیس میکر (دستگاه تنظیم ضربان قلب)، کارتهای اعتباری، فلاپی دیسک، نوار ویدیو، نوار کاست و ساعت؛ چراکه احتمال خرابی آنها در مقابل نیروی مغناطیسی آهنربای نصب سنسور وجود دارد.

در اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات خطرات احتمالی دیگری نیز وجود دارند. ضروری است قبل از اینکه دستگاه و تجهیزات جانبی آنها استفاده شوند، راهنمای تجهیزات به دقت و صحیح خوانده و درک شود.