PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Nền tảng: 
Phân tích  độ  rung công nghiệp là một phương pháp  đo lường  được dùng  để  xác  định, tiên  đoán, và ngăn ngừa hư  hỏng  đối với máy móc có thiết bị  xoay.  Thực hiện phân tích  độ  rung của máy móc sẽ  cải thiện  được  độ  tin cậy của máy móc và dẫn  đến hiệu quả  máy móc cao hơn và giảm thiểu hư  hỏng về  điện hay cơ  khí.  Chương trình phân tích rung  động  được dùng khắp nơi trên thế  giới trong lĩnh vực công nghiệp  để  phát hiện lỗi trong máy, lên kế  hoạch sửa chữa máy móc, và giữ  cho máy móc chạy  đúng chức năng, không hư  hỏng trong thời gian lâu nhất.
Máy móc:
Máy móc  điển hình bao gồm mô-tơ, máy bơm,  quạt, hộp số, máy nén, tua-bin, băng chuyền, trục lăn,  đầu máy, và các thiết bị  máy có các thành phần xoay tròn.

Đo  độ  rung của trục mô-tơ Các thành phần xoay tròn của các máy này tạo ra các rung  động với một cường  độ  cụ  thể, mà  các cường  độ  đó cho biết tình trạng hoạt  động của các thành phần xoay  đó. Biên  độ  của sự  rung động biểu thị  tình trạng vận hành hay chất lượng của máy. Sự  gia tăng biên  độ  rung  động là kết quả  trực tiếp của việc hư  hỏng các thiết bị  xoay như  trục hoặc hộp số. Dựa trên vận tốc của máy, cường  độ  xoay có thể  được tính toán và so sánh với thiết bị  đo  để  xác  định tình trạng hư  hỏng.

Thiết bị  cảm  ứng  độ  rung công nghiệp: 
Việc phân tích  độ  rung của máy yêu cầu sự  đo lường và phân tích các máy có thiết bị xoay bằng việc sử  dụng các thiết bị  cảm  ứng rung khác nhau (dụng cụ  đo gia tốc, bộ  chuyển đổi tốc  độ, hoặc máy dò dịch chuyển). Thiết bị cảm  ứng thông thường nhất  được dùng trong công nghiệp là thiết bị đo gia tốc.  Thiết bị  đo gia tốc  được gắn vào máy bởi chốt cố  định hay nam  châm  di  động  để  giữ  thiết bị  cố  định.  Chúng sẽ  đo các rung  động của máy và cấp tỉ  lệ  tương  ứng về  dòng hay  điện áp  đối với các rung  động  đó và tương  ứng với mức của hằng số  “g” (đơn vị  đo của lực hấp dẫn). Tín hiệu này cũng có thể  được kết hợp  để  cung cấp một vận tốc phù hợp (inch/giây hoặc mm/giây).    Việc chọn  đúng thiết bị  đo gia tốc, dây cáp,  đầu nối, và phương pháp lắp  đặt cho từng ứng dụng rất quan trọng.  Điều này sẽ  giúp  đưa ra việc  đo lường có chất lượng và cung cấp dữ  liệu rung  động chính xác cho việc xác  định các hư hỏng trong máy.  Các  ứng dụng  đối với trục ngoài  đòi hỏi máy dò dịch chuyển  đo những rung  động thật sự của trục nhỏ  bên trong. Những máy dò không cần tiếp xúc này  đo  độ  rung của trục nhỏ  bên trong và khoảng cách giữa trục nhỏ  với  đường kính bên trong của trục ngoài. Bằng cách dùng qui trình dòng xoáy, những máy dò này sẽ  cấp một tỉ lệ  tương  ứng về  dòng  đối với sự  dịch chuyển (inch hay mm).
Các hư  hỏng  được phát hiện nhờ  vào việc phân tích độ rung:  
Có  nhiều hư  hỏng trong các dạng máy móc xoay có  thể  được phát hiện bằng  cách  đo và phân tích  độ  rung phát ra từ  máy.
•  Máy mất cân bằng
•  Máy mất liên kết
•  Cộng hưởng
•  Trục bị  cong
•  Rối hộp số
•  Rối khuôn lưỡi cắt
•  Rối chong chóng gió
•  Vòng tuần hoàn khép kín và sự  cố  lỗ hỏng
•  Hư hỏng mô-tơ  ( rô-to hay xta-to)
•  Hư hỏng trục
•  Sự giãn cơ
• Tốc độ máy ở mức báo động

Phân tích  độ  rung  động lực:  
Việc  đo và phân tích  độ  rung  động lực có liên quan  đến thiết bị  đo gia tốc trong việc  đo  độ rung, và liên quan  đến máy thu dữ  liệu hoặc thiết bị  phân tích  tín hiệu  động lực trong việc thu thập dữ  liệu. Kỹ  thuật viên hay kỹ  sư  được huấn luyện trong lĩnh vực rung  động của máy xoay sẽ  là người phân tích cuối cùng.

Công  suất  điện áp tương  đương của thiết bị  đo gia tốc, 100 mV/g,  được  đo bởi thiết bị  thu thập dữ  liệu và  được trình bày dưới dạng sóng Time  và FFT (Chuyển  đổi Fourier nhanh) cho việc xác nhận tần số.

Đồ  thị  của biên  độ  đối với Time  (Sóng Time) và biên  độ  đối với tần số   (FFT) phải do kỹ  thuật viên hay kỹ  sư  được huấn luyện phân tích và quyết  định máy hư  hỏng thế  nào. Vì mỗi thành phần xoay tạo ra một tần số  riêng, vì vậy mà  việc phân tích sự  rối loạn tần số  sẽ  giúp phát hiện các thành phần bị  hư  hỏng. Một khi sự  hư hỏng  được phát hiện, các bộ  phận hay phụ  kiện sẽ  được  đặt hàng và việc sửa chữa có thể  được tiến hành. Việc phân tích  độ  rung  động lực có thể thực hiện theo nhiều cách thức khác nhau.

•  Thiết bị  cảm  ứng di  động và máy thu thập dữ liệu hoạt  động theo lộ  trình  định trước  để kiểm tra  máy  móc. 

•  Thiết bị  cảm  ứng cố  định và máy thu thập dữ liệu hoạt  động theo lộ  trình  định trước  để kiểm tra  máy  móc. 

•  Thiết bị  cảm  ứng cố  định và máy thu thập dữ liệu cố  định cho phép việc bảo vệ  máy  móc 24 tiếng mỗi ngày, 7 ngày trong tuần, 52 tuần trong năm.

Các cảnh báo về  rung  động trong qui trình :  
M ột phát triển gần  đây trong thị  trường bảo trì chủ  động và  đáng tin cậy là thúc  đẩy những  đầu tư  đã có sẵn dành cho hệ  thống kiểm soát qui trình (PLC, DCS, & SCADA).  Điều này cho phép  đội ngũ  kiểm  soát qui trình, bảo trì, và vận hành máy  điều khiển và cảnh báo các cấp  độ rung  động của máy có nguy cơ  hư  hỏng.
Thiết bị  cảm  ứng và máy phát tín hiệu rung  động về  nguồn sử  dụng dòng ra chuẩn 4-20 mA  để  cung cấp tỉ  lệ  tương  ứng dòng ra  đối với toàn bộ  giá trị  về  độ  rung của máy.   Đây không phải là tín hiệu  động lực tương  ứng và nó không thể  được dùng  để  phân tích hư  hỏng của máy, nhưng nó có thể  dùng  để  cảnh báo máy móc và chỉ ra những cấp độ rung động quá cao.

Khi các rung  động cao  được  đo bởi hệ thống kiểm soát qui trình, việc quyết  định nguyên nhân gây rung  động có thể  bắt  đầu  được bàn  đến hay quyết  định tắt hẳn máy  để  tránh hư hỏng và thiệt hại. 

 Dòng ra 4-20 mA  của nguồn dạng vòng có thể  đạt  được bằng cách sử  dụng 3 phương pháp:
•  Thiết bị  đo gia tốc  động lực có dòng ra 100 mV/g có  thể  được kết nối vào một máy phát tín  hiệu. Máy phát tín hiệu cung cấp tín hiệu và dòng ra 4-20 mA  tương ứng với rung  động. Thiết bị  này cung cấp những  đầu lọc tần số  khác nhau  để  cảnh báo những khu vực cần quan tâm  đến. Tín hiệu  động lực, 100 mV/g, cũng có thể được phân tích bởi kỹ  thuật viên hay kỹ sư  được huấn luyện. •  Thiết bị  cảm  ứng nguồn dạng vòng có dòng ra trực tiếp 4-20 mA cũng có thể được dùng. Thiết bị  cảm  ứng này không cần máy phát tín hiệu, nhưng  đầu lọc tần số  thì giới hạn trong khoảng 10 – 1000 Hz và 3 – 2500 Hz.
•  Thiết bị  kép cảm  ứng nguồn dạng vòng có dòng ra trực tiếp 4-20 mA và dòng phụ động lực 100 mV/g cũng có thể  được dùng.  Thiết bị  cảm  ứng này không cần máy phát tín hiệu, nhưng  đầu lọc tần số thì giới hạn trong khoảng 10 – 1000 Hz và 3 – 2500 Hz.  Thiết bị  này có tín hiệu động lực, 100 mV/g, có thể  được phân tích bởi kỹ  thuật viên hay kỹ  sư  được huấn luyện.
Dù bạn chọn phương pháp nào, dòng chuẩn 4-20 mA  đối với  độ  rung  động của máy luôn có thể  thực hiện cho quá trình kiểm  soát qui trình. Điều này cho phép các nhà máy cải thiện và nâng cao phương pháp kiểm  soát và cảnh báo qui trình sản xuất  điển hình. Nó là  dạng cảnh báo tiện lợi cho các loại máy  móc  đã  đến hạn.

Tóm tắt:  
Phân  tích  độ  rung của máy không phải là kỹ  thuật mới.   Ảnh hưởng của áp suất và sự  tích điện của dòng ra của môt  số  vật liệu  đã  được Curies phát hiện từ  năm  1880. Thiết bị  đo gia tốc đầu tiên  được làm  vào năm  1923. Trải qua hơn  100 năm,  kỹ  thuật này  đã  được cải tiến cho thị trường công nghiệp ngày nay  để  cung cấp sự  đo lường  độ  rung của  máy  móc  một  cách nhanh chóng và hiệu quả. Các thiết bị  cảm  ứng  được thiết kế  để  chịu  được môi trường công nghiệp khắc nghiệt và cung cấp những  đo lường chính xác. Dây cáp và  đầu nối  được sản xuất từ nguyên liệu chắc chắn sẽ  cung cấp  đường truyền từ  thiết bị  cảm  ứng ra máy thu thập dữ  liệu.  Được thiết kế  cho  mọi  điều kiện môi trường, sự  kết hợp của dây cáp và  đầu nối sẽ  loại bỏ  những trở  ngại trong việc truyền số  liệu. Thiết bị  để  làm  giá, khung cũng  được  ứng dụng rộng rãi. Việc đo lường có thể được hoàn tất  nhanh chóng nhờ  vào nam  châm  di  động hoặc những thiết bị  ngắt kết nối nhanh. Việc lắp  đặt thiết bị  cảm  ứng cố  định có thể  được hoàn tất bằng nhựa dính, giá  đinh, hay dãy giá  đặc biệt được thiết kế  cho những  ứng dụng vĩnh viễn. Hộp nối mạch  điện cực kỳ  hữu ích trong việc thu thập, sắp xếp, và bảo vệ  dây cáp, làm cho chúng tiếp cận  đến người dùng an toàn. Hộp nối giúp cho dây cáp không bị  rối và xác  định ra các  điểm  đo lường.  Phân  tích  độ  rung  động lực và cảnh báo rung  động trong qui trình sẽ  cung cấp kỹ  thuật tiên tiến  đã  được chứng minh  đối với những hư hỏng có thể  tiên  đoán trong máy móc có thành phần xoay và cải thiện độ tin cậy của máy.

Nguồn: ctconline.com