Trong các hệ thống công nghiệp, độ rung là một trong những cơ sở đánh giá tình trạng vận hành của động cơ, máy bơm, quạt, máy nén khí và nhiều thiết bị có bộ phận quay khác. Đặc tính rung động có thể thay đổi khi máy móc xuất hiện những bất thường (phổ biến như mất cân bằng, lệch trục, lỏng kết cấu hoặc hư hỏng ổ bi). Khi đó, các loại cảm biến rung công nghiệp sẽ ghi nhận những rung động bất thường này và phát cảnh báo để các kỹ sư có thể lên kế hoạch bảo trì dự đoán kịp thời trước khi sự cố trở nên nghiêm trọng.
Các loại cảm biến đo độ rung công nghiệp phổ biến thường có khả năng kết hợp với hệ thống PLC, SCADA hoặc thiết bị giám sát tình trạng máy. Tuy nhiên, mỗi dòng cảm biến rung sẽ có một nguyên lý hoạt động, đại lượng đo và khả năng phát hiện sự cố khác nhau.
Vậy, trong các phân loại cảm biến rung phổ biến trên thị trường hiện nay (cảm biến rung gia tốc, cảm biến rung vận tốc, cảm biến rung dịch chuyển và công tắc rung) thì đâu mới là sự lựa chọn tốt nhất cho ứng dụng của bạn? Câu trả lời sẽ có trong bài viết dưới đây, hãy cùng theo dõi đến cuối nhé!
CẢM BIẾN RUNG CÔNG NGHIỆP LÀ GÌ?
Các loại cảm biến rung công nghiệp là thiết bị chuyên dùng để đo lường và giám sát biên độ rung động của máy móc hoặc cơ cấu. Nó giúp doanh nghiệp có cơ sở để đánh giá tình trạng vận hành cũng như phát hiện sớm các dấu hiệu hư hỏng.
Nguyên lý hoạt động cảm biến rung công nghiệp phổ biến (bối cảnh: cảm biến rung được lắp trực tiếp trên máy móc/cơ cấu): Khi máy móc/cơ cấu hoạt động sẽ tạo ra rung động → rung động này truyền qua bề mặt lắp và tác động lên phần tử cảm biến → phần tử cảm biến (áp điện/MEMS) sẽ bị biến dạng cơ học → sinh ra tín hiệu điện tỉ lệ với độ rung thực tế → mạch điện tử bên trong sẽ khuếch đại, lọc tín hiệu, tính toán các đại lượng liên quan và chuyển đổi thành tín hiệu rõ ra tiêu chuẩn (tuỳ model) → kết quả được gửi về PLC/SCADA.
Công nghệ áp điện được sử dụng phổ biến nhất trong các loại cảm biến rung vì độ nhạy cao, dải tần rộng và thời gian phản hồi nhanh.
TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC CHỌN ĐÚNG LOẠI CẢM BIẾN RUNG ĐỘNG CƠ
Thực tế, việc phân nhóm các loại cảm biến đo độ rung động cơ không đơn thuần chỉ để nhận diện thiết bị, mà đó còn là cơ sở để người dùng xem xét khả năng phát hiện sự cố và hiệu quả vận hành trong hệ thống bảo trì.
Một trong những sai lầm thường gặp khi lựa chọn các loại cảm biến rung là chỉ quan tâm đến dải đo, tín hiệu ngõ ra, cấp nguồn và giá thành. Tuy nhiên, điểm mấu chốt khi lựa chọn cảm biến đo độ rung động cơ là phải xác định được đại lượng cần giám sát.
Hãy nhớ, biên độ rung có thể được biểu diễn qua ba đại lượng phổ biến: gia tốc, vận tốc và dịch chuyển. Mỗi đại lượng sẽ phản ánh một đặc điểm khác nhau của chuyển động rung. Trong đó, gia tốc là mức độ thay đổi của vận tốc theo thời gian, vận tốc là tốc độ chuyển động của dao động, còn dịch chuyển sẽ phản ánh độ lệch vị trí của vật thể so với trạng thái cân bằng ban đầu.
Ba đại lượng này có mối quan hệ chặt chẽ trên phương diện toán học, nhưng khi ứng dụng thực tế thì chúng lại không thể thay thế trực tiếp cho nhau trong mọi trường hợp.
Ví dụ: Để đánh giá mức rung tổng thể của một động cơ điện → sử dụng cảm biến rung vận tốc RMS. Để phân tích các xung rung nhằm đánh giá hư hỏng vòng bi → sử dụng cảm biến rung gia tốc có dải tần phù hợp. Với động cơ quay sử dụng ổ trượt (hệ thống tuabin/máy nén công suất lớn) → sử dụng cảm biến rung dịch chuyển.
Xem thêm: Cảm biến rung và ứng dụng trong hệ thống tự động hoá
CÁC LOẠI CẢM BIẾN RUNG CÔNG NGHIỆP PHỔ BIẾN - PHÂN THEO THÔNG SỐ ĐO
Theo thông số đo, các loại cảm biến rung công nghiệp được chia thành 4 nhóm chính, gồm: cảm biến rung gia tốc, cảm biến rung vận tốc, cảm biến rung dịch chuyển và cảm biến rung dạng công tắc.
Cảm biến rung gia tốc (Accelerometer)
Trong các loại cảm biến rung hiện nay thì cảm biến rung gia tốc được dùng phổ biến nhất khi cần phân tích tình trạng vận hành của máy móc.
Giá trị lớn nhất của cảm biến rung gia tốc là khả năng phát hiện nguy cơ hỏng hóc từ sớm. Khi ổ bi mới xuất hiện vết nứt nhỏ, năng lượng rung nằm ở dải tần cao và biên độ vận tốc chưa tăng lên đáng kể, nhưng cảm biến đo độ rung gia tốc có thể bắt được tín hiệu này trước vài tuần, thậm chí vài tháng.
Bù lại, loại cảm biến đo độ rung động cơ này cần bộ thu thập dữ liệu và người vận hành phải biết cách đọc phổ. Trong các nhà máy chỉ yêu cầu "báo động khi máy rung quá mức" thì cảm biến vận tốc sẽ là lựa chọn kinh tế hơn.
→ Ứng dụng các loại cảm biến rung gia tốc: ổ bi, hộp số, máy nén, tuabin và các loại động cơ tốc độ cao; Bảo trì dự đoán các máy móc thiết bị quan trọng.
Cảm biến rung vận tốc (Velocity Sensor)
Khi có nhu cầu đo độ rung động cơ, các loại cảm biến rung vận tốc với ngõ ra 4-20 mA thường là lựa chọn lý tưởng nhất về mặt công năng lẫn kinh tế. Vận tốc rung có mối tương quan trực tiếp với năng lượng phá hủy. Đây cũng chính là đại lượng được dùng làm cơ sở đánh giá tiêu chuẩn ISO (cụ thể là ISO 20816-3).
Khi độ rung ở vỏ động cơ đạt vùng C/D - tức trên 7,1 mm/s RMS (áp dụng với động cơ có chiều cao trục >315 mm, lắp đàn hồi) thì cần phải xử lý ngay (vùng C cho phép xử lý trong thời gian ngắn, vùng D cần xử lý tức thì). Mốc này thường được sử dụng để làm điểm tham chiếu khi cài ngưỡng báo động. Tuy nhiên cần xem xét thêm nhóm máy, kiểu lắp và công suất.
Dải đo thông dụng của phân loại cảm biến rung gia tốc là 0 - 25 mm/s và 0 - 50 mm/s, dải tần 10 - 1000 Hz (phù hợp với động cơ từ 600 - 3000 vòng/phút), ngõ ra 4-20 mA (nối trực tiếp vào PLC/biến tần để theo dõi xu hướng) và lắp bằng ren M8 hoặc 1/4".
→ Ứng dụng các loại cảm biến rung vận tốc: động cơ, quạt, bơm, máy nén và giám sát tổng thể máy quay; Báo động và điều khiển dừng máy khi phát hiện độ rung tăng đột biến thông qua tín hiệu phù hợp (thường là 4-20mA).
Cảm biến rung dịch chuyển (Displacement Sensor)
Cảm biến rung dịch chuyển hoạt động bằng cách đo không tiếp xúc khoảng cách giữa đầu dò và trục, từ đó cho biết trục đang dao động và dịch chuyển dọc trục thế nào.
Các loại cảm biến rung dịch chuyển chủ yếu dùng cho máy lớn (tuabin, máy nén, bơm quan trọng dùng ổ trượt). Nếu là động cơ trung bình - nhỏ dùng ổ bi thì cảm biến rung vận tốc hoặc cảm biến rung gia tốc đặt trên vỏ thường là lựa chọn kinh tế hơn.
→ Ứng dụng các loại cảm biến rung dịch chuyển: tuabin, máy nén và thiết bị quay lớn sử dụng ổ trượt; Theo dõi dịch chuyển dọc trục, độ lệch tâm và giãn nở khác biệt.
Cảm biến rung dạng công tắc (Vibration Switch)
Các loại cảm biến rung dạng công tắc là thiết bị giám sát biên độ rung tương đối đơn giản, chức năng chính của nó là phát cảnh báo hoặc can thiệp dừng máy khi mức rung vượt ngưỡng an toàn đã cài đặt trước.
→ Ứng dụng các loại cảm biến rung dạng công tắc: động cơ điện, bơm, quạt, tháp giải nhiệt và máy nén khí; Phát hiện mất cân bằng, lệch trục, lỏng chân đế, mòn ổ đỡ hoặc thiếu bôi trơn. Thường được ứng dụng trong hệ thống HVAC, băng tải, máy nghiền, máy ép thủy lực và dây chuyền đóng chai.
CÁC LOẠI CẢM BIẾN RUNG CÔNG NGHIỆP PHỔ BIẾN - PHÂN THEO NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH
Bên cạnh các loại cảm biến rung công nghiệp phổ biến được phân theo thông số đo, chúng ta còn có thể phân loại cảm biến rung dựa trên nguyên lý vận hành.
Các loại cảm biến rung công nghiệp dạng áp điện (Piezoelectric)
Các loại cảm biến rung động cơ dạng áp điện hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện. Theo đó, khi có lực rung/lực cơ học tác động thì phần tử áp điện sẽ sinh ra điện tích tỉ lệ với gia tốc rung. Loại cảm biến rung công nghiệp này có độ nhạy cao, dải tần rộng và được sử dụng phổ biến nhất trong giám sát động cơ, bơm, quạt, hộp số và máy nén.
Các loại cảm biến rung dạng dòng điện xoáy (Eddy-Current)
Các loại cảm biến rung sử dụng nguyên lý dòng điện xoáy sẽ đo không tiếp xúc khoảng cách giữa đầu dò và bề mặt kim loại dẫn điện. Khi trục quay/dao động, từ trường thay đổi và tạo ra tín hiệu tương ứng với độ dịch chuyển. Loại cảm biến rung này thường được dùng để giám sát rung trục, vị trí dọc trục và độ lệch tâm trong tuabin, máy nén, máy dùng ổ trượt…
Các loại cảm biến rung hoạt động dựa trên sức căng (Strain Gauge)
Các loại cảm biến rung sức căng (strain gauge) đo độ rung động thông qua sự biến đổi điện trở khi bề mặt vật thể bị kéo giãn hoặc nén lại. Tín hiệu này được dùng để giám sát nhiều đại lượng, điển hình là rung, tải trọng và tình trạng kết cấu. Các loại cảm biến rung dựa trên sức căng sẽ phù hợp với ứng dụng cầu, tòa nhà, cánh tuabin gió, tàu và các kết cấu cần giám sát biến dạng.
Xem thêm: Cảm biến độ rung động và 4 phân loại phổ biến
CÁC LOẠI CẢM BIẾN RUNG CHÍNH HÃNG - CHẤT LƯỢNG - ĐẦY ĐỦ CO/CQ TẠI SENSORS VIỆT NAM
Sensors Việt Nam là đơn vị phân phối chính hãng các loại cảm biến rung, cảm biến đo độ rung động cơ và cảm biến rung công nghiệp đến từ các thương hiệu uy tín toàn cầu - điển hình như ECOSENSE (Pháp).
Các sản phẩm cảm biến rung tại Sensors Việt Nam không chỉ có chất lượng vượt trội, mà còn được cung cấp với nhiều tùy chọn (ngõ ra, công nghệ, dải đo), đầy đủ CO/CQ, chính sách giá cạnh tranh, chế độ bảo hành uy tín (tối thiểu 12 tháng), giao hàng nhanh toàn quốc và dịch vụ tư vấn - hỗ trợ kỹ thuật tận tình.
Mọi thông tin về các loại cảm biến rung hoặc nhu cầu đặt hàng cảm biến đo độ rung công nghiệp, bạn vui lòng truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ để được hỗ trợ và nhận báo giá nhanh chóng nhất!