Thông qua cách chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp phù hợp, doanh nghiệp có thể phát hiện sớm các dấu hiệu hư hỏng vòng bi, lệch tâm trục, lỏng cơ khí, mất cân bằng rotor hay lỗi bánh răng. Từ đó lên kế hoạch bảo trì hợp lý trước khi sự cố thực sự xảy ra.
Trong thực tế, nhiều doanh nghiệp thất bại trong việc giám sát tình trạng máy móc không phải vì mua trúng cảm biến kém chất lượng, mà nguyên nhân chính là bởi cảm biến không phù hợp với bài toán đo thực tế. Thông thường, hướng dẫn chọn cảm biến rung phù hợp cho máy móc công nghiệp không bắt đầu từ thông số trên datasheet, mà cần bắt đầu từ mục tiêu bảo trì của hệ thống.
CÁCH CHỌN CẢM BIẾN RUNG - TRƯỚC TIÊN LÀ XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU SỬ DỤNG
Cách chọn cảm biến rung chuẩn nhất là chọn theo phân loại mục tiêu vận hành. Thông thường, các doanh nghiệp sẽ có ba nhóm mục tiêu sử dụng cảm biến rung chính: giám sát tổng thể, bảo trì dự đoán và chẩn đoán chuyên sâu. Với mỗi nhóm, loại cảm biến, dải đo, phương pháp lắp đặt và khả năng thu thập dữ liệu cũng sẽ có sự khác biệt.
Cách chọn cảm biến rung cho mục tiêu giám sát tổng thể
Doanh nghiệp thường cần đảm bảo độ rung của máy móc (quạt công nghiệp, bơm ly tâm, máy nén khí, động cơ điện, băng tải) nằm trong giới hạn an toàn. Các thông số quan trọng cần nằm là: vận tốc rung RMS, độ dịch chuyển hoặc gia tốc tổng thể, thường hiển thị lên PLC, HMI, SCADA hoặc bộ báo động cục bộ.
Mục tiêu chính không phải phân tích chi tiết các thông số, mà là đánh giá tổng thể để cảnh báo kịp thời khi rung động vượt ngưỡng an toàn.
Cách chọn cảm biến rung cho mục tiêu bảo trì dự đoán
Cách chọn cảm biến rung phục vụ mục tiêu bảo trì dự đoán là phải đảm bảo được khả năng cung cấp dữ liệu ổn định theo thời gian thực, để so sánh xu hướng. Thiết bị cần đủ nhạy để phát hiện sự thay đổi nhỏ của phổ rung (điển hình như sự tăng dần ở tần số vòng bi, tần số ăn khớp bánh răng, các bội số tần số vòng quay…).
Trong trường hợp này, cách chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp phải ưu tiên các chỉ số như độ lặp lại, ổn định nhiệt, độ nhạy và khả năng lắp đặt cố định.
Cách chọn cảm biến rung cho mục tiêu chẩn đoán chuyên sâu
Cách chọn cảm biến rung cho các ứng dụng yêu cầu chẩn đoán chuyên sâu tương đối phức tạp. Vì các thiết bị này cần có khả năng tái tạo đúng dạng sóng và phổ tần số. Trong trường hợp này, cảm biến đo độ rung phải đáp ứng được các yêu cầu: dải tần rộng, độ nhiễu thấp, độ nhạy cao, được hiệu chuẩn và hệ thống thu thập thông tin phải có tốc độ lấy mẫu đủ cao.
Ứng dụng điển hình nhất có thể kể đến như: phân tích vòng bi, tuabin, bánh răng hộp giảm tốc, máy nén ly tâm, máy CNC và các thiết bị quay tốc độ cao.
CÁCH CHỌN CẢM BIẾN RUNG MÁY MÓC CÔNG NGHIỆP THEO DẤU HIỆU HƯ HỎNG CẦN THEO DÕI
Trong các hướng dẫn lựa chọn cảm biến rung, có một bước quan trọng nhất - đó là phải xác định được lỗi cần phát hiện. Mỗi dạng hư hỏng cơ khí sẽ tạo ra một đặc trưng rung khác nhau, đó là lý do không có một loại cảm biến tối ưu cho tất cả nhu cầu ứng dụng. Dưới đây là cách chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp theo dấu hiệu hưng hỏng mà bạn có thể theo dõi:
Cách chọn cảm biến rung để phát hiện mất cân bằng rotor
Đặc trưng của tình trạng mất cân bằng rotor thường tạo thành phần rung mạnh ở tần số bằng đúng tốc độ quay trục (hay 1X RPM). Lệch tâm trục thường xuất hiện ở 1X và 2X RPM, có thể đi kèm thành phần hướng trục rõ rệt. Còn tình trạng lỏng cơ khí, đế máy yếu hay bu lông cố định máy móc bị lỏng thì có thể tạo nhiều hài bậc cao của tần số vòng quay.
Với các lỗi này, cách chọn cảm biến rung tốt nhất là nên ưu tiên loại cảm biến rung vận tốc hoặc cảm biến rung gia tốc có dải tần từ vài Hz đến khoảng 1 kHz (đủ để giám sát và cảnh báo).
Cách chọn cảm biến rung để phát hiện hư hỏng vòng bi
Khi vòng bi bắt đầu xuống cấp, cách nhận biết là các xung va đập lặp lại có chu kỳ rất ngắn và năng lượng đa số là ở vùng tần số cao. Để phát hiện sớm vấn đề này, cách chọn cảm biến rung cần đáp ứng tốt ở dải khoảng 2 - 20 kHz (tùy tốc độ máy và loại vòng bi).
Cách chọn cảm biến rung để phát hiện vấn đề ở bánh răng, tuabin và máy quay tốc độ cao
Cách chọn cảm biến rung cho bánh răng, turbine và máy quay tốc độ cao là ưu tiên thiết bị có đặc tính tần số cao. Vì vậy, nếu mục tiêu sử dụng cảm biến rung là chẩn đoán vòng bi hoặc bánh răng thì người dùng nên ưu tiên lựa chọn cảm biến rung gia tốc, đặc biệt là dòng IEPE.
Xem thêm: Cảm biến rung và ứng dụng trong hệ thống tự động hoá
HƯỚNG DẪN CÁCH CHỌN CẢM BIẾN RUNG MÁY MÓC CÔNG NGHIỆP THEO ĐẠI LƯỢNG ĐO
Để chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp phù hợp với nhu cầu ứng dụng thực tế thì người dùng cần quan tâm ba đại lượng đo cơ bản, gồm: gia tốc, vận tốc và li độ. Cả ba đại lượng này đều được dùng để mô tả rung động, nhưng mỗi đại lượng sẽ nhạy với vùng tần số nhất định.
Gia tốc (đơn vị g hoặc m/s²), nhạy với tần số cao: Đây là đại lượng phù hợp nhất cho các ứng dụng yêu cầu phát hiện va đập, rung cộng hưởng, lỗi bánh răng, hư hỏng vòng bi hoặc phân tích phổ chi tiết. Cảm biến rung gia tốc sở hữu dải tần rộng và độ nhạy cao. Trong khi đó, các dòng cảm biến rung MEMS lại nhỏ gọn, có giá thành hợp lý và lý tưởng cho các bài toán giám sát tổng thể.
Vận tốc rung (đơn vị mm/s RMS), phổ biến để đánh giá mức độ rung của máy quay trong dải tần trung: Tiêu chuẩn ISO 10816-3 sử dụng vận tốc RMS trong dải 10 - 1 kHz để giá tình trạng máy (phân loại theo kích thước máy và đặc điểm nền móng). Khi doanh nghiệp cần đối chiếu tình trạng rung của máy móc công nghiệp với ngưỡng bảo trì cố định thì cảm biến rung máy móc công nghiệp dạng vận tốc là lựa chọn thực dụng nhất.
Li độ (đơn vị µm hoặc mm), phù hợp với rung tần số thấp và biên độ lớn: Cách chọn cảm biến rung cho các ứng dụng có tần số thấp và biên độ lớn (rung của nền móng, kết cấu, máy ép, máy nghiền hoặc thiết bị có tốc độ quay thấp) là ưu tiên cảm biến đo li độ hoặc gia tốc. Đây là thiết bị có thể đảm bảo độ chính xác phép đo ở mức cao nhất.
Xem thêm: Cảm biến đo độ rung động và nguyên lý hoạt động
HƯỚNG DẪN CÁCH CHỌN CẢM BIẾN RUNG DỰA TRÊN DẢI TẦN SỐ
Dải tần số là một trong những tiêu chí quan trọng nhất trong cách chọn cảm biến rung. Một cảm biến có thể đo đến 1 kHz không có nghĩa là phù hợp với ứng dụng phát hiện hư hỏng ở dải tần số 5 - 10 kHz. Tức là thừa hay thiếu quá nhiều điều không được, phải đảm bảo dải tần số ở mức phù hợp.
Dưới đây là cách chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp theo dải tần số mà bạn có thể tham khảo:
- Cách chọn cảm biến rung cho động cơ, bơm và quạt tốc độ thấp đến trung bình → dải tần số từ khoảng 0,5 - 1 kHz → đủ để giám sát mất cân bằng, lệch tâm và đánh giá mức rung tổng thể.
- Cách chọn cảm biến rung cho ứng dụng phân tích vòng bi → dải tần số tối thiểu đến 5 - 10 kHz.
- Cách chọn cảm biến rung cho hộp bánh răng, máy nén ly tâm hoặc turbine → dải tần số có thể lên tới 20 kHz hoặc cao hơn (kèm theo đó là phương pháp lắp cứng và hệ thống thu thập dữ liệu tốc độ cao).
Lưu ý:
1/ Dải tần số ghi trên datasheet thường có liên quan với điều kiện lắp đặt khuyến nghị. Khi cảm biến rung được lắp bằng đầu dò cầm tay, nam châm, keo dán hoặc bu lông, giới hạn tần số có thể thay đổi đáng kể. Vì vậy, một cảm biến rung máy móc công nghiệp sở hữu dải tần số lên đến 10 kHz nhưng khi lắp bằng nam châm thì có thể cho kết quả đáng tin cậy ở vùng tần số thấp hơn nhiều.
2/ Cách chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp chuẩn nhất là nên chọn dải tần có dự phòng, tối thiểu 30 - 50% so với tần số cao nhất cần phân tích. Ví dụ: vòng bi có dải tần cao nhất đến 8 kHz thì nên ưu tiên cảm biến rung có dải tuyến tính tối thiểu 10-12 kHz (lắp cố định bằng bu lông). Cách chọn cảm biến rung này giúp hạn chế tối đa vùng gần tần số cộng hưởng của thiết bị.
HƯỚNG DẪN CHỌN CẢM BIẾN RUNG THEO CÔNG NGHỆ - ÁP ĐIỆN, IEPE VÀ MEMS
Hiện nay có ba công nghệ được dùng phổ biến nhất trong các cảm biến rung máy móc công nghiệp, đó là piezoelectric (áp điện), IEPE và MEMS. Mỗi công nghệ sẽ phù hợp nhất với một kiểu bài toán vận hành nên người dùng cần nắm kỹ để biết cách chọn cảm biến rung cho phù hợp.
Hướng dẫn chọn cảm biến rung công nghệ áp điện
Cảm biến áp điện có ưu điểm lớn nhất là khả năng chịu nhiệt cao và vận hành ổn định trong môi trường khắc nghiệt. Tuy nhiên, thiết bị này thường cần bộ khuếch đại hoặc cáp đo đặc biệt. Các hướng dẫn chọn cảm biến rung thường đánh giá cảm biến áp điện là lựa chọn tốt cho tuabin, lò nhiệt, máy nén khí, động cơ đốt trong hoặc khu vực vận hành có nhiệt độ cao.
Hướng dẫn chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp dạng IEPE
Cảm biến rung dạng IEPE tích hợp mạch khuếch đại, cho tín hiệu ổn định và dễ dàng kết nối hệ thống thu thập dữ liệu. Trong hướng dẫn chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp, dòng thiết bị này được xem là phù hợp với đa số ứng dụng bảo trì dự đoán trong các nhà máy công nghiệp.
Cách chọn cảm biến rung MEMS
Cảm biến MEMS sở hữu kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ điện năng thấp, giá thành tương đối mềm và phù hợp với hệ thống IoT không dây. Các hướng dẫn chọn cảm biến rung đánh giá đây là sự lựa chọn hàng đầu cho mục tiêu giám sát tổng thể, phát hiện dừng máy đột ngột, cảnh báo mức rung vượt ngưỡng cài đặt hoặc theo dõi máy phân tán.
Tuy nhiên, với các ứng dụng yêu cầu phân tích tần số cao như bạc đạn, bánh răng hay rung cộng hưởng thì nhiều dòng cảm biến rung máy móc công nghiệp MEMS bị giới hạn băng thông thấp hơn cảm biến rung dạng áp điện.
Kinh nghiệm lựa chọn cảm biến rung tham khảo:
- Nhà máy có rất nhiều điểm đo (có thể lên đến hàng trăm điểm) nhưng chỉ cần cảnh báo tổng thể thì có thể cân nhắc dùng cảm biến rung MEMS hoặc cảm biến rung 4-20 mA để tối ưu chi phí.
- Hệ thống có từ 10 - 30 thiết bị trọng yếu (máy nén, tuabin, hộp giảm tốc chính, bơm nước nuôi lò) thì nên sử dụng cảm biến rung dạng IEPE lắp cố định và hệ thống phân tích phổ để cân bằng chi phí và khả năng phòng ngừa sự cố.
Xem thêm: Cảm biến độ rung động và 4 phân loại phổ biến
CÁCH CHỌN CẢM BIẾN RUNG - NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý KHÁC
Ngoài những cách chọn cảm biến rung hay hướng dẫn chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp nêu trên, người dùng cũng cần lưu ý các yếu tố sau:
- Độ nhạy và dải đo dựa trên biên độ rung thực tế
- Tiêu chuẩn đánh giá độ rung ISO 10816 để đặt ngưỡng cảnh báo
- Môi trường vận hành quyết định trực tiếp đến tuổi thọ cảm biến rung
- Phương pháp lắp đặt tác động lớn đến dữ liệu đo của thiết bị
- Khả năng tích hợp của cảm biến rung máy móc công nghiệp với hệ thống giám sát điều khiển.
ĐẾN SENSORS VIỆT NAM ĐỂ ĐƯỢC HƯỚNG DẪN CHỌN CẢM BIẾN RUNG ĐÚNG BÀI TOÁN THỰC TẾ
Cách chọn cảm biến rung tốt nhất là phải dựa trên các đặc tính vận hành của từng thiết bị. Tại Sensors Việt Nam, chúng tôi sở hữu đội ngũ kỹ thuật dày dặn kinh nghiệm, sẵn sàng hỗ trợ khách hàng xuyên suốt trong quá trình phân tích - lựa chọn loại máy, tốc độ quay, dải tần số, biên độ rung dự kiến, điều kiện môi trường vận hành, cách lắp đặt và phương án tích hợp với hệ thống giám sát/giải pháp IoT. Ngoài ra, chúng tôi còn hỗ trợ khách hàng cấu hình hệ thống giám sát tổng thể và cài đặt ngưỡng cảnh báo theo tiêu chuẩn ISO 10816.
Tại Sensors Việt Nam, khách hàng còn được tiếp cận các dòng cảm biến rung chất lượng cao đến từ những thương hiệu uy tín toàn cầu - điển hình như dòng ECO-VS của ECOSENSE (Pháp). Đi cùng sản phẩm là đầy đủ CO/CQ, chính sách giá tốt, bảo hành uy tín và giao hàng nhanh chóng toàn quốc.
Nhờ đó, doanh nghiệp không chỉ sở hữu một cảm biến rung chất lượng mà còn xây dựng được giải pháp giám sát tình trạng máy móc toàn diện, giúp đảm bảo tuổi thọ thiết bị, ngăn chặn tối đa tình trạng dừng máy ngoài kế hoạch và tối ưu công tác bảo trì dự đoán.
Liên hệ ngay cho Sensors Việt Nam qua website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ để được hướng dẫn cách chọn cảm biến rung máy móc công nghiệp phù hợp và nhận báo giá cảm biến rung nhanh chóng nhất!