تصور کنيد يک پل بزرگ در ميان طوفان هاي طغيانگر ايستاده و به چشم برهنه بي حرکت به نظر مي رسه اما با حرکات پیچیده و مايکروسکوپي لرزش مي کنههم انعطاف پذیری و هم آسیب پذیری های بالقوه آن را نشان می دهدکلید رمزگشایی این زبان پنهان در سرعت سنجهاست، پیچیده ترین ابزار ما برای درک پدیده های ارتعاش.
ارتعاش، یک پدیده فیزیکی اساسی، به حرکت نوسان اجسام یا اجزای مکانیکی در اطراف موقعیت تعادل آنها اشاره دارد. این حرکات می توانند دوره ای باشند،مثل تکان دادن يه مبلمعمولاً در متر در ثانیه مربع (m/s2) یا واحدهای گرانشی (g، که در آن 1g ≈ 9.81 m/s2) اندازه گیری می شود،تحلیل لرزش نقش مهمی در مهندسی دارد.این امکان را برای ارزیابی سلامت تجهیزات، پیش بینی خطاها، بهینه سازی طراحی و بهبود عملکرد فراهم می کند.
لرزش ها اساساً بر اساس مکانیسم های تحریک آنها به دو دسته طبقه بندی می شوند:
زمانی رخ می دهد که یک شی یا ساختار به طور طبیعی پس از یک اختلال اولیه (مانند ضربه یا جابجایی) بدون نیروی خارجی مداوم نوسان می کند.صداي دوامدار يک چنگال پس از ضربه نشان دهنده ارتعاش آزاد است. سيستمفرکانس طبیعیرزنانس، یک مورد خاص، زمانی بوجود می آید که تحریک خارجی با این فرکانس طبیعی مطابقت داشته باشد،ارتعاش های بالقوه تقویت کننده به سطوح مخرب.
نتایج از نیروهای خارجی مستمر، چه چرخش، متناوب، و یا به صورت دوره ای. نمونه های صنعتی شامل ماشین لباسشویی لرزش در طول چرخه چرخش به دلیل درام عدم تعادل.در حالت نظارت، تجزیه و تحلیل لرزش های اجباری از ماشین آلات در حال چرخش (کمپرسورها، توربین ها، پمپ ها) وضعیت عملیاتی را نشان می دهد. ردیابی طولانی مدت این نشانه های لرزش امکان نگهداری پیش بینی را فراهم می کند.افزایش ایمنی در حالی که کاهش هزینه ها.
دو نوع اصلی سنسور بر اندازه گیری لرزش تسلط دارند:
این سنسورهای پیزو الکتریکی - رایج ترین ابزار اندازه گیری لرزش - از طریق اثر پیزو الکتریکی کار می کنند: برخی از کریستال ها در هنگام استرس مکانیکی ولتاژ تولید می کنند.به عنوان شتاب حرکت یک جرم داخلی در درون سنسور، نیروی متناسب بر روی کریستال بار قابل اندازه گیری را تولید می کند.
- سرعت سنج حالت شارژ:سیگنال های بارگذاری خام خروجی که نیاز به تقویت خارجی برای کاهش حساسیت به سر و صدا دارند.
- سرعت سنجهای IEPE:شامل تقویت کننده های شارژ داخلی که توسط منابع جریان ثابت تغذیه می شوند، تبدیل تغییرات مقاومت به ولتاژ قابل اندازه گیری.برای کاربردهای صنعتی به دلیل مقاومت در برابر سر و صدا و سهولت استفاده ترجیح داده می شود.
شتاب سنجها در اندازه گیری فرکانس بالا (تلاطم لرزه، گیربکس یا تیغه) برجسته هستند و می توانند تاثیرات (انفجارات، آزمایش های شکست) یا حرکات فرکانس پایین را ارزیابی کنند.
این سنسورهای بدون تماس، مسافت ها را به اشیاء هدف اندازه گیری می کنند، به ویژه برای نظارت مستقیم بر لرزش گره در ماشین آلات سنگین با پوشش بیرونی خفیف (به عنوان مثال توربین های بزرگ) مفید است.
انتخاب شتاب سنج مناسب نیاز به ارزیابی عوامل متعدد دارد:
حداکثر سطوح ارتعاش مورد انتظار محدوده اندازه گیری مورد نیاز را تعیین می کند. بیش از حد باعث تحریف سیگنال می شود. کاربردهای ارتعاش بالا نیاز به سنسورهای کم حساسیت و سبک وزن دارند.
در mV/g (به عنوان مثال، 100 mV/g تولید 1V خروجی در 10g) بیان شده است، حساسیت با فرکانس تغییر می کند. کالیبراسیون طیف کامل ضروری است. حساسیت پایین برای سیگنال های آمپلیتودی بالا مناسب است.حساسيت بالا لرزه هاي ظريفي را تشخیص مي دهد.
واحدهای تک محور لرزش های خطی را اندازه گیری می کنند، در حالی که مدل های سه محوری برای تجزیه و تحلیل جامع (باطنی، طولی، چرخش) وکتورهای سه بعدی را ضبط می کنند.
جرم سنسور نباید بیش از ۱۰٪ از وزن ساختار آزمایش باشد تا از تغییر ویژگی های لرزش جلوگیری شود.
تکنیک های نصب به طور قابل توجهی بر محدوده های فرکانس قابل اندازه گیری تاثیر می گذارند:
| روش نصب | محدوده فرکانس (هرتز) |
|---|---|
| دستگاه دستي | 500 |
| مغناطیسی | 2000 |
| چسب | 2500 تا 5000 |
| با پیچ | >6000 |
در نظر گرفتن دما افراطی، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی و رطوبت. شتاب سنج حالت شارژ با دمای بالاتر مقاومت می کند اما نیاز به کابل تخصصی دارد. انواع مهر و موم (هرمتیک، اپوکسی،محیط زیست) مقاومت در برابر رطوبت را تعیین می کند.
در حالی که قیمت های واحد قابل مقایسه هستند، سیستم های IEPE اغلب هزینه های کل را در انکشافات در مقیاس بزرگ کاهش می دهند با حذف نیاز به کابل های گران قیمت و تقویت کننده های خارجی.
اندازه گیری دقیق نیاز به پردازش مناسب سیگنال دارد:
- تقویت برای بهبود وضوح و نسبت سیگنال به نویز
- تحریک جریان برای حسگرهای IEPE
- اتصال AC برای حذف آفست های DC
- فیلتر کردن برای حذف سر و صدای فرکانس بالا
- زمین گیری مناسب برای جلوگیری از تداخل
پیشرفت در سنسورهای بی سیم، محاسبات ابری و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ، سیستم های هوشمندتر و یکپارچه تر نظارت بر ارتعاش را قول می دهند.صنعت ها می توانند سطح بی سابقه ای از نگهداری پیش بینی را به دست آورند.اندازه گیری لرزش به عنوان یک هنر و یک علم، به عنوان یک رشته صنعتی ضروری تکامل خواهد یافت.