Điều gì ẩn sau tiếng gầm của máy móc công nghiệp, âm thầm bào mòn tuổi thọ của nó? Rung động—một mối đe dọa phổ biến nhưng thường bị bỏ qua. Bài viết này khám phá vai trò quan trọng của việc theo dõi rung động trong bảo trì thiết bị công nghiệp, phân tích các ứng dụng của các công cụ đo rung động khác nhau và chứng minh cách dữ liệu rung động có thể tối ưu hóa các chiến lược bảo trì để đạt được các mục tiêu bảo trì dự đoán. Trong kỷ nguyên của Internet of Things công nghiệp (IIoT), việc làm chủ việc theo dõi rung động là chìa khóa để tăng cường độ tin cậy của thiết bị và giảm chi phí vận hành.
I. Theo dõi rung động: Nền tảng của độ tin cậy trong Kỷ nguyên IIoT
Trong bối cảnh bảo trì do IIoT thúc đẩy, việc đo rung động đã nổi lên như một công nghệ mang tính thay đổi. Bằng cách kết nối nhân sự, hệ thống và máy móc, IIoT cho phép các nhóm bảo trì kéo dài tuổi thọ thiết bị và cải thiện hiệu quả hơn bao giờ hết. Các công cụ theo dõi tình trạng cho phép các chuyên gia dự đoán các lỗi và truy cập dữ liệu về tình trạng máy móc theo thời gian thực từ xa. Việc tích hợp phân tích rung động với học máy và trí tuệ nhân tạo hứa hẹn sẽ cách mạng hóa các khuyến nghị bảo trì—nhưng chỉ khi các nhóm được trang bị các công cụ phù hợp.
Việc lựa chọn các thiết bị đo rung động phù hợp đòi hỏi phải đánh giá kỹ lưỡng về tình trạng độ tin cậy của tổ chức, các hoạt động bảo trì hiện có và cơ sở hạ tầng IIoT. Nhiều chương trình theo dõi rung động thất bại do thiếu tài nguyên hoặc lựa chọn công cụ không phù hợp, khiến việc đánh giá nhu cầu thích hợp là điều cần thiết trước khi triển khai.
II. Dữ liệu rung động: Thước đo sức khỏe của máy
Các phép đo rung động đóng vai trò là chỉ số chẩn đoán về tình trạng máy. Bằng cách thu thập dữ liệu rung động, các nhóm có thể phát hiện các bất thường, chẩn đoán nguyên nhân gốc rễ và đảm bảo hoạt động an toàn—tất cả thông qua các quy trình không xâm lấn trong quá trình hoạt động bình thường của máy.
Về cơ bản, rung động đại diện cho sóng âm, với mỗi bộ phận của máy tạo ra các tần số duy nhất không thể phát hiện được bằng tai người. Biên độ rung động phụ thuộc vào lực kích thích, khối lượng/độ cứng của hệ thống và độ giảm chấn. Mặc dù một số rung động là bình thường trong máy móc, nhưng mức độ quá cao có thể cho thấy các vấn đề với dung sai, tính toàn vẹn cấu trúc, thiết kế ổ trục, bôi trơn, lắp đặt hoặc tương tác thành phần.
III. Năm công cụ đo rung động thiết yếu và ứng dụng của chúng
1. Máy đo rung động cầm tay
Trường hợp sử dụng: Lý tưởng để có được các chỉ số rung động tổng thể đáng tin cậy, có thể lặp lại với các xếp hạng mức độ nghiêm trọng đơn giản. Các mẫu nâng cao đo các biến cụ thể bao gồm tình trạng ổ trục và nhiệt độ.
Đặc trưng: Chỉ báo mức độ nghiêm trọng trực quan, đo đa tần số và khả năng truy cập dữ liệu di động.
2. Máy kiểm tra rung động di động
Trường hợp sử dụng: Thích hợp cho máy móc quan trọng dễ tiếp cận khi cần chẩn đoán lỗi ngay lập tức.
Đặc trưng: Động cơ phân tích tích hợp để đánh giá rung động tại chỗ trong các cửa sổ dữ liệu hạn chế.
3. Máy phân tích rung động cầm tay
Trường hợp sử dụng: Cung cấp dữ liệu rung động toàn diện cho động cơ, quạt và quạt gió, xác định các lỗi phổ biến (mất cân bằng, sai lệch, lỏng lẻo, hư hỏng ổ trục).
Đặc trưng: Khả năng thu thập dữ liệu nâng cao yêu cầu giải thích của chuyên gia, với các chức năng hiệu chỉnh cân bằng.
4. Cảm biến rung động không dây
Trường hợp sử dụng: Tối ưu để theo dõi nhiều máy quan trọng với khả năng phát hiện lỗi sớm.
Đặc trưng: Theo dõi hiệu suất liên tục bằng cảm biến áp điện, cho phép đưa ra các quyết định bảo trì chủ động.
5. Hệ thống theo dõi rung động có dây
Trường hợp sử dụng: Được thiết kế cho máy móc quan trọng cần phân tích rung động toàn diện.
Đặc trưng: Thu thập dữ liệu độ phân giải cao cho các dạng rung động phức tạp, phân tích cộng hưởng và triển khai bảo trì dự đoán.
IV. Hướng dẫn lựa chọn thực tế
- Xác định rõ các vấn đề mục tiêu và mức độ quan trọng của máy
- Tận dụng các chương trình dùng thử của nhà sản xuất
- Tiến hành phân tích mức độ quan trọng của tài sản (ACA) để ưu tiên các nỗ lực theo dõi
V. Đo rung động: Trái tim của bảo trì dự đoán
Rung động đóng vai trò là “xung” của máy, cung cấp những hiểu biết vô giá về tình trạng thiết bị. Các giải pháp theo dõi hiện đại cho phép phát hiện sớm sự mòn của ổ trục, sai lệch và các vấn đề khác trước khi chúng gây ra lỗi. Mặc dù chuyên môn nâng cao phân tích, nhưng các công cụ ngày nay giúp việc theo dõi rung động trở nên dễ dàng đối với tất cả các nhóm bảo trì.
VI. Thiết bị đo lường: Từ cầm tay đến theo dõi liên tục
- Thiết bị cầm tay: Để thu thập dữ liệu thủ công dựa trên tuyến đường, mặc dù chỉ giới hạn ở các phép đo tại một thời điểm
- Cảm biến rung động: Cho phép theo dõi liên tục với các cảnh báo theo thời gian thực, có sẵn ở cấu hình có dây và không dây
VII. Tìm hiểu về rung động: Nguyên tắc cơ bản và tác động
Rung động đại diện cho chuyển động dao động xung quanh một điểm cân bằng. Mỗi máy có chữ ký rung động riêng bị ảnh hưởng bởi thiết kế, vận hành và các yếu tố môi trường. Việc theo dõi các mẫu này cho phép phát hiện sớm các vấn đề về căn chỉnh, hỏng ổ trục, mất cân bằng và độ lệch trục—ngăn chặn các vấn đề nhỏ leo thang thành các lỗi thảm khốc.
VIII. Phương pháp đo lường
Việc đo rung động hiện đại chủ yếu sử dụng gia tốc kế, với công nghệ áp điện và MEMS phục vụ các dải tần số khác nhau. Các giải pháp không dây cho phép thu thập dữ liệu liên tục, trong khi việc tích hợp với hệ thống CMMS sẽ tăng cường lập kế hoạch bảo trì thông qua phân tích xu hướng lịch sử.
IX. Đơn vị đo lường và các thông số chính
- Tần số (Hz): Dao động trên giây
- Độ dịch chuyển (mm): Chuyển động từ trạng thái cân bằng
- Vận tốc (mm/s): Tốc độ thay đổi độ dịch chuyển
- Gia tốc (m/s²): Tốc độ thay đổi vận tốc
X. Phân tích toàn diện để tối ưu hóa bảo trì
Việc theo dõi rung động hiệu quả sẽ kiểm tra đồng thời các thông số tần số, độ dịch chuyển và gia tốc. Phân tích phổ tần số (thông qua FFT) giúp xác định các thành phần có vấn đề, trong khi đánh giá đa thông số xác định mức độ nghiêm trọng của vấn đề và mức độ ưu tiên bảo trì—mang lại thời gian và tiết kiệm chi phí đáng kể.