لرزش سنج

لرزش سنج چیست ؟

یکی از موارد مهم در صنایع مختلف کنترل لرزش و ارتعاش ابزارها و ماشین های دوار از قبیل توربین ژنراتور، پمپ، یاتاقان، موتور، فن و … می باشد و در صورت گذر از حد معینی میتواند منجر به بروز حوادث و یا خرابی تجهیز شوند، به همین دلیل اندازه گیری ارتعاش قطعات و ماشین ها در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است، اندازه گیری این نوسانت و لرزش ها بوسیله لرزش سنج و یا ارتعاش سنج انجام می گیرد. لرزش سنج ها کاربرد فراوانی در تعمیر و نگهداری تجهیزات صنعتی متحرک دارند، در مدل های پیشرفته تر لرزش سنج ها امکان انداره گیری سرعت، شتاب، بازه مکانی جابجایی وجود دارد.

لرزش نوسان مکانیکی حول یک نقطه تعادل می باشد .این نوسان میتواند تناوبی نظیر پاندول ساعت یا به صورت تصادفی در فواصل متفاوتی از زمان رخ دهد . لرزش سنج در حقیقت تجیهزی است که این نوسانات و لرزش ها را برای ما اندازه گیری می کند . پارامترهائی نظیر تواتر یا فرکانس زمانی ، سرعت ، شتاب ، بازه مکانی جابجائی و در مدلهای پیشرفته تر میتواند حرکات نوسانی پیشرفته را آنالیز کند . استفاده از لرزش سنج یا ویبرومتر در تعمیر و نگهداری بسیاری از تجیهزات صنعتی متحرک کاربرد فراوان خواهد داشت . این نوسانات وقتی از محدوده تعریف شده‌‎ای بیشتر می شوند باعث بروز خسارات جبران ناپذیر به ادوات صنعتی خواهند گردید و بازرسی مدوام لرزش یا vibration موتورها و ادوات دوار امکان جلوگیری از ضایعات ناشی از آنها را خواهد داد.

با توجه به مکانیزم کاری و پارامتر اصلی اندازه گیری، حسگرهای ارتعاش سنجی که امروزه در ماشین آلات دوار مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

1- جابجایی سنج

2- سرعت سنج

3- شتاب سنج

 حسگر (ترانسدیوسر) جابجایی : 

این حسگرها از نوع غیرتماسی هستند. این نوع حسگرها، حسگرهای جریان گردابی نیز نامیده می شوند.اساس کار این نوع حسگر بر پایه ی تولید میدان مغناطیسی در یک سیم پیچ که در نوک حسگر تعبیه شده است می باشد. این میدان مغناطیسی، در محور دوران (شفت) که یک رسانای الکتریکی است باعث القای جریان گردابی می شود، هر چه رسانای الکتریکی به سیم پیج نزدیک تر باشد میزان جذب انرژی در رسانا بیشتر خواهد بود. سامانه ای که از حسگرهای جریان گردابی استفاده می نماید از یک نوسان ساز ، کابل ارتباطی و حسگر (پراب) تشکیل شده است.نوسان ساز یک سیگنال فرکانس بالا (فرکانس رادیویی) برای ارسال به حسگر (پراب) تولید می کند و این سیگنال باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در اطراف حسگر می گردد. از آن جایی که میدان مغناطیسی فقط توسط اجسام هادی تحت تأثیر قرار می گیرد، تا زمانی که جسم هادی مقابل حسگر قرار نگیرد، هیچ تأثیری روی میدان مغناطیسی و به تبع آن هیچ کاهشی در سیگنالRF ایجاد نخواهد شد. با نزدیک شدن یک جسم هادی به ناحیه میدان مغناطیسی، این میدان در جسم هادی نفوذ پیدا کرده و باعث ایجاد جریان های گردابی در سطح آن شده و در نتیجه انرژی برگشتی و دامنه سیگنال RF کاهش می یابد، نوسان ساز و آشکارساز میزان پوش دامنه سیگنال RF را اندازه گیری میکند و متناسب با نقاط پیک آن، یک ولتاژ مستقیم ایجاد می نماید.

چگونگی عملکرد یک حسگر ارتعاش از نوع جابجایی سنج:

همان طور که در شکل بالا مشاهده می شود با توجه به دوران جسم هادی، دامنه پوش سیگنال RF نیز با توجه به جابجایی سطح هادی تغییر می کند و مانند آن است که یک سیگنال با مدولاسیون دامنه ایجاد شده است که حول یک سیگنال DC دارای نوسان است.سیگنال DC موقعیت جسم و سیگنال AC میزان لرزش را نشان می دهد.حسگر لرزش غیرتماسی دارای یک دامنه خطی کارکرد است و در زمان تنظیم و نصب آن و اتصال به سامانه نمایش دهنده باید به این نکته توجه داشت که حسگر در فاصله ای از جسم هادی شفت قرار گیرد که نقطه کار آن در ناحیه ای قرار داشته باشد که در صورت حداکثر نوسان از محدوده خطی حسگر خارج نشود.در زمان نصب باید دقت شود که نوک حسگر صدمه نبیند و در محل مورد نظر محکم بسته شده باشد. در ضمن مجموعه طول حسگر، کابل ارتباطی تا نوسانساز آشکارکننده توسط سازنده مشخص و کالیبره می شود و اگر به هر دلیلی این طول تغییر کند باید مجددا سامانه را کالیبره نمود.

حسگرهاي اندازه گيري لرزش از نوع سرعت سنج : 

این نوع حسگر یا ترانسدیوسر بر روی بدنه جسم نصب می شوند و از این رو به آن حسگر تماسی یا بدنی می گویند. اساس عملکرد این حسگر به این صورت است که پس از نصب بر روی جسم، با توجه به میزان ارتعاش جسم، پوسته خارجی حسگر به ارتعاش در آمده و این حرکت، آهنربایی را که درون ترانسدیوسر تعبیه شده و به یک فنر متصل است به حرکت در آورده و جابجایی آهنربا باعث ایجاد یک ولتاژ در سیم پیچ می شود. با توجه به این که تغییرات ولتاژ با سرعت حرکت آهن ربا متناسب است می توان سرعت مطلق حرکت ارتعاشی جسم را از روی ولتاژ اندازه گیری نمود.همان طور که در بالا اشاره شد برای اندازه گیری لرزش، حسگر باید مرتعش شود، از این رو لازم است فرکانس طبیعی حسگر مد نظر قرار گیرد، به عبارت دیگر حساسیت حسگر باید نسبت به کلیه فرکانس ها یکسان و برابر با مقدار تعیین شده برای حسگر باشد. بنابراین محدوده فرکانسی قابل استفاده برای حسگر، محدوده خارج از ناحیه فرکانس طبیعی حسگر بوده و در ناحیه ای قرار دارد که پاسخ فرکانسی آن اصطلاحاً مسطح است.این حسگرها به منبع تغذیه نیاز ندارند ولی نسبت به میدان های مغناطیسی خارجی حساس هستند.

حسگرهاي اندازه گيري لرزش از نوع شتاب سنج: 

این حسگرها نیز از نوع تماسی هستند و در آنها از یک المان پیزوالکتریک برای تبدیل شتاب به سیگنال الکتریکی استفاده میشود. المان پیزوالکتریک متناسب با نیروی وارد بر آن، بارهای الکتریکی در دو سطح خود ایجاد می کند.در طرح اولیه ی شتاب سنج ها، این بار الکتریکی که در حد پیکو کلمب است به عنوان خروجی حسگر استفاده می گردید. در طرح های امروزی با استفاده از تقویت کننده های درون حسگر، این بار الکتریکی تقویت شده و به صورت mv به عنوان خروجی حسگر استفاده می شود.بطور معمول ترانسدیوسرهای شتاب دارای دو ساختار می باشند، نوع فشاری و نوع برشی. در نوع فشاری، پیزوالکتریک از پایه، جدا بوده و در نتیجه نسبت به حرارت از حساسیت کمتری برخوردار است.اختلاف دیگری که بین دو نوع حسگر شتاب وجود دارد در استفاده از حالت دهندهی سیگنال است، بدین نحو که بعضی از حسگرهای شتاب مجهز به یک مدار الکترونیکی برای تقویت سیگنال هستند و چون این قسمت درون حسگر تعبیه شده است دمای کارکرد این حسگرها دارای محدودیت می باشد.شتاب سنج ها، لرزش مطلق را اندازه گیری می کنند. همچنین بعضی از سازندگان با قرار دادن یک مدار انتگرالگیر درون حسگر شتاب از آن برای نمایش میزان لرزش از نوع سرعت استفاده می کنند.

نکات مهم در هنگام خرید لرزش سنج: 

•  قابلیت اندازه گیری لرزش، سرعت ، شتاب و جابجایی
•  محدوده فرکانس
•  محدوده حساسیت نسبی
•  زمان نمونه گیری
•  محدوده دمای عملیاتی
• دقت اندازه گیری
•  دارا بودن پراب مجزا
• کارت حافظه، قابلیت ذخیره اطلاعات و اتصال به کامپیوتر