เครื่องวัดความเร่งคืออะไร? คู่มือการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

คำจำกัดความ: แกนหลักของการวัดการสั่นสะเทือน

หนึ่ง เครื่องวัดความเร่ง คือตัวแปลงสัญญาณ (หรือเซ็นเซอร์) ที่แปลงการเคลื่อนที่เชิงกล โดยเฉพาะความเร่งจากการสั่นสะเทือนหรือแรงกระแทก ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าตามสัดส่วน เป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในด้านการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และการตรวจสอบสภาพ เครื่องวัดความเร่งจะให้ข้อมูลดิบที่จำเป็นต่อการวินิจฉัยข้อบกพร่องทางกลไกและทางไฟฟ้าที่หลากหลาย ตั้งแต่ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนไปจนถึงความไม่สมดุลและการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง โดยการวัดความเร่งของส่วนประกอบของเครื่องจักร

เครื่องวัดความเร่งทำงานอย่างไร? หลักการเพียโซอิเล็กทริก

แม้ว่าจะมีเครื่องวัดความเร่งหลายประเภท แต่ส่วนใหญ่ที่ใช้สำหรับการตรวจสอบเครื่องจักรในอุตสาหกรรมนั้นขึ้นอยู่กับ ปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริกต่อไปนี้เป็นรายละเอียดแบบง่าย ๆ ของวิธีการทำงาน:

1. คริสตัลพีโซอิเล็กทริก: ภายในเครื่องวัดความเร่งมีมวลขนาดเล็กที่ติดอยู่กับผลึกพีโซอิเล็กทริก (มักเป็นเซรามิกชนิดหนึ่ง เช่น PZT)
2. การใช้แรง: เมื่อเครื่องสั่นสะเทือน ตัวเรือนเซ็นเซอร์จะเคลื่อนที่ตามไปด้วย เนื่องจากแรงเฉื่อย มวลภายในจึงต้านการเคลื่อนที่นี้และออกแรงกระทำต่อคริสตัล
3. การสร้างสัญญาณ: คริสตัลพีโซอิเล็กทริกมีคุณสมบัติเฉพาะตัว กล่าวคือ เมื่อถูกบีบอัดหรือรับแรงเครียด มันจะสร้างประจุไฟฟ้าขนาดเล็ก (แรงดันไฟฟ้า) ที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงที่กระทำ
4. Output: สัญญาณแรงดันไฟฟ้านี้จะถูกปรับสภาพโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใน และส่งผ่านสายเคเบิลไปยังตัวรวบรวมข้อมูลหรือระบบตรวจสอบ สัญญาณเอาต์พุตเป็นการแสดงค่าความเร่งของเครื่องจักร ณ จุดนั้นในรูปแบบแอนะล็อก

ประเภทของเครื่องวัดความเร่ง

การใช้งานที่แตกต่างกันต้องใช้เครื่องวัดความเร่งประเภทต่างๆ โดยแต่ละประเภทมีจุดแข็งของตัวเอง

เครื่องวัดความเร่งเอนกประสงค์

สิ่งเหล่านี้คืออุปกรณ์สำคัญสำหรับการตรวจสอบทางอุตสาหกรรม โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์เหล่านี้จะมีความไว 100 mV/g และมีช่วงความถี่ที่เหมาะสมสำหรับเครื่องจักรทั่วไปส่วนใหญ่ เช่น ปั๊ม มอเตอร์ และพัดลม (เช่น ตั้งแต่ 2 Hz ถึง 10 kHz)

เครื่องวัดความเร่ง MEMS

เซ็นเซอร์วัดความเร่งระบบไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์ (MEMS) เป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้ซิลิคอน มีขนาดเล็กมาก กินไฟน้อย และคุ้มค่า แม้ว่าโดยทั่วไปจะมีความไวน้อยกว่าเซ็นเซอร์แบบเพียโซอิเล็กทริก แต่เซ็นเซอร์ MEMS สมัยใหม่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วและเป็นที่นิยมใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา การใช้งานในยานยนต์ และระบบตรวจสอบสภาพที่มีต้นทุนต่ำกว่าบางประเภท

เครื่องวัดความเร่งแบบเพียโซรีซิสทีฟ

เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้สำหรับการทดสอบแรงกระแทกและวัดการเคลื่อนไหวความถี่ต่ำ สามารถวัดค่าได้ถึง 0 เฮิรตซ์ (ความเร่ง DC) ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการใช้งาน เช่น การวัดความเร่งคงที่ในเครื่องเหวี่ยง

เครื่องวัดความเร่งความถี่สูง

ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการตรวจจับเหตุการณ์ความถี่สูง เช่น ข้อบกพร่องของเฟืองและตลับลูกปืนในระยะเริ่มต้น เซ็นเซอร์นี้มีมวลขนาดเล็กกว่าและความถี่เรโซแนนซ์สูงกว่า ช่วยให้สามารถวัดการสั่นสะเทือนได้อย่างแม่นยำถึง 20 kHz หรือมากกว่า

ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญและการเลือกใช้

เมื่อเลือกเครื่องวัดความเร่ง วิศวกรจะพิจารณาพารามิเตอร์สำคัญหลายประการ:

• ความไว (mV/g): ความไวที่สูงขึ้นจะสร้างสัญญาณที่แรงขึ้น ซึ่งดีกว่าสำหรับการวัดการสั่นสะเทือนระดับต่ำ 100 mV/g เป็นมาตรฐานทั่วไป
• การตอบสนองความถี่: ช่วงความถี่ที่เซ็นเซอร์สามารถวัดได้อย่างแม่นยำ ต้องตรงกับความถี่ที่คาดว่าจะเกิดข้อผิดพลาดของเครื่องจักร
• Temperature Range: เซ็นเซอร์จะต้องสามารถทนต่ออุณหภูมิการทำงานของพื้นผิวเครื่องจักรที่ติดตั้งไว้ได้
• วิธีการติดตั้ง: วิธีการติดตั้งเซ็นเซอร์เข้ากับเครื่อง (แบบยึดติด, กาว, แม่เหล็ก) ส่งผลอย่างมากต่อความแม่นยำของการวัดความถี่สูง แบบยึดติดแบบยึดติดให้การเชื่อมต่อและการตอบสนองความถี่ที่ดีที่สุด

การประยุกต์ใช้ในการตรวจสอบสภาพ

เครื่องวัดความเร่งเป็นสิ่งสำคัญพื้นฐานสำหรับงานวิเคราะห์การสั่นสะเทือนเกือบทั้งหมด ซึ่งรวมถึง:

• โปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์: รวบรวมข้อมูลการสั่นสะเทือนตามปกติเพื่อดูแนวโน้มสุขภาพของเครื่องจักรและคาดการณ์ความล้มเหลว
• การวินิจฉัยข้อผิดพลาด: ระบุปัญหาเฉพาะ เช่น ความไม่สมดุล การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ความหลวม และการสึกหรอของตลับลูกปืน
• การทดสอบการยอมรับ: ตรวจสอบว่าเครื่องจักรใหม่หรือที่ได้รับการซ่อมแซมเป็นไปตามข้อกำหนดด้านการสั่นสะเทือน
• การวิเคราะห์โหมด: การศึกษาความถี่ธรรมชาติและรูปร่างโหมดของโครงสร้าง

← กลับสู่ดัชนีหลัก