Máy đo gia tốc là gì? Hướng dẫn phân tích độ rung

Định nghĩa: Cốt lõi của phép đo rung động

MỘT máy đo gia tốc là một bộ chuyển đổi (hoặc cảm biến) chuyển đổi chuyển động cơ học, cụ thể là gia tốc từ rung động hoặc va đập, thành tín hiệu điện tỷ lệ thuận. Đây là cảm biến được sử dụng rộng rãi nhất trong lĩnh vực bảo trì dự đoán và giám sát tình trạng. Bằng cách đo gia tốc của các bộ phận máy móc, máy đo gia tốc cung cấp dữ liệu thô cần thiết để chẩn đoán nhiều loại lỗi cơ học và điện, từ lỗi ổ trục đến mất cân bằng và lệch trục.

Máy đo gia tốc hoạt động như thế nào? Nguyên lý áp điện

Mặc dù có nhiều loại máy đo gia tốc, nhưng phần lớn được sử dụng để giám sát máy móc công nghiệp đều dựa trên hiệu ứng áp điệnSau đây là bảng phân tích đơn giản về cách thức hoạt động của chúng:

1. Tinh thể áp điện: Bên trong máy đo gia tốc là một khối lượng nhỏ được gắn vào tinh thể áp điện (thường là loại gốm như PZT).
2. Áp dụng lực: Khi máy rung, vỏ cảm biến chuyển động theo. Do quán tính, khối lượng bên trong sẽ cản trở chuyển động này và tác dụng một lực lên tinh thể.
3. Tạo tín hiệu: Tinh thể áp điện có một đặc tính độc đáo: khi bị nén hoặc chịu ứng suất, nó sẽ tạo ra một điện tích nhỏ (điện áp) tỷ lệ thuận với lực tác dụng.
4. Output: Tín hiệu điện áp này sau đó được xử lý bởi các thiết bị điện tử bên trong và truyền qua cáp đến bộ thu thập dữ liệu hoặc hệ thống giám sát. Tín hiệu đầu ra là biểu diễn tương tự của gia tốc của máy tại điểm đó.

Các loại máy đo gia tốc

Mỗi ứng dụng đòi hỏi các loại máy đo gia tốc khác nhau, mỗi loại có thế mạnh riêng.

Máy đo gia tốc đa năng

Đây là những thiết bị chủ lực trong giám sát công nghiệp. Chúng thường có độ nhạy 100 mV/g và dải tần số phù hợp với hầu hết các loại máy móc thông dụng như máy bơm, động cơ và quạt (ví dụ: từ 2 Hz đến 10 kHz).

Máy đo gia tốc MEMS

Cảm biến gia tốc MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) là cảm biến dựa trên silicon. Chúng rất nhỏ, công suất thấp và tiết kiệm chi phí. Mặc dù độ nhạy truyền thống kém hơn so với loại áp điện, cảm biến MEMS hiện đại đang được cải tiến nhanh chóng và phổ biến trong các thiết bị điện tử cầm tay, ứng dụng ô tô và một số hệ thống giám sát tình trạng chi phí thấp.

Máy đo gia tốc áp điện trở

Các cảm biến này được sử dụng để kiểm tra va đập và đo chuyển động tần số thấp. Chúng có thể đo đến 0 Hz (gia tốc DC), rất hữu ích cho các ứng dụng như đo gia tốc không đổi trong máy ly tâm.

Máy đo gia tốc tần số cao

Được thiết kế đặc biệt để phát hiện các sự kiện tần số cao, chẳng hạn như lỗi bánh răng và ổ trục giai đoạn đầu. Chúng có khối lượng nhỏ hơn và tần số cộng hưởng cao hơn, cho phép đo chính xác độ rung lên đến 20 kHz hoặc hơn.

Thông số kỹ thuật chính và lựa chọn

Khi lựa chọn máy đo gia tốc, các kỹ sư cân nhắc một số thông số chính:

• Độ nhạy (mV/g): Độ nhạy cao hơn sẽ tạo ra tín hiệu mạnh hơn, tốt hơn khi đo độ rung ở mức thấp. 100 mV/g là tiêu chuẩn phổ biến.
• Đáp ứng tần số: Phạm vi tần số mà cảm biến có thể đo chính xác. Phạm vi này phải phù hợp với tần số lỗi dự kiến của máy.
• Temperature Range: Cảm biến phải có khả năng chịu được nhiệt độ hoạt động của bề mặt máy nơi nó được lắp đặt.
• Phương pháp lắp đặt: Cách gắn cảm biến vào máy (giá đỡ đinh tán, keo dán, nam châm) ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của phép đo tần số cao. Giá đỡ đinh tán mang lại kết nối và đáp ứng tần số tốt nhất.

Ứng dụng trong giám sát tình trạng

Máy đo gia tốc là thiết bị cơ bản cho hầu hết các nhiệm vụ phân tích độ rung, bao gồm:

• Chương trình bảo trì dự đoán: Thu thập dữ liệu rung động thường xuyên để theo dõi tình trạng máy và dự đoán hỏng hóc.
• Chẩn đoán lỗi: Xác định các vấn đề cụ thể như mất cân bằng, lệch trục, lỏng lẻo và mòn ổ trục.
• Kiểm tra chấp nhận: Xác minh rằng máy móc mới hoặc đã sửa chữa đáp ứng các thông số kỹ thuật về độ rung.
• Phân tích mô hình: Nghiên cứu tần số tự nhiên và hình dạng chế độ của một cấu trúc.

← Quay lại Mục lục chính