ISO 5348: Rung động và va đập cơ học – Lắp đặt cơ học các máy đo gia tốc
Bản tóm tắt
ISO 5348 là một tiêu chuẩn cơ bản và thiết thực cho bất kỳ nhà phân tích rung động nào. Tiêu chuẩn này đề cập đến một yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dữ liệu: cách thức máy đo gia tốc được gắn chặt vào máy. Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp lắp đặt khác nhau và mô tả cách mỗi phương pháp ảnh hưởng đến đáp ứng tần số của phép đo. Việc tuân thủ hướng dẫn trong ISO 5348 là điều cần thiết để có được dữ liệu rung động chính xác và lặp lại, đặc biệt là khi đo rung động tần số cao.
Mục lục (Cấu trúc khái niệm)
Tiêu chuẩn này được xây dựng nhằm cung cấp lời khuyên rõ ràng và thiết thực về kỹ thuật lắp đặt:
-
1. Phạm vi và phương pháp lắp đặt:
Phần mở đầu này thiết lập mục đích của tiêu chuẩn: cung cấp hướng dẫn kỹ thuật rõ ràng về các phương pháp gắn máy đo gia tốc vào bề mặt rung để đảm bảo dữ liệu chính xác. Luận điểm chính của tiêu chuẩn được giới thiệu ở đây: phương pháp lắp đặt là một phần quan trọng của hệ thống đo lường và trực tiếp xác định tần số cao nhất mà dữ liệu đáng tin cậy có thể được thu thập. Một kỹ thuật lắp đặt kém sẽ hoạt động như một bộ lọc cơ học, làm suy giảm hoặc dập tắt các rung động tần số cao trước khi chúng có thể được đo. Phần này sau đó giới thiệu các phương pháp lắp đặt chính sẽ được đánh giá chi tiết: lắp đặt bằng đinh tán, lắp đặt bằng keo dán và lắp đặt bằng nam châm, thiết lập khuôn khổ cho phần còn lại của tài liệu.
-
2. Lắp đặt đinh tán:
Phương pháp này được trình bày là kỹ thuật tối ưu, đạt chuẩn tham chiếu để gắn máy đo gia tốc. Phương pháp này bao gồm việc khoan một lỗ vào kết cấu máy, ren vào lỗ, sau đó vặn trực tiếp chốt gắn máy đo gia tốc vào lỗ. Tiêu chuẩn quy định bề mặt gắn phải sạch, phẳng và nhẵn, nếu cần có thể gia công mặt phẳng để đạt được điều này. Nên bôi một lớp mỡ silicon mỏng hoặc chất lỏng ghép nối tương tự lên đế cảm biến để lấp đầy các khoảng trống cực nhỏ, tối đa hóa diện tích tiếp xúc bề mặt và cải thiện khả năng truyền năng lượng tần số cao. Phương pháp này cung cấp độ cứng gắn cao nhất có thể, từ đó tạo ra tần số cộng hưởng gắn cao nhất. Điều này đảm bảo cảm biến có thể đo chính xác dải tần số rộng nhất có thể mà không bị ảnh hưởng bởi cộng hưởng của chính giá đỡ. Phương pháp này được coi là chuẩn mực cho tất cả các phương pháp khác và rất cần thiết cho các hệ thống giám sát cố định, các thử nghiệm chẩn đoán tần số cao (như đối với ổ trục và bánh răng) và hiệu chuẩn cảm biến.
-
3. Lắp đặt bằng keo dán:
Phần này trình bày chi tiết về việc sử dụng chất kết dính làm giải pháp gắn bán cố định, thường được sử dụng khi việc khoan vào máy không khả thi hoặc không được phép. Tiêu chuẩn này phân biệt giữa các loại chất kết dính khác nhau. Để có kết quả tốt nhất, nên sử dụng chất kết dính cứng, như cyanoacrylate ("keo siêu dính") hoặc epoxy hai thành phần. Nguyên tắc chính là sử dụng một lượng chất kết dính tối thiểu để tạo ra một đường liên kết rất mỏng và cứng giữa đế cảm biến và bề mặt máy. Chất kết dính dày hoặc mềm (như cao su silicon) sẽ hoạt động như một bộ giảm chấn, hạn chế nghiêm trọng đáp ứng tần số cao. Khi được thực hiện đúng cách trên bề mặt được chuẩn bị đúng cách, giá đỡ chất kết dính cứng có thể đạt được dải tần số khả dụng gần bằng giá đỡ đinh tán, khiến nó trở thành một giải pháp thay thế khả thi cho nhiều ứng dụng chẩn đoán. Tiêu chuẩn này cũng bao gồm việc sử dụng đế gắn chất kết dính, là những miếng đệm kim loại nhỏ được dán vào máy để cung cấp vị trí có thể lặp lại để gắn cảm biến gắn đinh tán.
-
4. Lắp đặt từ tính:
Chương này thảo luận về việc sử dụng đế từ, rất phổ biến đối với các thiết bị di động, thu thập dữ liệu dựa trên tuyến đường do tính tiện lợi của chúng. Tuy nhiên, tiêu chuẩn nhấn mạnh rằng sự tiện lợi này đi kèm với một cái giá đáng kể về chất lượng dữ liệu. Giá đỡ từ tính vốn dĩ kém cứng hơn giá đỡ dạng đinh tán hoặc keo dán. Hơn nữa, nam châm làm tăng đáng kể khối lượng của máy đo gia tốc. Sự kết hợp giữa độ cứng thấp hơn và khối lượng lớn hơn này làm giảm đáng kể tần số cộng hưởng được gắn của hệ thống cảm biến, điều này hạn chế nghiêm trọng dải tần số cao khả dụng của phép đo. Tiêu chuẩn nêu rõ rằng dữ liệu tần số cao (thường trên 2.000 Hz) được thu thập bằng nam châm thường không đáng tin cậy. Tiêu chuẩn cung cấp hướng dẫn thực tế để tối đa hóa chất lượng của giá đỡ từ tính: sử dụng nam châm "hai cực" mạnh, đảm bảo bề mặt tiếp xúc hoàn toàn sạch và phẳng, và ấn mạnh khi gắn nam châm vào máy.
-
5. Các phương pháp khác (Đầu dò):
Phần này đề cập đến việc sử dụng đầu dò cầm tay, thường được gọi là "stinger", đôi khi được sử dụng để kiểm tra nhanh hoặc ở những khu vực khó tiếp cận. Tiêu chuẩn này nghiêm cấm sử dụng phương pháp này cho bất kỳ công việc chẩn đoán nghiêm túc nào. Cơ thể con người là một bộ lọc thông thấp và bộ giảm chấn rất hiệu quả, và không thể giữ đầu dò với áp suất ổn định hoặc ở một góc vuông hoàn hảo. Do đó, phương pháp này được chứng minh là rất khó lặp lại và đáp ứng tần số của nó bị hạn chế nghiêm trọng, thường dưới 1.000 Hz. Mặc dù đầu dò có thể xác nhận sự hiện diện của rung động rất lớn, tần số thấp (như mất cân bằng nghiêm trọng), nhưng nó hoàn toàn không phù hợp để phân tích xu hướng đáng tin cậy hoặc phát hiện các lỗi tần số cao như lỗi ổ trục và bánh răng.
-
6. Chuẩn bị bề mặt và đi dây:
Phần cuối cùng này cung cấp lời khuyên thiết thực và quan trọng để đảm bảo chất lượng dữ liệu, bất kể phương pháp lắp đặt nào được sử dụng. Phần này nhấn mạnh rằng bề mặt lắp đặt phải được chuẩn bị đúng cách. Điều này bao gồm đảm bảo bề mặt càng phẳng và nhẵn càng tốt, và loại bỏ sơn, gỉ sét hoặc bụi bẩn để đảm bảo tiếp xúc trực tiếp giữa kim loại với kim loại (hoặc giữa kim loại với keo dán với kim loại). Đối với lắp đặt đinh tán, tiêu chuẩn này quy định cần gia công mặt điểm nếu bề mặt không hoàn toàn phẳng. Tiêu chuẩn cũng cung cấp hướng dẫn quan trọng về hệ thống cáp cảm biến. Tiêu chuẩn khuyến nghị rằng cáp phải được buộc chặt vào cấu trúc ở khoảng cách ngắn so với cảm biến. Điều này giúp giảm ứng suất cho đầu nối và quan trọng hơn là ngăn cáp chuyển động. Nếu cáp bị xoay trong quá trình đo, nó có thể tạo ra tín hiệu điện tần số thấp do hiệu ứng điện ma sát, có thể làm nhiễm bẩn tín hiệu rung động thực và dẫn đến dữ liệu sai.
Các khái niệm chính
- Đáp ứng tần số là chìa khóa: Chủ đề chính của tiêu chuẩn này là phương pháp lắp đặt hoạt động như một bộ lọc cơ học. Một giá đỡ kém (giống như nam châm) sẽ làm tăng khối lượng và giảm độ cứng, tạo ra bộ lọc thông thấp giúp loại bỏ rung động tần số cao trước khi nó kịp đến cảm biến.
- Sự cứng rắn là tối quan trọng: Để truyền chính xác rung động tần số cao, kết nối giữa cảm biến và máy phải càng cứng và nhẹ càng tốt. Đây là lý do tại sao phương pháp gắn trực tiếp bằng chốt lại vượt trội hơn tất cả các phương pháp khác.
- Sự đánh đổi giữa sự tiện lợi và độ chính xác: Tiêu chuẩn này nêu rõ sự đánh đổi trực tiếp. Giá đỡ từ tính rất tiện lợi cho việc thu thập dữ liệu theo tuyến đường, nhưng nhà phân tích phải chấp nhận rằng dải tần số khả dụng bị ảnh hưởng. Đối với phân tích ổ trục hoặc bánh răng tần số cao, giá đỡ dạng chốt hoặc dạng keo dán được ưu tiên hơn cả.
- Khả năng lặp lại: Việc tuân theo hướng dẫn của tiêu chuẩn, chẳng hạn như sử dụng miếng đệm lắp để đặt cảm biến lặp lại, là rất quan trọng để phân tích xu hướng tốt, vì nó đảm bảo rằng những thay đổi trong dữ liệu là do tình trạng của máy, chứ không phải do sự thay đổi trong kỹ thuật đo lường.