لرصد ومراقبة الآلات الدوارة (المضخات، والمحركات، والمراوح، وعلب التروس)، من الطبيعي أن ترغب في استخدام أنظمة مراقبة الاهتزاز الموثوقة وعالية الجودة. في هذه المقالة، نناقش 11 نقطة رئيسية يجب مراعاتها عند اختيار مقياس التسارع المناسب للتطبيقات الصناعية.
#1 نطاق قياس التسارع
تستخدم معظم التطبيقات الصناعية نطاق قياس تسارع يبلغ 80g أو 50g.
- توفر مستشعرات 80g نطاق قياس ديناميكي أوسع.
- قد تقوم مستشعرات 50g بقص الإشارة، مما يؤدي إلى تحميل زائد على المستشعر إذا تجاوزت سعة الاهتزاز نطاق القياس. ويُشار إلى هذا القص باللغة الإنجليزية باسم «clipping».
#2 موثوقية إشارة القياس طوال عمر المستشعر
- يمكن أن يتأثر المستشعر بالعديد من العوامل الخارجية، مما يؤثر على دقته على المدى الطويل:
- يقلل التثبيت الكهروضغطي لبلورة PZT من انحراف الإشارة على مدى فترة طويلة (عدة سنوات).
- يحمي الختم المحكم (ويُفضل التحقق منه باختبارات تسرب الهيليوم) المكونات الداخلية من التلوث الخارجي والأكسدة.
- تحقق مما إذا كان المصنع يوفر بيانات الموثوقية، مثل متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF)، الذي يشير إلى متوسط الفترة الزمنية التي يعمل خلالها المستشعر دون حدوث عطل.
#3 درجة الحساسية والتسامح
عادةً ما يكون لمقاييس التسارع الصناعية نطاق تفاوت في الحساسية يتراوح بين 5% و20%. يوفر نطاق التفاوت البالغ 5% أعلى دقة وقابلية للتكرار، في حين يمكن استخدام نطاق تفاوت أوسع يتراوح بين 10% و20% عندما يمكن برمجة قيمة الحساسية الدقيقة في معدات جمع البيانات.
تعتبر التفاوتات المسموح بها في غاية الأهمية إذا كان جهاز جمع البيانات أو النظام عبر الإنترنت الخاص بك غير قادر على التعامل بفعالية مع التغيرات في الحساسية الخاصة بمقاييس التسارع الفردية. قد يُظهر اتجاه القياس انحرافات كبيرة عند تبديل أجهزة الاستشعار ذات التفاوت المسموح به البالغ 20%.
#4 التسارع مقابل السرعة
تكتشف مستشعرات التسارع والسرعة أنواعًا مختلفة من أعطال الماكينات:
- في معظم التطبيقات، تُستخدم مستشعرات السرعة لأن إشارة السرعة تُعد عمومًا أفضل مؤشر لرصد حالة الماكينة، وهي مناسبة لكل من الماكينات/المكونات ذات الدوران البطيء والسريع.
- يمكن تحويل الإشارة الصادرة عن مقياس التسارع إلى سرعة من خلال التكامل عند اختيار الحساسية والجودة المناسبتين.
- يُعد قياس التسارع أكثر ملاءمةً لمراقبة ترددات التروس والكشف المبكر عن مشكلات المحامل.
- يمكن تحويل الإشارة الصادرة عن مقياس التسارع إلى سرعة من خلال التكامل، مما يسمح بتسجيل كلا النوعين من القياسات باستخدام مستشعر واحد.
- بالنسبة لكلا الحلين، توجد خيارات متنوعة لإشارة الخرج: مخرج علوي أو جانبي، ومجموعة من مستويات الحساسية والتفاوتات المسموح بها، وتوصيلات كبلات مدمجة، وشهادات اعتماد للمناطق الخطرة.
#5 الشهادات الخاصة بالمناطق الخطرة
تتوفر مستشعرات الاهتزاز ( Vibration ) مع شهادات اعتماد تناسب تقريبًا أي نوع من المناطق الخطرة الموجودة في البيئات الصناعية (ATEX). عند اختيار مقياس التسارع، تأكد من أنه مناسب للمنطقة الصحيحة التي سيتم تركيبه فيها.
#6 تردد الرنين للمستشعر
قد تتسبب ترددات القياس القريبة من تردد الرنين للمستشعر في قراءات خاطئة. قد تتقطع الإشارة، مما يؤدي إلى ظهور إشارات شبحية منخفضة التردد. يجب أن تكون ترددات الرنين للمستشعر أعلى بحوالي ضعف أعلى تردد قياس متوقع.
#7 نطاق درجة الحرارة
حدد مسبقًا درجة الحرارة في الموقع الذي سيتم فيه تركيب مقياس التسارع. تؤثر درجة الحرارة المحيطة بشكل كبير على نوع مقياس التسارع المناسب للتطبيق.
- تقتصر مقياس التسارع الصناعي القياسي المزود بإلكترونيات مدمجة على 120 درجة مئوية.
- تسمح المكونات عالية الجودة لبعض أجهزة الاستشعار بالعمل عند درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية.
- تعمل مقياس التسارع الكهروإجهادي، الذي لا يحتوي على دوائر إلكترونية داخلية، عادةً حتى درجة حرارة تصل إلى 260 درجة مئوية.
- تتيح عناصر المستشعرات الخاصة المقاومة لدرجات الحرارة العالية التشغيل عند درجات حرارة تصل إلى 760 درجة مئوية، لكن هذه المستشعرات تتطلب أيضًا اعتبارات أخرى، مما يجعل من المهم تحقيق التوازن بين متطلبات درجة الحرارة وعوامل مثل التكلفة والمتانة.
#8 الكابلات
هناك العديد من الخيارات لتوصيل أسلاك مقياس التسارع، لذا من المهم مراعاة النقاط التالية:
- تعمل المداخل الخزفية/المعدنية على فصل مكونات المستشعر الداخلية عن الكابل لمنع دخول الرطوبة والتلوث إلى المستشعر.
- قد لا يؤدي اختبار المستشعرات فقط عند مستوى الضغط المحدد في المواصفات إلى اكتشاف أي كسر. بالنسبة للتطبيقات تحت الماء، يجب أيضًا اختبار المستشعرات عند مستويات ضغط متعددة لاكتشاف المشكلات.
- بالنسبة للتطبيقات تحت الماء العميقة، يجب استخدام كابل مزود بعزل يمنع التلف في حالة دخول الماء.
#9 – العزل والإسكان
يجب أن يحمي تصميم المستشعر والكابلات الإشارة من العوامل البيئية التي يمكن أن تؤثر على البيانات:
- من الضروري استخدام كابل مُدرع حيث يمتد التدريع حتى صندوق التوصيل (وليس فقط حتى المستشعر) لمنع حدوث حلقات أرضية وشحنات كهربائية ساكنة.
- يجب تصميم المستشعرات بحيث تتحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) حتى 20,000 فولت، ولكن هذه المواصفات لا تُدرج عادةً في أوراق البيانات ويجب طلبها من الشركة المصنعة.
- يمكن أن توفر وسادات التثبيت عزلًا (يصل إلى 1,500 فولت) في البيئات التي توجد فيها فروق جهد كهربائي عالية، أو تراكم شحنة كهربائية ساكنة عالية، أو ظروف تأريض غير مؤكدة.
#10 – نطاق القياس
تُستخدم مستشعرات 100 mV/g بشكل شائع لمراقبة المعدات الدوارة الصناعية، ولكن هناك استثناءات:
- مستشعرات 10 mV/g للتطبيقات ذات قوة الجاذبية العالية (g)، مثل التوربينات عالية السرعة أو مراقبة التوافقيات الثانية والثالثة لترددات التروس.
- مستشعرات 500 mV/g للتطبيقات منخفضة التردد، مثل مراقبة ريش توربينات الرياح أو الآلات التي تدور ببطء في أبراج التبريد.
#11 – الدعم الفني
نظرًا لعدد الاعتبارات المهمة عند اختيار مقياس التسارع، فإن الدعم الفني من الشركة المصنعة وفريق المبيعات المختص أمر بالغ الأهمية لاختيار مقياس التسارع المناسب لتطبيقك. يمكن لشركة Istec إرشادك عبر المجموعة الواسعة من مقياس التسارع ومساعدتك في اختيار المستشعر المناسب لمختلف التطبيقات الصناعية. كما يمكن لمتخصصينا، الذين يتمتعون بسنوات من الخبرة في قياسات الاهتزاز والمستشعرات، إجراء التثبيت أو دعمك في هذه العملية.
اقرأ أيضًا: 6 طرق لتركيب أجهزة قياس التسارع
