في هذه المقالة، نخبرك بالمزيد عن مقاييس التسارع IEPE ومقاييس التسارع المشحونة (المعروفة أيضًا باسم مقاييس التسارع) وكيفية استخدامها لقياسات الاهتزاز على الآلات الدوارة.
لقياس الاهتزازات، هناك طرق مختلفة لقياس الاهتزازات، وعادةً ما يتم ذلك عن طريق مستشعر كهرضغطية أو مقياس تسارع. مقياس التسارع هو جهاز استشعار يقوم بتحويل الاهتزازات الديناميكية لجسم مادي إلى جهد كهربائي. أجهزة قياس التسارع هي محولات طاقة كاملة التلامس يتم توصيلها مباشرةً بالعنصر الذي يتوقع حدوث اهتزاز فيه. وتشمل الأمثلة على ذلك المحامل الكروية وناقلات التروس. يمكن استخدام هذا الحساس متعدد الاستخدامات لقياسات الاهتزازات عالية ومنخفضة التردد. تتمثل مزايا مقياس التسارع في خطيته على نطاق تردد واسع ونطاقه الديناميكي الواسع.
كيف يعمل مقياس التسارع؟
تستخدم معظم مقاييس التسارع التأثير الكهروضغطي الكهربائي، مما يعني أن البلورة الموجودة في المستشعر تبعث جهدًا كهربائيًا تحت الضغط. يتم نقل تسارع المبيت إلى كتلة معايرة (كتلة زلزالية)، وبعد ذلك يتم ممارسة ضغط متناسب على البلورة الكهرضغطية. يولد الجهد الخارجي على البلورة مقاومة كهربائية ذات مقاومة عالية تتناسب مع القوة المطبقة، وبالتالي تتناسب مع التسارع.
كيف أختار مقياس التسارع المناسب؟
نظرًا لأن مقاييس التسارع متعددة الاستخدامات، فهي تأتي بأشكال وأحجام ونطاقات مختلفة وخصائص محددة أخرى. من خلال تكوين فكرة عن الإشارة المتوقع قياسها مع العوامل البيئية (مثل درجة الحرارة وحساسية الانفجار)، يمكن النظر في نماذج محددة. وبالطبع، يمكنك دائمًا الاتصال بنا للحصول على المشورة عند اختيار المستشعر المناسب، ولكننا سنشرح أدناه ما يجب مراعاته.
Vibration السعة
تحدد السعة القصوى، أو الحد الأقصى لمدى الاهتزاز الذي تقيسه، نطاق المستشعر المطلوب. عند قياس الاهتزاز باستخدام حساس لا يتطابق مع النطاق، يصبح الخرج إشارة غير موثوقة. عادةً ما تكون مقاييس التسارع المستخدمة لمراقبة الاهتزازات عالية التردد ذات حساسية وكتلة أقل.
الحساسية
الحساسية هي معلمة مهمة عند اختيار مقياس التسارع المناسب. الحساسية هي العلاقة بين الاهتزاز والجهد عند تردد مرجعي. يتم تحديد الحساسية الدقيقة عن طريق المعايرة وعادةً ما يتم إدراجها في شهادة المعايرة المقدمة مع الحساس. تعتمد الحساسية أيضًا على التردد (المتوقع). وفي النهاية، يلزم إجراء معايرة كاملة على نطاق التردد القابل للاستخدام بالكامل لتحديد كيفية ارتباط الحساسية بالتردد.
بشكل عام، يُستخدم مقياس التسارع ذو الحساسية المنخفضة لقياس الإشارات ذات السعة/التردد العالي، ويُستخدم مقياس التسارع ذو الحساسية العالية لقياس الإشارات ذات السعة/التردد المنخفض. هناك جانب آخر هو تردد الرنين الذاتي للمستشعر، ويمكن القول إن الحد الأقصى للتردد القابل للقياس يجب أن يكون دائمًا عاملًا أقل من تردد الرنين الذاتي للمستشعر بعامل اثنين.
عدد المحاور
من حيث اتجاه القياس، هناك نوعان من مقاييس التسارع. يقيس مقياس التسارع الأكثر شيوعًا الاهتزاز في اتجاه واحد. وغالبًا ما يستخدم هذا النوع لقياس مستويات الاهتزاز الميكانيكي في المنشآت والآلات. النوع الثاني هو مقياس التسارع ثلاثي المحاور. يمكن لمقياس التسارع هذا إنشاء تمثيل ثلاثي الأبعاد للتسارع.
الوزن
يجب أن يكون وزن مقاييس التسارع أقل بكثير من وزن الهيكل الذي تتم مراقبته. إذا زادت كتلة الجسم الذي تم توصيل مقياس التسارع به بشكل كبير بواسطة المستشعر، فقد يؤثر ذلك على خصائص الاهتزاز. يمكن أن يؤدي ذلك إلى بيانات قياس غير دقيقة. بشكل عام، يجب ألا تتجاوز كتلة مقياس التسارع 10% من وزن الجسم. يوجد حل محدد لكل تطبيق.
التركيب
هناك اعتبار آخر عند اختيار مقياس التسارع المناسب وهو كيفية تركيب المستشعر على السطح. هناك أربعة أنواع من خيارات التركيب:
- محمول باليد
- مغناطيسي
- مادة لاصقة
- التركيب اللولبي
التركيب بالبراغي هو أفضل طريقة إلى حد بعيد، ولكنه يتطلب حفر ثقب في الماكينة، وهو ما يتم فقط عند الحاجة إلى تركيب دائم. وبدلاً من ذلك، يمكن لصق المستشعر، على الرغم من أن هذا يوفر خاصية نقل أقل فعالية من التركيب بالبراغي.
طرق التركيب الأخرى مخصصة بشكل أساسي للتركيبات المؤقتة. تؤثر كل طريقة تركيب على مقياس التسارع بطريقة ما. بشكل عام، كلما كان التركيب "أكثر مرونة"، انخفض حد التردد القابل للقياس. تؤدي إضافة كتلة إلى مقياس التسارع، كما هو الحال في التركيب المغناطيسي، إلى خفض تردد الرنين، مما قد يؤثر على دقة وحدود نطاق التردد القابل للاستخدام لمقياس التسارع.
العوامل البيئية
عند اختيار مقياس التسارع، يجب مراعاة العوامل البيئية مثل درجة حرارة التشغيل القصوى والتعرض للمواد الكيميائية الضارة والرطوبة. يمكن استخدام معظم مقاييس التسارع في البيئات الخطرة بسبب بنيتها القوية والموثوقة. لمزيد من الحماية، يمكن تصنيع مقاييس التسارع الصناعية من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يجعلها مقاومة للتآكل والمواد الكيميائية.
مقياس تسارع الشحن مناسب لدرجات الحرارة القصوى. نظرًا لأن مقاييس التسارع هذه لا تحتوي على إلكترونيات مدمجة، فإن درجة حرارة التشغيل القصوى محدودة فقط بعنصر المستشعر والمواد المستخدمة في البناء. ومع ذلك، نظرًا لأن مقاييس التسارع هذه تفتقر إلى التكييف المدمج وتضخيم الإشارة، فهي حساسة للتداخل البيئي، مما يتطلب كابلات منخفضة الضوضاء. إذا كان هناك الكثير من الضوضاء البيئية، فيجب استخدام محول إشارة مضمن أو حساس IEPE مع مضخم إشارة مدمج.
يتم تحديد مواصفات الرطوبة حسب نوع مانع التسرب الذي يحتوي عليه مقياس التسارع. تصنع الأختام الشائعة من الزجاج أو الإيبوكسي. يمكن لمعظم هذه الأختام أن تتحمل مستويات الرطوبة العالية والتعرض لفترات طويلة للرطوبة الزائدة.
التكلفة
على الرغم من أن أسعار مقاييس التسارع في وضع الشحن ومقاييس التسارع IEPE متقاربة، إلا أن مقاييس التسارع IEPE أقل تكلفة بشكل كبير عند استخدامها في الأنظمة متعددة القنوات، حيث إنها لا تتطلب كابلات خاصة منخفضة الضوضاء ومضخمات شحن. وبالإضافة إلى ذلك، فإن مقاييس التسارع IPE أسهل في الاستخدام لأنها أسهل في الصيانة.
مسبار القرب مقابل أجهزة قياس التسارع
هناك نوع آخر من أجهزة الاستشعار المستخدمة لقياس اهتزازات الماكينة وهو المجس proximity ، أو مجس المسافة. على عكس أجهزة قياس التسارع، التي تقيس التسارع للكشف عن الاهتزاز، فإن مجسات proximity هي مجسات غير تلامسية تقيس المسافة إلى جسم ما. تُستخدم هذه المجسات بشكل أساسي لقياس اهتزازات العمود في الآلات الدوارة الكبيرة والثقيلة. التوربينات البخارية هي إحدى الماكينات النموذجية التي تُستخدم فيها مجسات proximity لقياس اهتزازات العمود. وينصب التركيز بشكل أساسي على قياس اهتزازات العمود داخل محمل المجلة. ونظرًا لتأثير التخميد الناتج عن طبقة الزيت التي يتم وضع العمود فيها والغلاف الثقيل، يمكن أن ترتفع اهتزازات العمود بشكل كبير دون زيادة اهتزازات المبيت بشكل كبير. لذلك، في مثل هذه الحالات، من الأفضل استخدام مجسات proximity التي تقيس حركة العمود مباشرةً. في كثير من الأحيان، يتم استخدام مزيج.
