پایش ارتعاش یکی از مؤثرترین روشهای نظارت بر سلامت تجهیزات دوّار در صنایع نیروگاهی، پتروشیمی و آبوفاضلاب است. انتخاب صحیح سطح پایش— از حفاظت ساده تا تحلیل پیشرفته — نقش تعیینکنندهای در کاهش توقفهای ناخواسته، تشخیص زودهنگام خرابی و حفظ پایداری عملکرد سامانههای دوّار دارد.
سطوح مختلف پایش ارتعاش با سنسورهای صنعتی YEKAN
1. حفاظت ساده (Protection Only)
در سادهترین سطح، استفاده از سوئیچ مکانیکی ارتعاش MS60 راهکاری اقتصادی برای حفاظت پایه تجهیزات بهشمار میرود. این تجهیز بدون نیاز به منبع تغذیه و مبتنی بر یک مکانیزم کاملاً مکانیکی عمل کرده و تنها در صورت عبور سطح ارتعاش از حد تنظیمشده، فرمان آلارم یا قطع صادر میکند. به دلیل محدودیت ذاتی در دقت، تکرارپذیری و عدم امکان ثبت داده، این نوع تجهیز برای تحلیل ارتعاش یا پایش روند کاربردی ندارد و صرفاً در سناریوهای حفاظتی ساده مورد استفاده قرار میگیرد.
2. پایش سطح کلی ارتعاش (Overall Vibration Monitoring)
در سطح بالاتر، استفاده از ترانسمیترهای ارتعاش با خروجی جریان mA 4–20 نظیر VT612 امکان پایش پیوسته سطح کلی ارتعاش (Overall RMS) را فراهم میکند. این نوع سنسورها مستقیماً به ورودی آنالوگ PLC یا DCS متصل شده و برای تعریف Alarm و Trip در سامانههای کنترلی به کار میروند.
با وجود مزایایی همچون مقاومت بالا در برابر نویز و ماهیت سیگنال خروجی جریاندار امکان انجام تحلیل فرکانسی، FFT یا تشخیص مکانیسمهای خرابی را فراهم نمیکند؛ ازاینرو کاربرد آنها به حوزهی حفاظت و مانیتورینگ سطح ارتعاش محدود است.
3. پایش وضعیت و تحلیل پیشرفته ارتعاش (Condition Monitoring and Advanced Vibration Analysis)
در کاربردهایی که تشخیص زودهنگام خرابی، تحلیل فرکانسی و شناسایی مکانیزمهای آسیب موردنیاز است، استفاده از شتابسنجهای صنعتی IEPE راهکار فنی و حرفهای محسوب میشود.
بخش اول – پایش ارتعاش موتور فن برج خنککننده (Vibration Monitoring of Cooling Tower Fan Motor)
در پایش ارتعاش موتور فن، زمانی که هدف تحلیل فرکانسی سیگنال و تشخیص زودهنگام خرابی یاتاقانهاست، انتخاب نوع سنسور اهمیت تعیینکنندهای دارد. با درنظرگرفتن شرایط محیطی و دامنه فرکانسی موردنیاز، شتابسنجهای صنعتی IEPE بهطور متداول برای این منظور بهکار گرفته میشوند، چرا که امکان ثبت سیگنال خام ارتعاش و انجام پردازشهای طیفی نظیر FFT را فراهم میکنند. در این کاربرد، نمونههای زیر از برند YEKAN قابل استفاده هستند:
• سنسور A210 با بدنه استیل ضدخوردگی 316، حساسیت mV/g 100 و مقاومت مکانیکی بالا، مناسب برای پایش بلندمدت در محیطهای صنعتی سخت
• سنسور A230 با طراحی کامپکت، بدنه استیل 304، حساسیت mV/g 100 و وزن سبکتر، مناسب برای نصب در فضاهای محدود و پایش ارتعاشات با دامنه پایین
در مراحل اولیه بروز خرابی، افزایش تدریجی دامنه ارتعاش در باندهای مشخص فرکانسی میتواند بیانگر آغاز آسیب در اجزای دوّار، بهویژه یاتاقانها و المانهای غلتشی باشد.
بخش دوم – پایش ارتعاش گیربکس فن (Fan Gearbox Vibration Monitoring)
در پایش وضعیت گیربکس فن برج خنککننده، نصب شتابسنج A210 در نقاط بحرانی مانند پوسته یاتاقانهای ورودی و خروجی گیربکس توصیه میشود. دامنه فرکانسی مناسب و پایداری عملکرد این سنسور، آن را برای تشخیص پدیدههایی نظیر سایش چرخدندهها و خرابی یاتاقان مناسب میسازد.
سیگنال خروجی شتابسنجهای IEPE از طریق کابلهای شیلددار به ماژول Signal Conditioner یا سامانه پایش وضعیت (CMS) ارسال میشود. این سیگنال پس از تقویت و تبدیل، برای تحلیل فرکانسی ارتعاش (FFT)، بررسی روند تغییرات و محاسبه شاخصهای خرابی پردازش میگردد. بعد از تعیین Alarm و Trip در نرمافزار CMS تعریف شده و در صورت عبور پارامترهای ارتعاش از این حدود، سیگنالهای هشدار و قطع (Alarm و Trip) بهصورت دیجیتال یا آنالوگ به PLC یا سامانه مانیتورینگ ارسال میشوند تا اقدامات حفاظتی لازم اجرا شود.
در این ساختار، نواحی بحرانی شامل:
• ورودی گیربکس با دور بالا (متصل به موتور)
• خروجی گیربکس با دور پایین (متصل به فن)
بهصورت همزمان پایش میشوند.
به طورکلی، در پایش فن و گیربکس برجهای خنککننده، سطح پایش باید متناسب با هدف بهرهبرداری انتخاب شود؛ بهطوریکه سوئیچها و ترانسمیترهای Overall برای حفاظت تجهیز کفایت میکنند، اما قادر به تشخیص مکانیزمهای خرابی نیستند. در مقابل، شتابسنجهای IEPE با فراهمکردن بستر تحلیل فرکانسی مبتنی بر FFT، ابزار اصلی پایش وضعیت واقعی تجهیزات دوّار بوده و امکان تشخیص زودهنگام خرابیهایی نظیر آسیب یاتاقانها و چرخدندهها را فراهم میکنند و مبنای تصمیمگیری آگاهانه در برنامهریزی تعمیرات محسوب میشوند.