giám sát độ rung và nhiệt độ

giám sát độ rung và nhiệt độ

Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” Lời mở đầu Bảo dưỡng đã xuất hiện kể từ khi con người biết sử dụng các loại dụng cụ, đặc biệt là từ khi bánh xe được phát minh. Nhưng chỉ hơn mười lăm năm qua bảo dưỡng mới được coi trọng đúng mức khi có sự gia tăng khổng lồ về số lượng và chủng loại của các tài sản cố định như máy móc, hiết bị, nhà xưởng trong sản xuất công nghiệp. Ở bất kỳ nơi nào trên thế giới người ta đã tính trung bình rằng khoảng từ 4 đến 40 lần chi phí mua sắm sản phẩm và thiết bị để dùng để duy trì chúng vận hành đạt yêu cầu bằng các hoạt động bảo dưỡng phòng ngừa và phục hồi trong suốt tuổi đời của chúng. Theo tạp chí Control Magazine( October,1996) các nhà sản xuất trên toàn thế giới chi 69 tỉ USD cho bảo trì mỗi năm và con số này sẽ không ngừng gia tăng . Giám sát độ rung và nhiệt độ trong công nghiệp là một phương pháp đo lường được dùng để xác định, tiên đoán, và ngăn ngừa hư hỏng đối với máy móc có thiết bị xoay. Thực hiện giám sát độ rung và nhiệt độ của máy móc sẽ cải thiện được độ tin cậy của máy móc và dẫn đến hiệu quả máy móc cao hơn và giảm thiểu hư hỏng về điện hay cơ khí. Chương trình giám sát độ rung và nhiệt độ được dùng khắp nơi trên thế giới trong lĩnh vực công nghiệp để phát hiện lỗi trong máy, lên kế hoạch sửa chữa máy móc, và giữ cho máy móc chạy đúng chức năng, không hư hỏng trong thời gian lâu nhất. Nắm được tầm quan trọng của vấn đề nên chúng em đã tiến hành nghiên cứu “ Giám sát độ rung và nhiệt độ” thông qua những kiến thức đã học của môn bảo dưỡng công nghiêp và sự hướng dẫn của thầy. Do thời gian nghiên cứu và làm đồ án không dài và do kiến thức của em còn hạn hẹp nên không thể tránh khỏi những thiếu xót chúng em rất mong thầy thông cảm . Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy và các bạn. Chúng em xin chân thành cảm ơn. 1 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” 2 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” Chương I: Giám sát nhiệt độ. I. CÁC HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ TRONG CÔNG NGHIỆP. Nhiệt độ là tính chất vật lý của vật chất hay nói cách khác là thang đo nhiệt độ nóng và lạnh. Nhiệt độ hiện diện khắp nơi và trong nhiều lĩnh vực, trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt. Nhiệt độ trở nên là mối quan tâm hàng đầu cho các nhà thiết kế máy và nhiệt độ cũng trở thành mục tiêu của ngành điều khiển tự động. Giám sát nhiệt độ là một kỹ thuật không thể thiếu của giám sát tình trạng. đối với mỗi chi tiết , nhiệt độ thay đổi có thể là biểu hiện của những hư hỏng ban đầu. Nếu không được giám sát và hiệu chỉnh kịp thời thì đôi khi chỉ cần một hư hỏng nhỏ ban đầu. Nếu không được giám sát phát hiện và hiệu chỉnh kịp thời thì đôi khi chỉ cần một hư hỏng nhỏ của những chi tiết này cũng có thể làm một thiết bị hoặc cả hệ thống nhà máy ngừng hoạt động. Trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế, vấn đề giám sát nhiệt độ (đo, kiểm soát) là quá trình không thể thiếu được nhất là trong công nghiệp. Giám sát nhiệt độ trong công nghiệp luôn gắn liền với quy trình công nghệ sản xuất, việc giám sát nhiệt độ tốt quyết định rất nhiều đến chất lượng sản phẩm trong cách nghành công nghiệp, thực phẩm, xi măng,… Đo là phạm trù khoa học. Nó là quá trình xác định giá trị của một đại lượng bằng cách so sánh giá trị đó với giá trị chuẩn được gọi là đơn vị đo, để xác định chỉ số đo theo công thức: n= Trong đó : Q -là giá trị cần đo q -là giá trị đơn vị đo 3 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” n- là chỉ số đo Do vậy chỉ số đo n không chỉ phụ thuộc vào giá trị cần đo Q mà còn phụ thuộc vào giá trị đơn vị đo q . Trên thế giới đơn vị đo chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là hệ SI. Do bản chất của quá trình đo là xác định bản chất giá trị của một đại lượng.Tuy nhiên, bất cứ kết quả đo nào cũng chỉ là tương đối. Độ chính xác của phép đo được đánh giá thông qua giá trị được gọi là sai số đo. Nó là giá trị thể hiện sự sai lệch giữa giá trị đo được và giá trị chuẩn của đại lượng cần đo.Sai số đo thường có dưới hai dạng là :sai số tương đối và sai số tuyệt đối. Sai số tuyệt đối ∆n là hiệu số giữa giá trị thực N và giá trị đo được n của đại lượng cần đo được xác định theo công thức: ∆n = N- n (1.2) Sai số tương đối là tỷ số giữa giá trị sai số tuyệt đối ∆n so với giá trị thực N biểu diễn dưới dạng : (1.3) Giá trị sai số tương đối thường được biểu diễn dưới dạng tỉ số phần trăm: δ%=δn.100% (1.4) I. Các phương pháp giám sát nhiệt độ. Ngày nay có rất nhiều phương pháp giám sát nhiệt độ khác nhau tùy thuộc vào tình trạng của thiết bị cần giám sát như: đang đứng yên, đang chuyển động, khó tiếp xúc hay không thể tiếp xúc, mà từ đó sử dụng những phương pháp giám sát nhiệt độ thích hợp. Sau đây là một vài phương pháp cơ bản trong bảo dưỡng, bảo trì và trong sản xuất. 4 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” 1. Phương pháp giám sát trực tiếp. Phương pháp giám sát trực tiếp chủ yếu là các giác quan như: thị giác, xúc giác và khứu giác, để kiểm tra sơ bộ nên thường kém chính xác. Tuy nhiên trong một vài trường hợp phương pháp này là duy nhât. Ví dụ người thợ rèn không thể dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ vật nung vì làm như thế thường mất thời gian và kém hiệu quả. Mặt khác bằng thị giác người thợ rèn chỉ cần quan sát màu của vật nung là có thể biết vật nung đã đạt đến nhiệm vụ yêu cầu chưa. Khi nhiệt độ 60 o C, da người bắt đầu phảm ứng và đau. Nghĩa là giới hạn đau đối với nhiệt của con người là 60 o C . chính vì vậy xúc giác có thể giúp cho con người nhận biết nhiệt độ của chi tiết máy, hoặc thiết bị nhưng bị giới hạn, nghĩa là chỉ nhận biết được máy móc có vấn đề hay không mà thôi. Khứu giác cũng có thể giúp người vận hành máy phát hiện vấn đề,. Ví dụ mùi khét bất thường có thể là do hiện tượng quá nhiệt trong động cơ hay một trục trặc nào khác vì nhiệt độ tăng quá cao. 2. Phương pháp giám sát gián tiếp. Trong kỹ thuật giám sát nhiệt độ, phương pháp gián tiếp được áp dụng cho hầu hết các thiết bị, hay các hệ thống điều khiển quá trình. Có 2 phương pháp trong giám sát nhiệt độ gián tiếp: phương pháp tiếp xúc và phương pháp không tiếp xúc. a) Phương pháp tiếp xúc. Phương pháp tiếp xúc khá phổ biến trong giám sát nhiệt độ, Những thiết bị của phương pháp này hầu hết sử dụng khá đơn giản, cho kết quả chính xác và tin cậy. Có thể dùng nhiều loại cảm biến khác nhau để nối với dụng cụ đo tùy theo hình dáng tính chất của môi trường đo. Ví dụ như bộ cảm biên chuyên dùng cho ống trụ mặt phẳng, chuyển động tịnh tiến…. b) Phương pháp không tiếp xúc 5 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” Trong công nghiệp thì thường sử dụng phương pháp đo gián tiếp. Trong phương pháp này giá trị đại lượng cần đo không được so sánh trực tiếp với đơn vị đo mà chuyển sang dạng tín hiệu khác. Thiết bị thực hiện chức năng chuyển đổi này được gọi là là cảm biến đo (CBĐ).Tín hiệu ra của cảm biến đo được truyền đến thiết bị thứ cấp để gia công so sánh với tín hiệu đơn vị và xác định chỉ số đo n. Thiết bị thứ cấp thứ cấp thực hiện công đoạn này được gọi là thiết bị chỉ thị đo (CTĐ). Như vậy hệ thống đo công nghiệp tối thiểu gồm 2 thành phần CBĐ và CTĐ có sơ đồ được mô tả trong hình 1.1: Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống đo công nghiệp( yq – tín hiệu đơn vị đo) Phương pháp đo nhiệt độ không tiếp xúc tiến bộ nhất hiện nay là kỹ thuật sử dụng tia hồng ngoại mọi vật liệu đi qua điểm không tuyệt đối sẽ phát xạ một trường điện từ tùy theo nhiệt độ, được gọi là tia hồng ngoại. thiết bị dùng tia hồng ngoại sẽ rò tìm các tia hồng ngoại phát ra từ đối tượng và chuyển thành tín hiệu cần xử lý, như đưa ra nhiệt độ của thiết bị, thông báo mức cảnh báo về nhiệt độ của thiết bị…. Kỹ thuật tia hồng ngoại dùng để đo nhiệt độ mà không cần tiếp xúc với đối tượng. kỹ thuật đo này được ứng dụng rất hiệu quả trong công tác bảo trì thiết bị điện, dùng để đo nhiệt độ của các đối tượng di động, các đường ống hơi hay nồi hơi ở trên cao , những bộ phận có nhiệt độ cao trong trạm phát điện…. Bằng phương pháp này có thể đo được, hiển thị được tình trạng của thiết bị mà không cần phải ngừng máy. II. Các loại cảm biến nhiệt độ. 6 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” 1. Cảm biến tiếp xúc thuỷ ngân (nhiệt kế công tắc). - Cấu tạo: Trong đó: 1 - bầu thuỷ ngân 2 - cột cho thuỷ ngân dâng lên 3 - dây bạch kim 4 - gối vít vô tận và cầu nối tiếp điểm động 5 - trục vít vô tận 6 - bảng đặt nhiệt độ trên 7 - vỏ ngoài 8 - lõi sắt non 7 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” 9 - nam châm vĩnh cửu 10 - vít định vị nhiệt độ 11 - ổ cắm nhiệt kế 12 - gá nhựa lõi nhiệt kế 13 - êcu đặt t 0 c và có gắn tiếp điểm động 14 - bảng xem nhiệt độ dưới. Hoạt động của nhiệt kế công tắc: khi ta xoay nam châm vĩnh cửu 9 thì sắt non cũng chuyển động theo là cho êcu chỉ nhiệt độ cũng chạy trên trục vít, đồng thời thay đổi khoảng cách cặp tiếp điểm mà một má chính là sự lên xuống của thuỷ ngân, một má là dây bạc nhỏ cũng chuyển động lên xuống. khi thuỷ ngân dâng lên chạm dây bạc thì ở mạch ngoài đóng mạch cắt điện cho kháng đốt. bảng chỉ thị phía dưới là chỉ để chỉ nhiệt độ thật của tủ. 2. Cặp nhiệt điện. - Cấu Tạo: cặp nhiệt điện có cấu tạo gồm hai dây kim loại khác nhau được nối với nhau bởi hai mối hàn.suất điện động e phụ thuộc vào bản chất vật liệu làm các dây dẫn. 8 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” -Nguyên lí làm việc: cặp nhiệt điện là cảm biến đo nhiệt độ, chuyển tín hiệu nhiệt độ sang tín hiệu điện áp dựa trên hiện tượng nhiệt điện. hiện tượng này như sau: nếu lấy hai dây dẫn có bản chất kim loại khác nhau nối chặt lại với nhau ở hai đầu rồi đốt nóng một đầu thì trong vòng dây sẽ xuất hiện dòng điện. dòng điện này được gọi là dòng điện nhiệt. sự xuất hiện dòng nhiệt điện này có thể giải thích bằng hiện tượng khuếch tán điện tử tự do. ở đây tồn tại hai hiện tượng: hiện tượng khuếch tán điện tử tự do giữa hai dây dẫn tại điểm tiếp xúc và hiện tượng khuếch tán điện tử trong mỗi dây dẫn khi có sự chênh lệch nhiệt độ ở hai đầu dây. 3. Nhiệt kế điện trở. - Cấu tạo: nhiệt điện trở bán dẫn còn gọi là thermistor được chế tạo từ một số oxit bán dẫn đa tinh thể khác nhau như: mgo, mn2o3, nio …được trộn lẫn với nhau theo tỉ lệ thích hợp, sau đó được nén định dạng và được đốt ở nhiệt độ 10000 0 c. khi nhiệt độ tác động làm ảnh hưởng đến nồng độ điện tích tự do, dẫn đến nội trở thay đổi theo. lợi dụng tính chất này người ta đã chế tạo ra loại cảm biến này. - Nguyên lí làm việc: nhiệt kế điện trở là cảm biến đo nhiệt độ có thể sử dụng để đo nhiệt độ trong khoảng từ -260 đến 750 0 c. trong những trường hợp riêng có thể lên tới 1000 0 c. nguyên lí hoạt động của nhiệt kế điện trở dựa vào sự phụ thuộc điện trở của vật dẫn hay bán dẫn vào nhiệt độ của nó theo công thức: r t = f(r 0 ,t) (1.9) trong đó: r 0 : là điện trở ở 0 0 c rt : là điện trở ở t 0 c 4. Cảm biến nhiệt độ vi mạch điện tử. 9 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung” Đây là sự kết hợp của cảm biến nhiệt độ và các mạch điện tử tạo lên những vi mạch điện tử để làm cảm biến nhiệt độ. ưu điểm của các cảm biến loại này là có đặc tính tuyến tính và có độ nhạy rất lớn. nhược điểm là giới hạn đo không cao. III. Một số ứng dụng của giám sát nhiệt độ : 1. Đo nhiệt độ trục bằng tia hồng ngoại: Cảnh báo sớm sự cố toa xe Hệ thống thiết bị đo nhiệt độ trục toa xe bằng tia hồng ngoại (HKT) ngoài tính năng tự động nhận biết toa xe khách, toa xe hàng, loại trừ đầu máy, lưu trữ thông tin để theo dõi, quản lý toa xe còn có khả năng cảnh báo sớm nguy cơ toa xe sẽ bị xảy ra sự cố theo từng cấp độ để kịp thời có biện pháp xử lý, khắc phục, hạn chế tai nạn. Hệ thống thiết bị đo nhiệt độ trục toa xe bằng tia hồng ngoại (hệ thống HKT) là mạng máy tính thời gian thực được điều khiển từ xa. Hệ thống đo nhiệt độ trục toa xe bằng tia hồng ngoại gồm 2 phần: Trạm đo nhiệt độ trục toa xe ở ngoài trời (thiết bị đo nhiệt độ lắp đặt cạnh đường ray) và trung tâm giám sát, xử lý thông tin (đặt trong phòng). Hệ thống HKT là hệ thống thiết bị kiểm tra, đo động thái an toàn vận hành đoàn tàu. a) Cảnh báo sớm sự cố theo từng cấp độ Hệ thống thiết bị lắp đặt ngoài trời (đặt cạnh đường ray) gồm bộ cảm biến tín hiệu bánh xe (bằng thép từ), hộp đầu dò và card, đầu dò nhiệt độ, bộ cảm biến nhiệt độ, quạt gió Hệ thống ngoài trời có thể đo, cung cấp tức thời về nhiệt độ trục toa xe, nhiệt độ bánh xe của đoàn tàu đang vận hành khai thác. Hệ thống HKT ngoài trời sử dụng kỹ thuật xác định (đo) nhiệt độ bằng tia hồng ngoại để đo nhiệt độ ổ trục toa xe, bánh xe thông qua môi trường phi tiếp xúc (tận dụng luồng bức xạ hồng ngoại sinh ra từ bản thân vật thể theo nguyên lý năng lượng bức xạ tỷ lệ thuận với nhiệt độ của vật thể). Khi toa xe đang vận hành, hệ thống HKT sẽ thực hiện thu nhận tức thời nhiệt độ của mỗi ổ trục toa xe, nhiệt độ bánh xe. 10 [...]... ra bộ xử lý tín hiệu đầu đo nhiệt độ lắp bên ngoài cạnh tủ Lúc này tín hiệu sẽ được xử lý và được đưa ra ngõ ra tín hiệu và đưa về hộp đấu nối dây tín hiệu sau đó đưa về bộ trung tâm để xử lý 14 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Chương II: Độ rung I Độ rung và giám sát độ rung 1 Bản chất của rung động Độ rung của một đối tượng là một trạng thái chuyển động qua lại của đối tượng... đối với sản xuất Ngoài ra , kỹ thuật giám sát rung động sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị như : ổ trục, roto, … Và các chi tiết có chuyển động quay khác 15 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Trong kỹ thuật đo độ rung, người ta dùng 3 loại đại lượng rung: biên độ rung, tốc độ rung và gia tốc rung  Biên độ rung được tính = đơn vị đo chiều dài, và thường rất nhỏ, thường tính bằng... đo và phân tích rung động định kỳ liên tục có thể là nền tảng cho việc giám sát tình trạng của máy có chuyển động quay.Do đó mà hệ thống giám sát rung động cần cung cấp :  Đo mức gia tăng rung động để chỉ ra nhu cầu khẩn thiết cần quan tâm  (b) Đo tần số tại bất kỳ sự gia tăng nào xảy ra và cho phép chẩn đoán được vấn đề 22 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Do đó, giám sát rung. .. Sơ đồ: a) Tủ trung tâm giám sát ECA-GPIs4.1EL Thông số về quy mô: • Mỗi tủ trung tâm có khả năng quản lý 10 đầu đo nhiệt độ và 10 đèn báo sự cố tương ứng với các đầu đo nhiệt độ đó • Giải pháp giám sát nhiệt độ bao gồm 03 tủ trung tâm và 18 tủ lạnh 500 lít được bố trí trong các phòng khác nhau • Dải nhiệt độ Của các cảm biến từ -50 đến 85 ° C b) Cài đặt các thông số cho Tủ trung tâm giám sát: 13 Bảo... Hệ thống giám sát cảnh báo nhiệt độ cho các tủ lạnh chứa thuốc của Bênh Viện Giải pháp giám sát nhiệt độ được xây dựng trên cơ sở yêu cầu kỹ thuật của các tủ lạnh lưu trữ dược phẩm nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về các thông số như: ổn định nhiệt độ từ 2 – 8 °C, theo dõi và có cảnh báo trực tiếp bằng đèn báo và qua tin nhắn SMS và Email 12 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Sơ... trượt giữa bi và vòng ngoài ổ bi Hình 2: Phân tích phổ tần số rung động của một bánh răng 26 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Hình 3: Phổ tần số rung động đo được trên một ổ bi hỏng Ngày nay, để thuận lợi cho việc giám sát rung động, đa số các chi tiết tiêu chuẩn đều được kèm theo phổ tần số rung động mẫu do nhà sản xuất cung cấp 7 Phương pháp phân tích dạng rung động Phương pháp... quan tâm đến độ rung để kiểm tra tính ổn định máy Giám sát độ rung là một phần quan trọng trong kỹ thuật giám sát tình trạng thiết bị rung động mang tính dây chuyền Ta có thể nói rằng “sự rung động này chính là nguyên nhân dẫn đến sự rung động khác”.Chính vì vậy việc phát hiện và ngăn ngừa rung động là một công việc hết sức quan trọng và có ý nghĩa vô cùng to lớn trong công tác chẩn đoán và ngừa phòng... cường độ và pha rung động trên biểu đồ Bode Trong quá trình mở hoặc tắc máy, các giá trị rung động được ghi lại dưới dạng biểu đồ Bode, nhờ một bộ thu tốc độ cao và bộ phân tích theo thời gian Hình 6 là một ví dụ về biểu đồ Bode dùng để xác vận tốc tới hạn hay hiện tượng cộng hưởng 28 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Hình 7: Biểu đồ thác nước hay địa tầng Nếu biên độ rung động... Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Hình 9c,d Cho thấy nguyên nhân có thể là do không đồng trục Hình 9e Cho thấy xoáy dầu, xảy ra khi tần số rung động thấp hơn 1/2 tần số của vận tốc trục Hình 9f Cho thấy nguyên nhân có thể là do cọ xát III Một số ứng dụng của giám sát độ rung 1 Cảm ứng độ rung công nghiệp Việc phân tích độ rung của máy yêu cầu sự đo lường và phân tích các máy có... Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung xe sau đó chuyển các dữ liệu đã thu thập được về trung tâm giám sát xử lý (đặt trong phòng) Căn cứ các dữ liệu được trạm HKT cung cấp; trung tâm giám sát, xử lý sẽ phân tích các thông tin, dữ liệu; đồng thời có các cảnh báo (bằng ánh sáng và âm thanh) khi thấy có nguy cơ tiềm ẩn sự cố toa xe theo từng cấp độ và đề xuất cấp độ (mức) xử lý, đảm bảo . công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Chương II: Độ rung I. Độ rung và giám sát độ rung. 1. Bản chất của rung động. Độ rung của một đối tượng là một trạng thái chuyển động qua lại của đối. thầy và các bạn. Chúng em xin chân thành cảm ơn. 1 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung 2 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung Chương I: Giám sát nhiệt độ. I pháp giám sát nhiệt độ thích hợp. Sau đây là một vài phương pháp cơ bản trong bảo dưỡng, bảo trì và trong sản xuất. 4 Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung 1. Phương pháp giám sát