Rung động là kẻ thù thầm lặng của thiết bị đo lường. Nhà máy có máy nghiền, máy nén, máy bơm công suất lớn hoặc động cơ diesel luôn tạo ra rung động lan truyền khắp kết cấu và đường ống. Đồng hồ đo lắp trong môi trường này chịu tác động liên tục. Kim đồng hồ dao động. Tín hiệu điện tử nhiễu loạn. Kết quả đo không ổn định. Lâu dài, rung động phá hủy cơ cấu bên trong thiết bị đo. Hiểu đúng vấn đề giúp chọn đúng thiết bị và lắp đặt đúng cách để đo lường chính xác dù môi trường rung mạnh.
Rung Động Ảnh Hưởng Đến Đồng Hồ Đo Như Thế Nào?
Rung động tác động lên thiết bị đo theo nhiều cách khác nhau tùy loại đồng hồ.
Với đồng hồ cơ học như đồng hồ áp suất Bourdon tube, rung động làm kim chỉ thị dao động liên tục. Không đọc được chỉ số chính xác. Rung động còn làm mỏi cơ cấu truyền động bên trong. Bánh răng nhỏ, trục quay và lò xo Bourdon bị mỏi dần. Nứt vỡ sau vài tháng vận hành trong khi đồng hồ cùng loại ở môi trường không rung có thể dùng nhiều năm.
Với cảm biến điện tử, rung động tạo ra tín hiệu nhiễu chồng lên tín hiệu đo thực. Bộ xử lý khó phân biệt đâu là tín hiệu thực và đâu là nhiễu rung. Kết quả là chỉ số nhảy số liên tục hoặc sai lệch theo chu kỳ rung.
Với đồng hồ lưu lượng, đặc biệt loại turbine và oval gear có chi tiết chuyển động cơ học, rung động làm tăng tốc độ mài mòn ổ trục. Tuổi thọ giảm đáng kể so với điều kiện vận hành bình thường.
Với kết nối điện và đầu nối cáp, rung động làm lỏng dần các mối nối. Tiếp xúc điện kém tạo ra tín hiệu gián đoạn hoặc sai lệch.
Các Nguồn Rung Động Phổ Biến Trong Công Nghiệp
Máy nén pittong tạo ra rung động mạnh và theo chu kỳ rõ ràng. Mỗi hành trình pittong tạo ra một xung rung. Thiết bị đo lắp gần máy nén pittong chịu xung rung liên tục với tần số tương ứng tốc độ máy.
Máy bơm ly tâm tạo ra rung động tần số cao hơn máy nén pittong nhưng biên độ thường nhỏ hơn. Rung động tăng mạnh khi bơm vận hành xa điểm làm việc tối ưu hoặc khi có hiện tượng xâm thực.
Máy nghiền và máy đập trong khai thác khoáng sản tạo ra rung động biên độ rất lớn và không theo chu kỳ đều đặn. Đây là môi trường khắc nghiệt nhất cho thiết bị đo lường.
Động cơ diesel và máy phát điện tạo ra rung động tần số thấp nhưng biên độ đáng kể. Thiết bị đo lắp trực tiếp trên khung máy chịu tác động mạnh nhất.
Đường ống vận chuyển lưu chất ở tốc độ cao hoặc có hiện tượng búa nước cũng truyền rung động đến thiết bị đo lắp trực tiếp trên ống.
Chọn Đồng Hồ Đo Phù Hợp Với Môi Trường Rung
Đồng Hồ Áp Suất Chống Rung
Đồng hồ áp suất thông thường không thể dùng trong môi trường rung mạnh. Cần chọn loại đồng hồ áp suất chống rung, tức là filled type, có bên trong được lấp đầy bằng glycerin hoặc silicon oil.
Chất lỏng lấp đầy hấp thụ rung động truyền vào từ bên ngoài. Kim đồng hồ được giữ ổn định hơn nhiều so với đồng hồ không có chất lỏng. Đọc chỉ số dễ dàng và chính xác hơn. Các chi tiết cơ khí bên trong cũng được bảo vệ khỏi rung động nhờ lớp đệm chất lỏng.
Glycerin phổ biến hơn vì chi phí thấp nhưng đặc lại ở nhiệt độ thấp. Silicon oil đắt hơn nhưng duy trì độ nhớt tốt trong dải nhiệt độ rộng hơn. Chọn loại phù hợp với nhiệt độ môi trường lắp đặt.
Cảm Biến Áp Suất Điện Tử
Cảm biến áp suất điện tử có thể tích hợp bộ lọc số để loại bỏ nhiễu rung. Bộ lọc này chỉ cho qua tín hiệu thay đổi chậm theo áp suất thực. Lọc bỏ các thay đổi nhanh do rung động gây ra.
Cần chọn cảm biến có tiêu chuẩn chịu rung theo IEC 60068-2-6 hoặc tương đương. Tiêu chuẩn này quy định mức rung động mà cảm biến phải chịu được mà không hỏng và không sai số quá mức.
Cảm biến áp suất loại flush diaphragm, tức là màng cảm biến phẳng không có khoang chứa, ít nhạy cảm với rung động hơn loại có khoang chứa vì không có khối lượng lưu chất dao động bên trong.
Đồng Hồ Lưu Lượng Không Có Chi Tiết Chuyển Động
Trong môi trường rung mạnh, ưu tiên chọn đồng hồ lưu lượng không có chi tiết chuyển động cơ học bên trong. Đồng hồ điện từ, đồng hồ siêu âm và đồng hồ vortex không có bánh răng hay turbine quay. Không có chi tiết cơ học nào bị mài mòn do rung động.
Đồng hồ vortex cần lưu ý đặc biệt vì nguyên lý hoạt động dựa trên phát hiện xoáy dòng chảy. Rung động bên ngoài có thể tạo ra tín hiệu giả tương tự tín hiệu xoáy. Cần chọn đồng hồ vortex có cơ chế lọc rung động tích hợp hoặc bổ sung bộ lọc rung bên ngoài.
Đồng hồ Coriolis chịu rung động tốt hơn nhiều so với tưởng tượng. Thiết kế ống đôi rung động đối nghịch nhau giúp triệt tiêu ảnh hưởng của rung động bên ngoài. Đây là lựa chọn tốt cho ứng dụng cần đo chính xác trong môi trường rung mạnh dù chi phí cao hơn.
Nhiệt Kế Và Cảm Biến Nhiệt Độ
Thermocouple và RTD là cảm biến điện không có chi tiết cơ học. Bản thân cảm biến ít bị ảnh hưởng bởi rung động.
Vấn đề thường gặp là thermowell bị rung cộng hưởng. Khi tần số rung động bên ngoài trùng với tần số cộng hưởng tự nhiên của thermowell, biên độ rung của thermowell tăng đột ngột. Thermowell có thể bị gãy tại điểm nối với ống trong thời gian ngắn.
Cần tính toán tần số cộng hưởng của thermowell theo chiều dài, đường kính và vật liệu. Đảm bảo tần số cộng hưởng cách xa tần số rung động của môi trường. Với môi trường rung mạnh nên chọn thermowell ngắn hơn hoặc đường kính lớn hơn để tăng tần số cộng hưởng tự nhiên.
Phương Pháp Lắp Đặt Giảm Ảnh Hưởng Rung Động
Dùng Khớp Nối Mềm
Lắp khớp nối mềm giữa đường ống chính và điểm lắp thiết bị đo. Khớp nối mềm bằng cao su hoặc ống mềm kim loại hấp thụ rung động truyền từ ống vào thiết bị đo. Đây là giải pháp đơn giản nhất và hiệu quả nhất cho hầu hết trường hợp.
Với đồng hồ áp suất, lắp thêm snubber tức là thiết bị giảm xung trước đồng hồ. Snubber có lỗ nhỏ hoặc vật liệu xốp làm chậm sự thay đổi áp suất truyền vào đồng hồ. Cắt bỏ các xung áp suất tần số cao do rung động tạo ra.
Lắp Thiết Bị Đo Trên Giá Đỡ Riêng
Thay vì lắp thiết bị đo trực tiếp lên ống hoặc thiết bị rung, lắp trên giá đỡ riêng được cố định vào kết cấu ít rung hơn. Dùng ống dẫn áp mềm hoặc cáp tín hiệu nối từ điểm đo đến thiết bị đo trên giá đỡ.
Giải pháp này thêm chi phí nhưng bảo vệ thiết bị đo rất hiệu quả. Đặc biệt phù hợp với các thiết bị đo điện tử nhạy cảm và đắt tiền.
Dùng Đệm Chống Rung
Lắp đệm cao su chống rung giữa thiết bị đo và điểm lắp đặt. Đệm hấp thụ rung động cơ học trước khi truyền đến thiết bị đo. Giải pháp này đơn giản và chi phí thấp. Hiệu quả phụ thuộc vào đặc tính của đệm và tần số rung động.
Cần chọn đệm có tần số cộng hưởng thấp hơn tần số rung động cần cách ly. Đệm quá cứng không hấp thụ được rung. Đệm quá mềm có thể làm thiết bị đo dao động quá mức.
Bảo Vệ Kết Nối Điện
Dùng cáp có độ linh hoạt cao cho kết nối điện đến thiết bị đo trong môi trường rung. Tránh dùng cáp cứng dễ gãy tại điểm uốn do rung động.
Kẹp cáp đúng khoảng cách để cáp không rung tự do. Nhưng không kẹp quá chặt làm cáp không thể hấp thụ rung động. Để lại vòng cáp đủ để hấp thụ rung mà không kéo căng đầu nối.
Kiểm tra và siết lại các đầu nối định kỳ. Rung động làm lỏng đầu nối theo thời gian ngay cả khi ban đầu đã siết chặt đúng cách.
Bảo Trì Thiết Bị Đo Trong Môi Trường Rung Mạnh
Kiểm tra trực quan định kỳ ngắn hơn so với môi trường bình thường. Tháng một lần thay vì ba tháng một lần. Tìm dấu hiệu rò rỉ chất lỏng từ đồng hồ áp suất filled type. Kiểm tra đầu nối cáp có bị lỏng không. Quan sát xem có vết nứt hoặc biến dạng bất thường trên thân thiết bị không.
Hiệu chuẩn định kỳ quan trọng hơn trong môi trường rung. Rung động có thể làm trôi điểm zero của cảm biến theo thời gian. Hiệu chuẩn phát hiện sớm sai lệch trước khi ảnh hưởng đến chất lượng vận hành.
Thay thế dự phòng theo lịch. Không chờ đến khi thiết bị hỏng hẳn mới thay trong môi trường rung mạnh vì tuổi thọ ngắn hơn đáng kể so với thông số nhà sản xuất ở điều kiện bình thường.
Kết Luận
Môi trường rung mạnh đặt ra thách thức lớn cho thiết bị đo lường. Rung động phá hủy cơ cấu cơ học, gây nhiễu tín hiệu điện tử và làm lỏng kết nối theo thời gian. Giải pháp nằm ở ba hướng chính. Chọn thiết bị đo được thiết kế để chịu rung. Lắp đặt đúng cách để cách ly rung động. Bảo trì định kỳ phù hợp với điều kiện thực tế. Thực hiện đúng cả ba hướng này giúp đồng hồ đo hoạt động chính xác và bền lâu ngay cả trong môi trường rung mạnh nhất.
Xem thêm sản phẩm TẠI ĐÂY
FACEBOOK:https://web.facebook.com/Công Ty Tnhh Đầu Tư Và Thiết Bị Công Nghiệp ADM
Mọi nhu cầu tư vần hay báo giá sản phẩm liên hệ qua:
Điện thoại:0965.595.039
GMAIL: Vattunhamay01@gmail.com