تطبيق مستشعرات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة في الكشف عن اهتزازات المعدات الصناعية
أصبح رصد اهتزازات المعدات الصناعية عنصرًا أساسيًا في الصيانة التنبؤية. إذ تعكس التغيرات في إشارات الاهتزاز أعطالًا محتملة مثل تآكل المحامل، واختلال تعشيق التروس، وعدم توازن الدوار. وبفضل مزاياها من حيث صغر الحجم، والحساسية العالية، والتكلفة المنخفضة، تحل مستشعرات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) تدريجيًا محل المستشعرات الكهروإجهادية التقليدية، لتصبح التقنية السائدة في رصد الاهتزازات. فيما يلي عرض لأهم تطبيقات وخصائص مستشعرات MEMS في رصد اهتزازات المعدات الصناعية.
(1) مراقبة الآلات الدوارة في المعدات الصناعية
بالنسبة للمعدات الصناعية مثل المحركات والمضخات والمراوح والضواغط وعلب التروس والمولدات والتوربينات، تستطيع مستشعرات الاهتزاز بتقنية MEMS رصد الاهتزازات الناتجة عن التوزيع غير المتساوي للكتلة في المكونات الدوارة، بالإضافة إلى الاهتزازات الناتجة عن عدم محاذاة محاور الأعمدة عند نقاط التوصيل (بما في ذلك عدم المحاذاة المتوازية والزاوية). أما بالنسبة لأعطال المحامل، فترصد مستشعرات الاهتزاز بتقنية MEMS التلف المبكر في محامل التدحرج أو الانزلاق (مثل التنقر والتقشر والتشققات والتآكل).
(2) مراقبة الحالة والصيانة التنبؤية
تتميز مستشعرات الاهتزاز بتقنية MEMS بصغر حجمها وانخفاض استهلاكها للطاقة، مما يجعلها مثالية للتركيب على المعدات الحيوية لجمع بيانات الاهتزاز بشكل مستمر ومراقبة الحالة عبر الإنترنت. ومن خلال تحليل تغيرات الاتجاه، والخصائص الطيفية (مثل ترددات خصائص الأعطال)، وتحليل الغلاف، وغيرها من خصائص إشارات الاهتزاز، يمكن توفير إنذار مبكر بأعطال المعدات.
(3) الكشف عن الصدمات والأحداث العابرة
تتمتع مقاييس التسارع MEMS بخصائص استجابة واسعة النطاق (استجابة التيار المستمر) ويمكنها اكتشاف أحداث مثل الصدمات والاصطدام والاهتزازات العابرة الناتجة عن فتح وإغلاق الصمامات، والتي قد تتسبب في تلف المعدات أو تشير إلى مشاكل محتملة.
يُعدّ انخفاض تكلفة مستشعرات MEMS العاملَ الأهمّ الذي يدفع إلى نشرها على نطاق واسع. فسعرها أقل بكثير من مستشعرات الاهتزاز الصناعية التقليدية، مما يجعل من الممكن اقتصاديًا نشر عدد كبير من المستشعرات على جهاز واحد أو نقاط قياس متعددة. كما أن استهلاكها المنخفض للغاية للطاقة يجعلها مناسبة جدًا لتطبيقات شبكات الاستشعار اللاسلكية التي تعمل بالبطاريات، مما يتيح تشغيلها لفترات طويلة دون الحاجة إلى صيانة. تتميز مستشعرات MEMS بصغر حجمها وخفة وزنها، مع تأثير ضئيل جدًا للحمل (تأثير الكتلة) على الجسم المقاس. كما أنها تتميز بمرونة في طرق التركيب، مثل التوصيل والمغناطيس، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للأجهزة الصغيرة أو في البيئات ذات المساحة المحدودة.
يُعدّ محدودية استجابة مستشعرات MEMS للترددات العالية العائق الرئيسي أمام استخدامها في مجال كشف الاهتزازات. تغطي المستشعرات الكهروإجهادية التقليدية بسهولة نطاق تردد يصل إلى 10 كيلوهرتز أو حتى أعلى (مثل 40 كيلوهرتز)، بينما تحقق مستشعرات MEMS الصناعية استجابة ثابتة في نطاق 3-10 كيلوهرتز. يُضعف هذا من قدرتها على الكشف المبكر عن الأعطال في المحامل فائقة السرعة (التي قد يكون تردد عطلها المميز مرتفعًا) أو مكونات تعشيق التروس عالية التردد، ويتطلب اختيارًا دقيقًا لنماذج المستشعرات بناءً على نطاق التردد المميز للمعدات المختبرة. إضافةً إلى ذلك، تعمل مستشعرات MEMS القياسية، سواءً الاستهلاكية أو الصناعية، عادةً في درجات حرارة تتراوح بين -40 درجة مئوية و+85 درجة مئوية أو +105 درجة مئوية. في بعض البيئات الصناعية (مثل بالقرب من المحركات والتوربينات)، قد يلزم استخدام مستشعرات MEMS متخصصة تتحمل درجات حرارة عالية (تصل إلى +125 درجة مئوية أو أعلى) أو اتخاذ تدابير عزل. تتميز المستشعرات الكهروإجهادية عادةً بنطاق أوسع لاختيار درجة الحرارة.
تم تصميم مستشعر الاهتزاز MEMS ACM-1000، من إنتاج شركة Micro-Magic Inc، وفقًا للمعايير الصناعية، ويستخدم تقنية الترشيح الرقمي لتقليل ضوضاء القياس وتحسين دقته بشكل فعال. وهو مناسب للعديد من المجالات، مثل اختبار الاهتزاز، واختبار الصدم، واختبار الصدمات، وغيرها.
يُمكن لجهاز ACM-1000 إخراج بيانات سرعة الاهتزاز ثلاثي المحاور، وزاويته، وسعته (إزاحته)، وتردده، ودرجة حرارته مباشرةً، وتحديد ما إذا كان الجسم المقاس (مثل الجسور، والمراوح، وقياس اهتزاز محامل الآلات الدوارة ومراقبتها في الوقت الفعلي) متضررًا، مما يُسهّل على المستخدمين تحليل البيانات. على سبيل المثال، يُمكن الكشف مُسبقًا عن أعطال الآلات الناتجة عن أعطال نظام العمود (تآكل الشفرات، وعدم التوازن الديناميكي، وسوء المحاذاة)، وأعطال المحامل (تلف المحامل، وسوء التشحيم، واصطدام المحامل، وارتخاء المحامل)، وأعطال ناقل الحركة (تآكل التروس، وتآكل الأحزمة، وتآكل الوصلات، وتآكل التروس وتقشرها)، وغيرها، وذلك بواسطة مستشعرات الاهتزاز لإصدار إنذارات، ومنع استمرار عمل الآلة في ظل ظروف غير مواتية وتجنب حدوث أضرار.
مؤشرات أداء ACM-1000
المعلمة | غرض | ACM-1000 |
محور القياس |
| X、Y、Z（خياري） |
دقة | سرعة الاهتزاز | 1 مم/ثانية |
زاوية الاهتزاز | 0.001 درجة/ثانية | |
سعة الاهتزاز | 0.001 مم | |
تردد الاهتزاز | 1 هرتز | |
تعويض درجة الحرارة | -40 ~ +85 درجة مئوية | |
يتراوح | سرعة الاهتزاز（0-50 مم/ثانية），زاوية الاهتزاز（0 ~ 180 درجة） | |
سعة الاهتزاز（إزاحة 30 مم），تردد الاهتزاز（1~100 هرتز） | ||
عرض النطاق الترددي（3 ديسيبل） | 500 هرتز | |
بالإضافة إلى ذلك، أطلقت شركة مايكرو-ماجيك سلسلة منتجات مقياس التسارع عالي الدقة ACM-100 وACM-200 وACM-300، المصممة لتناسب سيناريوهات تطبيقية مختلفة، وهي مناسبة لمجالات صناعية متعددة مثل اختبار الاهتزاز، واختبار الصدمات، ومراقبة الإجهاد، والتنبؤ به. تتيح هذه المنتجات للعملاء إمكانية التكوين المرن وفقًا لسيناريوهات التطبيق المختلفة.
تُحدث مستشعرات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) ثورةً في مجال الكشف عن اهتزازات المعدات الصناعية بفضل مزاياها التنافسية من حيث التكلفة، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وصغر حجمها، وسهولة دمجها رقميًا. فهي تُقلل بشكل كبير من عتبة مراقبة الحالة والصيانة التنبؤية، مما يُتيح المراقبة المستمرة لمجموعة أوسع من الأجهزة ونقاط قياس أكثر، لا سيما في تحليل الاهتزازات في نطاق الترددات المتوسطة والمنخفضة (مثل عدم التوازن، وعدم المحاذاة، والتلف المبكر للمحامل، والارتخاء، وما إلى ذلك) وإنشاء شبكات مراقبة لاسلكية واسعة النطاق.
Xml سياسة الخصوصية المدونة خريطة الموقع
حقوق النشر
@ شركة مايكرو ماجيك كل الحقوق محفوظة.
دعم الشبكة
بالعربية
