Hệ thống giám sát rung động giúp theo dõi tình trạng cơ khí của động cơ, máy bơm, quạt, máy nén và các thiết bị quay khác. Thông qua dữ liệu rung được thu thập theo thời gian, đội ngũ bảo trì có thể nhận biết dấu hiệu bất thường, lên kế hoạch kiểm tra và hạn chế nguy cơ dừng máy ngoài dự kiến. Đây là cơ sở quan trọng để theo dõi xu hướng, thiết lập cảnh báo và triển khai bảo trì dựa trên tình trạng thực tế của thiết bị.

HỆ THỐNG GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG LÀ GÌ?

Hệ thống giám sát rung động sử dụng cảm biến để đo dao động cơ học của máy, chuyển đổi thành tín hiệu và đưa dữ liệu về bộ điều khiển hoặc phần mềm giám sát. Tùy cấu hình, dữ liệu có thể được hiển thị, lưu trữ, so sánh với ngưỡng cài đặt và phát cảnh báo khi xuất hiện dấu hiệu bất thường.

Một hệ thống cơ bản thường kết nối cảm biến rung với PLC hoặc bộ giám sát chuyên dụng. Ở quy mô lớn hơn, dữ liệu có thể được tích hợp vào SCADA, hệ thống quản lý tòa nhà hoặc nền tảng IoT để theo dõi tập trung và truy cập từ xa.

Điểm khác biệt chính giữa giám sát liên tục và đo rung định kỳ là khả năng theo dõi diễn biến giữa các lần kiểm tra. Dữ liệu theo thời gian giúp kỹ thuật viên nhận biết mức rung đang ổn định, tăng dần hay thay đổi đột ngột, từ đó xác định thời điểm cần kiểm tra kỹ hơn.

VÌ SAO CẦN GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG MÁY MÓC?

Rung động là hiện tượng bình thường ở thiết bị quay. Tuy nhiên, khi mức rung hoặc đặc điểm tần số thay đổi so với trạng thái vận hành bình thường, đó có thể là dấu hiệu của vấn đề cơ khí hoặc điều kiện vận hành bất thường.

Các nguyên nhân thường gặp gồm mất cân bằng rotor, lệch trục, lỏng chân đế, hư hỏng ổ trục, mòn bánh răng hoặc cộng hưởng kết cấu. Với máy bơm, rung cũng có thể liên quan đến xâm thực hoặc điều kiện vận hành không phù hợp. 

Hệ thống giám sát rung động hỗ trợ đội ngũ bảo trì trả lời ba câu hỏi quan trọng:

• Mức rung hiện tại có khác với trạng thái bình thường của máy không?
• Mức rung thay đổi như thế nào theo thời gian và tải vận hành?
• Có cần kiểm tra bổ sung để xác định nguyên nhân bất thường hay không?

Hệ thống giúp cung cấp dữ liệu để ưu tiên kiểm tra và lập kế hoạch bảo trì có cơ sở hơn. 

Xem thêm: Cảm biến độ rung động cơ và nguyên lý hoạt động

LỢI ÍCH THỰC TẾ CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG

Phát hiện sớm dấu hiệu bất thường

Khi ổ trục, khớp nối hoặc bộ phận quay bắt đầu xuống cấp, tín hiệu rung có thể thay đổi trước khi thiết bị ngừng hoạt động. Phát hiện sớm giúp kỹ thuật viên kiểm tra nguyên nhân và xử lý phù hợp, hạn chế nguy cơ hư hỏng lan sang các bộ phận khác.

Giảm thời gian dừng máy ngoài kế hoạch

Dữ liệu rung theo thời gian giúp đội ngũ bảo trì đánh giá mức độ ưu tiên giữa các thiết bị, chuẩn bị nhân lực và vật tư trước khi dừng máy. Điều này hữu ích với các dây chuyền vì việc dừng một thiết bị có thể ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình sản xuất.

Theo dõi và đánh giá hiệu quả bảo trì từ xa

Dữ liệu rung được lưu trữ và theo dõi qua SCADA hoặc nền tảng IoT, cho phép kỹ thuật viên giám sát tình trạng thiết bị từ xa và so sánh mức rung trước, sau khi bảo trì như cân bằng rotor, căn chỉnh trục hoặc thay ổ trục. Qua đó, doanh nghiệp có thể đánh giá hiệu quả xử lý và theo dõi tình trạng máy móc thuận tiện hơn.

CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG

Tùy quy mô và mức độ quan trọng của máy móc, hệ thống có thể gồm cảm biến, bộ thu thập dữ liệu hoặc PLC, giao diện giám sát và nền tảng lưu trữ, phân tích.

1. Cảm biến rung

Cảm biến được lắp tại vị trí đo phù hợp trên máy, thường là gần ổ trục hoặc điểm cần theo dõi. Thiết bị chuyển dao động cơ học thành tín hiệu để hệ thống tiếp nhận và xử lý.

Ba nhóm cảm biến phổ biến gồm:

• Cảm biến vận tốc rung: Đo vận tốc dao động, thường được biểu diễn bằng mm/s RMS. Loại này thường được dùng để theo dõi mức rung tổng thể của nhiều loại máy quay.
• Cảm biến gia tốc rung: Đo gia tốc dao động, có thể phù hợp hơn khi cần thu thập tín hiệu ở dải tần cao và phân tích các dấu hiệu liên quan đến ổ trục hoặc bánh răng.
• Cảm biến dịch chuyển: Đo chuyển động tương đối của trục, thường dùng trên máy lớn có ổ trượt và hệ thống đo chuyên dụng.

Việc lựa chọn phụ thuộc vào mục tiêu giám sát, loại máy, tốc độ quay, dải tần cần đo và phương pháp phân tích. Cảm biến vận tốc có thể phù hợp với cảnh báo mức rung tổng thể; trong khi chẩn đoán nguyên nhân chuyên sâu thường cần cảm biến và bộ thu thập dữ liệu có khả năng ghi nhận, phân tích tín hiệu phù hợp. Các kiểu tín hiệu ngõ ra thường gặp gồm 4-20 mA, 0-10 V và giao tiếp số như Modbus RTU. 

2. PLC hoặc bộ thu thập dữ liệu

PLC có thể nhận tín hiệu từ cảm biến, quy đổi về đơn vị kỹ thuật, so sánh với ngưỡng cài đặt và kích hoạt cảnh báo hoặc tín hiệu điều khiển theo thiết kế. Với các yêu cầu phân tích rung chuyên sâu, bộ thu thập dữ liệu chuyên dụng có thể cần thiết để ghi lại dạng sóng và thực hiện phân tích phổ.

Với thiết bị quan trọng, nên xác định rõ mức cảnh báo và mức báo động. Cảnh báo sớm yêu cầu kiểm tra; báo động có thể yêu cầu giảm tải hoặc dừng máy theo quy trình an toàn đã được phê duyệt. Logic cảnh báo cần tính đến điều kiện vận hành, thời gian duy trì bất thường và giai đoạn khởi động để hạn chế cảnh báo giả.

3. SCADA và giao diện trực quan hóa

SCADA giúp người vận hành theo dõi giá trị rung, lịch sử xu hướng, trạng thái thiết bị và các mức cảnh báo trên một giao diện tập trung. Khi có bất thường, dữ liệu lịch sử giúp xác định sự việc bắt đầu từ khi nào và có liên quan đến thay đổi tải hoặc chế độ vận hành hay không.

Nếu hệ thống hỗ trợ, nên lưu thêm tốc độ quay, tải và các thông số vận hành liên quan tại thời điểm phát sinh cảnh báo. Những dữ liệu này giúp quá trình phân tích nguyên nhân có cơ sở hơn.

4. IoT và phân tích dữ liệu

Nền tảng IoT có thể hỗ trợ truyền dữ liệu lên hệ thống tập trung, xem lịch sử từ xa và so sánh xu hướng giữa các thiết bị. Một số hệ thống còn tích hợp thuật toán phát hiện bất thường hoặc mô hình học máy.

Mỗi cảnh báo cần gắn với bước xử lý cụ thể, chẳng hạn kiểm tra hiện trường, xác nhận điều kiện vận hành hoặc thực hiện phép đo chẩn đoán bổ sung.

CÁCH CHỌN CẢM BIẾN RUNG CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT

Cảm biến phù hợp giúp hệ thống thu được dữ liệu có ý nghĩa với mục tiêu giám sát. Khi lựa chọn, cần xem xét đồng thời các yếu tố sau:

• Đại lượng cần đo: Vận tốc, gia tốc hay dịch chuyển.
• Dải đo: Phải bao phủ mức rung dự kiến của máy và tránh bão hòa trong điều kiện vận hành.
• Dải tần đáp ứng: Cần phù hợp với loại lỗi hoặc thành phần rung muốn theo dõi.
• Tín hiệu ngõ ra: 4-20 mA, 0-10 V hoặc giao tiếp số phải tương thích với thiết bị nhận tín hiệu.
• Điều kiện môi trường: Nhiệt độ, độ ẩm, bụi, nước, dầu và mức rung cơ học tại vị trí lắp.
• Phương pháp phân tích: Giám sát giá trị tổng thể có yêu cầu khác với ghi dạng sóng và phân tích phổ để chẩn đoán lỗi.

Cảm biến rung ngõ ra 4-20mA được sử dụng phổ biến trong tự động hóa công nghiệp vì dễ tích hợp với các ngõ vào dòng tương thích của PLC và có khả năng chống nhiễu tốt khi được thiết kế, đi dây đúng cách. 

HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT CẢM BIẾN RUNG

Chọn vị trí đo

Với động cơ, máy bơm và quạt, nên ưu tiên vị trí gần ổ trục vì có thể truyền tải thông tin về tình trạng của cụm quay. Đặc biệt với quạt, cần cân nhắc thêm giá đỡ ổ trục và chân đế nếu muốn đánh giá rung của kết cấu.

Nếu điều kiện cho phép, có thể đo theo các hướng ngang, đứng và dọc trục để thu thập thông tin đầy đủ hơn. Khi chỉ có một điểm đo, hãy chọn vị trí phù hợp với mục tiêu giám sát và bảo đảm vị trí đó có thể được lặp lại trong các lần kiểm tra. 

Bảo đảm bề mặt gắn chắc chắn

Bề mặt lắp đặt cần sạch và đủ phẳng để cảm biến tiếp xúc chắc chắn. Tùy thiết kế cảm biến và yêu cầu đo, có thể sử dụng bu lông, đế lắp chuyên dụng, keo phù hợp hoặc đế nam châm. 

Đi dây tín hiệu đúng cách

Cáp tín hiệu nên được bảo vệ bằng máng cáp hoặc ống luồn phù hợp, tránh nơi có nhiệt độ cao, dầu hoặc nguy cơ va đập cơ học. Nên tách tuyến cáp tín hiệu khỏi dây động lực, biến tần và công tắc tơ theo hướng dẫn tương thích điện từ của thiết bị để hạn chế nhiễu.

ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Động cơ điện

Hệ thống giám sát độ rung hỗ trợ phát hiện những thay đổi có thể liên quan đến mất cân bằng rotor, lệch khớp nối, lỏng chân đế hoặc hư hỏng ổ trục. Để xác định nguyên nhân, kỹ thuật viên có thể cần kết hợp dữ liệu rung với dòng điện, nhiệt độ, tốc độ quay và kết quả kiểm tra cơ khí.

Máy bơm

Ở máy bơm, rung bất thường có thể liên quan đến xâm thực, lệch trục, lỏng kết cấu, hư hỏng ổ trục hoặc điều kiện vận hành không phù hợp. Đối chiếu dữ liệu rung với áp suất hút, áp suất đẩy, lưu lượng và dòng điện giúp thu hẹp phạm vi kiểm tra.

Quạt công nghiệp và hệ thống HVAC

Với quạt hút, quạt cấp gió và AHU, hệ thống giám sát rung có thể hỗ trợ nhận biết mất cân bằng cánh quạt, lỏng ổ trục, vấn đề ở bộ truyền đai hoặc rung của giá đỡ. Phát hiện bất thường kịp thời giúp đội ngũ kỹ thuật lên kế hoạch kiểm tra, hạn chế gián đoạn hệ thống thông gió và điều hòa không khí.

Máy nén, hộp giảm tốc và thiết bị sản xuất nặng

Ở các thiết bị quan trọng, dữ liệu rung giúp theo dõi xu hướng tình trạng của ổ trục, rotor, bánh răng và kết cấu máy. Cần xác định rõ bộ phân tiếp nhận cảnh báo, quy trình xác minh và bước xử lý tiếp theo để dữ liệu giám sát thực sự hỗ trợ công tác bảo trì.

CÂU HỎI THƯỜNG GẶP VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG

1/ Hệ thống giám sát rung động có thay thế hoàn toàn việc kiểm tra trực tiếp không?

Không. Hệ thống giúp theo dõi xu hướng và phát hiện dấu hiệu cần chú ý, nhưng việc xác định nguyên nhân thường vẫn cần kiểm tra hiện trường hoặc phân tích chuyên sâu. 

2/ Nên chọn cảm biến vận tốc hay cảm biến gia tốc?

Cảm biến vận tốc thường được dùng để theo dõi mức rung tổng thể trong nhiều ứng dụng máy quay. Cảm biến gia tốc phù hợp với các yêu cầu đo dải tần cao hoặc phân tích tín hiệu phục vụ chẩn đoán. 

3/ Có thể kết nối cảm biến rung với PLC không?

Có, nếu tín hiệu ngõ ra của cảm biến tương thích với ngõ vào PLC hoặc có bộ chuyển đổi phù hợp. 

4/ ISO 20816 có quy định một ngưỡng rung chung cho mọi máy không?

Không. Cần xác định đúng phần ISO 20816 áp dụng cho loại máy và điều kiện lắp đặt cụ thể. Không nên sử dụng một giá trị giới hạn duy nhất cho tất cả động cơ, máy bơm, quạt và máy nén.

MUA CẢM BIẾN RUNG CÔNG NGHIỆP ECOSENSE TẠI SENSORS VIỆT NAM

Sensors Việt Nam cung cấp nhiều dòng cảm biến rung với đa dạng dải đo và kiểu lắp đặt, phù hợp từ hệ thống HVAC đến máy móc trong dây chuyền sản xuất công nghiệp. Nổi bật trong danh mục là dòng cảm biến rung ổ bi ECO-VS của ECOSENSE (Pháp), được thiết kế cho các ứng dụng giám sát rung động trong công nghiệp. Với tín hiệu ngõ ra 4-20 mA, thiết bị có thể kết nối với hệ thống PLC/SCADA để theo dõi mức rung, phát cảnh báo và hỗ trợ triển khai chức năng dừng máy tự động khi đạt ngưỡng nguy hiểm, tùy theo cấu hình hệ thống.

Dòng cảm biến rung công nghiệp ECO-VS được thiết kế để giám sát mức rung tổng thể của động cơ, máy bơm, quạt và máy nén. Thiết bị cung cấp nhiều tùy chọn dải đo gồm 0-10, 0-25, 0-50 và 0-100 mm/s RMS, với dải tần số từ 10 Hz đến 1.000 Hz, đáp ứng các nhu cầu giám sát rung trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

ECO-VS có vỏ bằng thép không gỉ, cấp bảo vệ IP67 và dải nhiệt độ hoạt động từ -50°C đến +90°C. Những đặc điểm này giúp thiết bị phù hợp với nhiều điều kiện vận hành công nghiệp, kể cả môi trường có độ ẩm hoặc bụi.

Để tìm hiểu thêm về cảm biến rung và nhận tư vấn, báo giá dòng cảm biến rung công nghiệp ECO-VS, vui lòng truy cập website Sensors Việt Nam hoặc Cảm biến Việt Nam.