Trong bất kỳ nhà máy nào, máy móc rung động trong quá trình vận hành là điều hoàn toàn bình thường. Nhưng khi biên độ rung bắt đầu thay đổi bất thường, đây lại là tín hiệu cảnh báo của những vấn đề đang âm thầm hình thành bên trong thiết bị. Cảm biến đo độ rung máy móc công nghiệp chính là thiết bị giúp kỹ sư phát hiện và đọc được những tín hiệu đó một cách liên tục, chính xác và tự động. 

Nguyên nhân gây độ rung ở máy móc công nghiệp
Độ rung trong máy móc công nghiệp thường xuất phát từ nhiều yếu tố cơ khí và vận hành. Đây là dấu hiệu cho thấy thiết bị đang hoạt động không ổn định, có thể liên quan đến chi tiết quay, kết cấu lắp đặt hoặc điều kiện làm việc thực tế.

Các nguyên nhân phổ biến gồm:

• Mất cân bằng ở cánh quạt, roto, trục quay.
• Lệch tâm, sai đồng trục giữa các bộ phận.
• Ổ bi, bạc đạn bị mòn hoặc hư hỏng.
• Bu lông, chân đế, khung máy bị lỏng.
• Trục cong, biến dạng hoặc lắp ráp sai kỹ thuật.
• Bụi bẩn, cặn bám làm thay đổi khối lượng và sự cân bằng.
• Nền móng không chắc chắn hoặc kết cấu đỡ yếu.
• Máy vận hành sai tải, quá tải hoặc trong môi trường rung động cao.

Hệ luỵ của rung động bất thường trong máy móc công nghiệp

Rung động vượt ngưỡng không chỉ là tiếng ồn khó chịu mà là chuỗi phản ứng phá hủy thiết bị từ bên trong một cách âm thầm và liên tục.

Ổ bi là bộ phận chịu thiệt hại sớm nhất và nặng nề nhất. Rung vượt ngưỡng kéo dài có thể rút ngắn tuổi thọ thiết kế hàng chục nghìn giờ xuống còn vài trăm đến vài nghìn giờ, dẫn đến tróc rỗ bề mặt, mài mòn sớm và cuối cùng là vỡ ổ bi đột ngột kéo theo hỏng trục và toàn bộ cụm truyền động.

Cuộn dây stator bị ảnh hưởng khi rung liên tục làm lỏng dần đầu nối, mài mòn lớp cách điện, giảm điện trở cách điện và trong trường hợp nghiêm trọng dẫn đến cháy cuộn dây với chi phí quấn lại hoặc thay mới stator từ vài triệu đến hàng trăm triệu đồng tùy công suất.

Hiện tượng mỏi kim loại tích lũy trên trục do rung kéo dài tạo ra vết nứt vi mô lan rộng dần, có thể dẫn đến gãy trục đột ngột dù không có quá tải tĩnh. Khớp nối mòn lệch tạo vòng lặp nguy hiểm: rung mạnh hơn dẫn đến lệch nhiều hơn rồi lại rung mạnh hơn nữa.

Ngoài thiệt hại trực tiếp trên máy bị rung, dao động còn truyền qua kết cấu bệ máy ra các thiết bị lân cận, gây rung ký sinh ảnh hưởng độ chính xác dây chuyền CNC, làm lỏng mối nối đường ống và van, đồng thời tăng tiêu thụ điện năng do năng lượng bị tiêu tán vô ích qua dao động thay vì chuyển hóa thành công cơ học hữu ích.

Xem thêm: Cảm biến đo độ rung động cơ

Cảm biến đo độ rung máy móc là gì?

Cảm biến đo độ rung máy móc là thiết bị dùng để ghi nhận và theo dõi dao động cơ học phát sinh trong quá trình thiết bị vận hành. Thiết bị này giúp chuyển dữ liệu rung thành tín hiệu để người vận hành hoặc hệ thống điều khiển có thể giám sát, phân tích và cảnh báo sớm khi có bất thường.

Cảm biến rung thường được sử dụng để:

• Theo dõi tình trạng hoạt động của máy móc theo thời gian thực.
• Phát hiện sớm lỗi cơ khí như mất cân bằng, lệch trục, hỏng ổ bi.
• Hỗ trợ bảo trì dự đoán thay vì chỉ sửa chữa khi đã hỏng.
• Tích hợp với PLC, SCADA, IoT hoặc hệ thống giám sát từ xa. 

Xem thêm: Cảm biến độ rung và 4 phân loại phổ biến

Ứng dụng của cảm biến độ rung máy móc
Cảm biến độ rung nên được lắp đặt tại những vị trí có nguy cơ phát sinh rung cao hoặc những thiết bị quan trọng cần giám sát liên tục. Cụ thể: 

• Khi máy móc hoạt động liên tục nhiều giờ mỗi ngày.
• Khi thiết bị có dấu hiệu rung bất thường, phát tiếng ồn lớn hoặc nóng lên.
• Khi doanh nghiệp muốn chuyển sang bảo trì theo tình trạng.
• Khi cần giám sát từ xa, cảnh báo sớm và lưu dữ liệu vận hành.
• Khi thiết bị có giá trị lớn hoặc ảnh hưởng trực tiếp đến dây chuyền sản xuất.

Các lĩnh vực nên lắp đặt cảm biến rung để đảm bảo hiệu quả chuỗi vận hành và an toàn cho người lao động bao gồm: 

• Ngành sản xuất và chế biến: Cảm biến đo độ rung máy móc công nghiệp giúp giám sát tình trạng thiết bị của mọi nhà máy sản xuất hiện đại. Động cơ điện, máy bơm ly tâm, quạt công nghiệp và hộp số truyền động là những thiết bị được ưu tiên trang bị cảm biến rung đầu tiên vì đây là các thiết bị vận hành liên tục và có tần suất hư hỏng cao nhất.
• Ngành dầu khí và hóa chất: Máy nén khí, tuabin khí và các thiết bị quay trong các cơ sở dầu khí và hóa chất yêu cầu hệ thống giám sát rung động với độ tin cậy và độ dư thừa cao vì chi phí dừng máy ngoài kế hoạch tại các cơ sở này có thể lên đến hàng triệu đô la mỗi ngày.
• Ngành năng lượng và điện gió: Cảm biến rung tích hợp trong hệ thống SCADA của trang trại điện gió cho phép phát hiện sớm mất cân bằng cánh do đóng băng, mài mòn vòng bi hộp số và suy giảm hiệu suất từ trung tâm điều khiển mặt đất, tránh hoàn toàn các chuyến bảo trì tốn kém trên cao.
• Hệ thống HVAC và tòa nhà thương mại: Quạt AHU, FCU và chiller trong hệ thống HVAC của các tòa nhà thương mại, bệnh viện và trung tâm dữ liệu vận hành liên tục suốt năm. Cảm biến rung tích hợp vào hệ thống BMS phát hiện sớm mất cân bằng cánh quạt và mài mòn vòng bi, cho phép bảo trì có kế hoạch thay vì dừng khẩn cấp hệ thống điều hòa giữa ngày nóng hay khi tòa nhà đang hoạt động cao điểm.

Xem thêm: Cảm biến rung và ứng dụng trong hệ thống tự động hoá

Thông số kỹ thuật cần nắm khi chọn cảm biến đo độ rung máy móc

Việc chọn đúng cảm biến đo độ rung máy móc công nghiệp đòi hỏi đánh giá đồng thời nhiều thông số kỹ thuật và yêu cầu ứng dụng thực tế.

Dải đo vận tốc rung: Cần chọn dải đo sao cho giá trị rung vận hành bình thường nằm trong khoảng 20 đến 80% dải đo danh định. Các tùy chọn phổ biến là 0 đến 10 mm/s cho động cơ và bơm nhỏ, 0 đến 25 mm/s cho thiết bị công nghiệp thông thường, 0 đến 50 mm/s cho máy có rung lớn và 0 đến 100 mm/s cho thiết bị rung cường độ cao.

Dải tần số đáp ứng: Dải 10 đến 1.000 Hz đủ cho giám sát tổng thể động cơ, bơm và quạt. Nếu cần phân tích phổ để phát hiện hư hỏng vòng bi và bánh răng, cần dải rộng hơn lên đến 10.000 Hz hoặc hơn.

Tín hiệu ngõ ra: Ngõ ra 4 đến 20 mA là lựa chọn phổ biến nhất cho tích hợp analog với PLC và BMS. Modbus RTU RS485 phù hợp khi cần kết nối nhiều điểm đo trên cùng đường bus, tiết kiệm dây dẫn đáng kể trong dự án lớn.

Cấp bảo vệ môi trường: IP67 là mức tối thiểu cho lắp đặt trong nhà máy công nghiệp có bụi và dầu mỡ. Môi trường có tia nước áp lực cần IP68 hoặc IP69K. Khu vực nguy hiểm có khí dễ cháy bắt buộc phải dùng thiết bị đạt chứng nhận ATEX hoặc IECEx.

Dải nhiệt độ vận hành: Cần đảm bảo thiết bị hoạt động chính xác trong toàn bộ dải nhiệt độ thực tế tại vị trí lắp đặt, đặc biệt lưu ý các thiết bị lắp trên động cơ thường có nhiệt độ vỏ máy cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh đáng kể.

Phương thức lắp đặt: Lắp đặt qua ren bắt vít trực tiếp vào thân máy cho kết quả đo tốt nhất. Lắp đặt qua đế dán hoặc đế từ tính tiện lợi hơn nhưng giảm độ tin cậy truyền rung, đặc biệt ở tần số cao.

Xem thêm: Cảm biến đo độ rung máy bơm

Giới thiệu cảm biến đo độ rung động cơ ECO-VS - Phân phối chính hãng tại Sensors Việt Nam
Nếu đang tìm kiếm cảm biến đo độ rung động cơ vừa đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp, vừa dễ tích hợp và phù hợp điều kiện vận hành tại Việt Nam, dòng ECO-VS của ECOSENSE (Đức) là giải pháp đáng cân nhắc hàng đầu.

ECO-VS được thiết kế chuyên biệt cho ứng dụng giám sát máy móc công nghiệp từ động cơ điện, máy bơm và quạt công nghiệp cho đến hệ thống HVAC và dây chuyền tự động hóa. Điểm mạnh cốt lõi của dòng sản phẩm này là khả năng vận hành ổn định, chính xác và bền bỉ trong các môi trường nhiệt độ cao, ẩm ướt và rung động liên tục khắc nghiệt.

Thông số kỹ thuật của cảm biến đo độ rung ECO-VS:

Xem thêm: Cảm biến độ rung ECO-VS

Trong bối cảnh các nhà máy đang chuyển đổi mạnh mẽ sang sản xuất thông minh và tự động hóa toàn diện, đầu tư vào hệ thống giám sát rung động không còn là lựa chọn mà là yêu cầu cạnh tranh tất yếu.

Sensors Việt Nam phân phối chính hãng đầy đủ các dòng cảm biến đo độ rung máy móc công nghiệp, tiêu biểu là dòng ECO-VS của ECOSENSE (Đức), cùng dịch vụ tư vấn kỹ thuật từ khâu lựa chọn thiết bị, thiết kế hệ thống đến hỗ trợ tích hợp và vận hành. Liên hệ ngay để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng!