NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN RUNG

Bạn hãy tưởng tượng cảm biến rung giống như một chiếc tai nghe đặc biệt của máy móc. Tai người nghe được âm thanh, còn cảm biến rung ghi nhận chuyển động rung của máy và chuyển nó thành tín hiệu mà hệ thống có thể xử lý. 
Quá trình hoạt động của cảm biến đo độ rung diễn ra như sau: 

Bước 1: Tiếp nhận rung động
Khi máy móc như động cơ, quạt hoặc máy bơm hoạt động, chúng tạo ra rung động cơ học. Cảm biến được gắn lên máy để tiếp nhận các chuyển động rung này.

Bước 2: Phát hiện rung động bên trong cảm biến
Tùy công nghệ, cảm biến rung có những cách phát hiện rung động khác nhau:

• Cảm biến gia tốc áp điện có một khối quán tính và tinh thể áp điện bên trong. Khi cảm biến rung, khối quán tính tạo lực tác động lên tinh thể, khiến tinh thể sinh ra điện tích. Tín hiệu này được sử dụng để xác định gia tốc rung.
• Cảm biến gia tốc MEMS sử dụng cấu trúc cơ khí siêu nhỏ bên trong chip. Khi cảm biến rung, cấu trúc này dịch chuyển làm thay đổi điện dung, từ đó giúp xác định gia tốc.
• Cảm biến vận tốc rung sử dụng chuyển động tương đối giữa nam châm và cuộn dây để tạo ra điện áp liên quan đến vận tốc rung.
• Đầu dò tiệm cận sử dụng nguyên lý dòng điện xoáy để đo khoảng cách giữa đầu dò và trục kim loại, từ đó theo dõi sự dịch chuyển của trục.

Bước 3: Chuyển rung động thành tín hiệu điện
Cảm biến rung có phần tử cảm nhận chuyển đổi tác động cơ học thành tín hiệu điện. Tín hiệu này phản ánh chuyển động rung và được xử lý để xác định thông số tương ứng. Ví dụ, cảm biến gia tốc áp điện tạo tín hiệu liên quan đến lực tác động lên tinh thể, còn cảm biến MEMS dựa trên sự thay đổi điện dung.

Bước 4: Xử lý và xác định thông số rung
Tín hiệu điện được xử lý để xác định các thông số như gia tốc rung (m/s² hoặc g), vận tốc rung (mm/s) hoặc độ dịch chuyển rung (µm). Một số hệ thống còn sử dụng phân tích tần số FFT để hỗ trợ nhận biết các dấu hiệu như mất cân bằng, lệch trục hoặc hỏng vòng bi.

Bước 5: Truyền tín hiệu đến hệ thống điều khiển
Tùy loại thiết bị, kết quả đo có thể được truyền qua tín hiệu analog như 4-20 mA, 0-10 V, giao tiếp số như Modbus hoặc tiếp điểm của công tắc rung đến PLC, DDC hay BMS.

Hệ thống sử dụng dữ liệu rung để theo dõi tình trạng máy móc. Khi mức rung vượt ngưỡng cài đặt hoặc xuất hiện dấu hiệu bất thường, hệ thống có thể phát cảnh báo, hỗ trợ lên kế hoạch bảo trì hoặc dừng máy nếu được thiết kế phù hợp.

CẢM BIẾN RUNG ĐO NHỮNG THÔNG SỐ NÀO?

Không phải cảm biến rung nào cũng đo giống nhau. Có ba thông số cơ bản thường thấy trong thiết bị đo độ rung: 

Độ dịch chuyển rung
Cảm biến rung cho biết bộ phận đang rung dịch chuyển qua lại bao xa so với vị trí tham chiếu. Ví dụ, trục máy dao động qua lại với biên độ nhỏ hay lớn. Thông số này thường hữu ích khi theo dõi chuyển động của trục quay trong một số loại máy công nghiệp.

Vận tốc rung
Kết quả từ cảm biến đo rung động sẽ cho biết bộ phận rung đang chuyển động nhanh hay chậm trong quá trình dao động. Đơn vị thường gặp là mm/s. Đây là thông số phổ biến khi đánh giá mức rung tổng thể của nhiều loại máy quay công nghiệp.

Gia tốc rung
Thông số thể hiện vận tốc của chuyển động rung thay đổi nhanh như thế nào. Đơn vị thường gặp là m/s² hoặc g. Cảm biến đo gia tốc rung được sử dụng khi phân tích rung động có tần số cao, chẳng hạn các dấu hiệu liên quan đến vòng bi. Một cảm biến có thể được thiết kế để đo trực tiếp một đại lượng hoặc cung cấp dữ liệu cho thiết bị khác tính toán các đại lượng liên quan. 

ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN RUNG TRONG HỆ THỐNG HVAC

Cảm biến rung được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực có máy móc chuyển động, thiết bị quay hoặc kết cấu cần giám sát rung động. Những ứng dụng chính gồm: 

• Trong sản xuất công nghiệp, cảm biến rung giám sát rung động của động cơ, máy bơm, máy nén và dây chuyền sản xuất nhằm phát hiện dấu hiệu bất thường, hỗ trợ bảo trì và hạn chế hư hỏng.
• Trong HVAC và hệ thống tòa nhà, cảm biến đo độ rung theo dõi rung động của quạt thông gió, động cơ AHU, máy bơm nước và máy nén để phát hiện rung bất thường, hỗ trợ bảo trì thiết bị.
• Trong lĩnh vực năng lượng, thiết bị đo độ rung giúp giám sát rung động của turbine, máy phát điện và các thiết bị quay lớn để đánh giá tình trạng vận hành.

Ngoài ra, cảm biến rung được ứng dụng trong một số lĩnh vực như ô tô và giao thông vận tải, xây dựng và công trình, điện tử và thiết bị thông minh. Vai trò của cảm biến rung trong công nghiệp là giám sát tình trạng máy móc, phát hiện rung động bất thường và hỗ trợ bảo trì dự đoán, đặc biệt đối với động cơ, máy bơm, quạt công nghiệp và máy nén. 

→ Xem thêm: Cảm biến đo độ rung trong công nghiệp 

LƯU Ý TRƯỚC KHI LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐO ĐỘ RUNG

Khi lựa chọn cảm biến rung, cần chú ý những yếu tố chính sau:

• Mục đích sử dụng: xác định thiết bị dùng để giám sát rung tổng thể, phân tích lỗi máy móc hay cảnh báo khi rung vượt ngưỡng.
• Đại lượng đo: Chọn cảm biến đo gia tốc, vận tốc hoặc độ dịch chuyển rung tùy theo loại máy và yêu cầu giám sát.
• Dải đo và dải tần số: Đảm bảo cảm biến có khả năng đo mức rung và tần số rung phù hợp với thiết bị cần theo dõi.
• Loại cảm biến: Lựa chọn cảm biến gia tốc áp điện, MEMS, cảm biến vận tốc rung, đầu dò tiệm cận hoặc công tắc rung theo ứng dụng thực tế.
• Tín hiệu đầu ra: Kiểm tra khả năng kết nối với hệ thống điều khiển thông qua tín hiệu 4–20 mA, 0–10 V, Modbus hoặc tiếp điểm relay, tùy model.
• Điều kiện lắp đặt: Xem xét nhiệt độ, độ ẩm, bụi, nước, độ rung và phương pháp cố định cảm biến để đảm bảo hoạt động ổn định.
• Độ chính xác và chi phí: Kiểm tra độ nhạy, sai số, yêu cầu hiệu chuẩn và chi phí vận hành, bảo trì để lựa chọn thiết bị phù hợp.

Khi chọn thiết bị đo độ rung, cần ưu tiên mục đích sử dụng, đại lượng đo, dải đo, dải tần số, tín hiệu đầu ra và điều kiện lắp đặt. Đây là những yếu tố quyết định thiết bị có đo chính xác và đáp ứng được yêu cầu của hệ thống công nghiệp hay không.

CÂU HỎI THƯỜNG GẶP VỀ CẢM BIẾN RUNG

1. Cảm biến rung khác gì cảm biến gia tốc?

Cảm biến gia tốc là thiết bị đo gia tốc, tức mức thay đổi vận tốc của một vật theo thời gian. Khi được sử dụng để đo gia tốc do rung động gây ra, nó có thể được gọi là cảm biến gia tốc rung.

Cảm biến rung là tên gọi rộng hơn, thường dùng cho các thiết bị được thiết kế để đo hoặc giám sát rung động cơ học. Tùy loại, thiết bị có thể đo gia tốc, vận tốc hoặc độ dịch chuyển rung.

Nhiều cảm biến rung công nghiệp thực chất là cảm biến gia tốc, nhưng không phải tất cả đều đo gia tốc. Ví dụ, cảm biến vận tốc rung đo vận tốc rung, còn đầu dò tiệm cận có thể đo sự thay đổi khoảng cách giữa đầu dò và trục quay.

2. Cảm biến rung có hoạt động trên mọi loại máy móc không?

Cảm biến rung được sử dụng phổ biến trên các máy móc có bộ phận chuyển động như động cơ, máy bơm, máy nén, quạt công nghiệp, hộp số và turbine. Chúng cũng có thể giám sát rung động của kết cấu như cầu và tòa nhà nếu được lựa chọn phù hợp.

Đối với thiết bị quay tốc độ thấp, chẳng hạn dưới 300 RPM (vòng/phút), nên ưu tiên cảm biến có khả năng đo rung ở tần số thấp. Cảm biến gia tốc áp điện, cảm biến MEMS hoặc cảm biến vận tốc rung đều có thể phù hợp tùy theo dải tần và yêu cầu đo. Đối với máy lớn sử dụng ổ trượt, đầu dò tiệm cận thường được dùng để theo dõi chuyển động của trục quay.

3. Cảm biến rung có tuổi thọ bao lâu?

Cảm biến rung công nghiệp có dây có thể hoạt động trong khoảng 10-20 năm hoặc lâu hơn nếu được lựa chọn, lắp đặt và vận hành đúng điều kiện. Đối với cảm biến rung không dây sử dụng pin, thời lượng pin thường có thể nằm trong khoảng 3-7 năm. 

Để duy trì độ chính xác, thiết bị nên được kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ, chu kỳ hiệu chuẩn khoảng 1-3 năm. 

MUA CẢM BIẾN RUNG CHÍNH HÃNG 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. 

Khi mua cảm biến rung tại Sensors Việt Nam, khách hàng nhận được sản phẩm chính hãng, kèm chứng từ CO/CQ đầy đủ, mức giá cạnh tranh, hỗ trợ kỹ thuật tận tình và chính sách bảo hành theo nhà sản xuất.

Để biết thêm thông tin chi tiết về sản phẩm và nhận tư vấn, vui lòng truy cập website: https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/. Sensors Việt Nam sẵn sàng hỗ trợ bạn tìm kiếm giải pháp cảm biến nhiệt độ và thiết bị đo lường phù hợp.