Cảm biến rung được sử dụng để theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ, máy bơm, quạt, máy nén và hộp số. Khi thiết bị xuất hiện các vấn đề như mất cân bằng, lệch trục hoặc hỏng ổ bi, mức rung có thể thay đổi. Theo dõi những thay đổi này giúp phát hiện sự cố sớm và lên kế hoạch bảo trì phù hợp.

Tuy nhiên, mỗi loại cảm biến rung đo một đại lượng, phù hợp với các nhu cầu sử dụng khác nhau. Bài viết dưới đây phân biệt 4 loại cảm biến rung công nghiệp phổ biến: cảm biến gia tốc, cảm biến vận tốc, cảm biến dịch chuyển và công tắc rung.

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CẢM BIẾN RUNG CÔNG NGHIỆP

Cảm biến rung công nghiệp là thiết bị đo độ rung của máy và chuyển kết quả thành tín hiệu điện để bộ điều khiển hoặc hệ thống giám sát xử lý.

Khi máy hoạt động bình thường, mức rung thường nằm trong một khoảng nhất định. Nếu ổ bi bị mòn, trục bị lệch hoặc các bộ phận bị lỏng, độ rung có thể tăng hoặc thay đổi bất thường. Cảm biến rung giúp phát hiện những thay đổi này để người vận hành kiểm tra và xử lý kịp thời.

Tùy loại cảm biến và hệ thống sử dụng, dữ liệu rung có thể được dùng để theo dõi mức rung, phát hiện dấu hiệu hư hỏng hoặc tự động cảnh báo và dừng máy khi cần thiết.

VÌ SAO CẦN CHỌN ĐÚNG LOẠI CẢM BIẾN RUNG?

Một trong những yếu tố quan trọng nhất khi chọn cảm biến rung là xác định đại lượng cần đo, thay vì chỉ quan tâm đến dải đo, tín hiệu đầu ra hay giá thành. Bởi mỗi loại cảm biến được thiết kế phù hợp với một mục đích giám sát khác nhau.

Độ rung động của máy móc thường được đánh giá qua ba đại lượng: gia tốc, vận tốc và dịch chuyển. 

• Gia tốc cho biết vận tốc rung thay đổi nhanh như thế nào
• Vận tốc thể hiện tốc độ dao động
• Dịch chuyển cho biết vị trí của vật thể thay đổi bao nhiêu khi rung. 

Mỗi đại lượng cung cấp thông tin khác nhau về tình trạng máy, vì vậy cần chọn đúng loại cảm biến theo mục đích sử dụng.

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

4 LOẠI CẢM BIẾN RUNG CÔNG NGHIỆP PHỔ BIẾN THEO ĐẠI LƯỢNG ĐO

1. Cảm biến rung gia tốc (Accelerometer)

Cảm biến rung gia tốc đo mức thay đổi gia tốc của chuyển động rung, thường sử dụng đơn vị g hoặc m/s².

Trong công nghiệp, loại phổ biến là cảm biến áp điện. Khi máy rung, phần tử áp điện bên trong cảm biến rung tạo ra tín hiệu điện tương ứng với gia tốc rung. Tín hiệu này được đưa đến thiết bị giám sát để xử lý và phân tích.

Cảm biến gia tốc có khả năng đo rung ở dải tần số rộng, đặc biệt là tần số cao. Điều này giúp phát hiện sớm các dấu hiệu như ổ bi bị hư hỏng hoặc bánh răng gặp vấn đề, ngay cả khi mức rung tổng thể chưa tăng rõ rệt. 

→ Cảm biến gia tốc thường được lắp trên động cơ điện, máy bơm, quạt công nghiệp, hộp số và máy nén. Trong hệ thống HVAC, cảm biến gia tốc có thể được sử dụng để giám sát quạt AHU, bơm nước lạnh và các thiết bị quay có ổ bi.

2. Cảm biến rung vận tốc (Velocity sensor)

Cảm biến rung vận tốc đo tốc độ chuyển động rung của máy, thường sử dụng đơn vị mm/s hoặc in/s. Giá trị vận tốc rung thường được dùng để đánh giá mức rung tổng thể của các máy quay trong điều kiện vận hành thông thường.

Một số cảm biến sử dụng cơ chế điện động để tạo tín hiệu theo vận tốc rung. Các model điện tử khác có thể xuất tín hiệu vận tốc trực tiếp hoặc tín hiệu 4-20 mA để kết nối với PLC và hệ thống giám sát.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến vận tốc là dữ liệu dễ sử dụng để theo dõi mức rung và so sánh với giới hạn đánh giá phù hợp. Tuy nhiên, loại này thường không phải lựa chọn tối ưu khi cần phát hiện những dấu hiệu hư hỏng rất sớm ở tần số cao.

→ Trong hệ thống HVAC, loại cảm biến này phù hợp với các ứng dụng giám sát rung tổng thể của quạt, bơm và động cơ. 

3. Cảm biến rung dịch chuyển (Displacement sensor)

Cảm biến rung dịch chuyển đo mức thay đổi vị trí của trục quay, thường sử dụng đơn vị micromet (µm) hoặc mil.

Loại thường gặp trong giám sát máy quay là đầu dò dòng điện xoáy. Đầu dò được đặt gần bề mặt trục kim loại nhưng không tiếp xúc trực tiếp. Khi trục dịch chuyển, khoảng cách giữa đầu dò và trục thay đổi, tạo ra tín hiệu phản ánh chuyển động của trục.

Điểm khác biệt quan trọng là cảm biến gia tốc và vận tốc thường được gắn trên vỏ máy, còn đầu dò dịch chuyển có thể đo trực tiếp chuyển động của trục bên trong ổ đỡ. Vì vậy, cảm biến rung dihcj chuyển có thể theo dõi được chuyển động của trục, bao gồm độ rung và vị trí tương đối của trục so với đầu dò. 

→ Cảm biến dịch chuyển thường được dùng cho tuabin, máy nén ly tâm, máy phát điện và các máy quay công suất lớn sử dụng ổ trượt.

4. Công tắc rung (Vibration switch)

Công tắc rung phát tín hiệu cảnh báo hoặc dừng máy khi độ rung vượt ngưỡng cài đặt. Khác với ba cảm biến trên, thiết bị này không được thiết kế để cung cấp dữ liệu rung liên tục phục vụ phân tích chi tiết.

Khi độ rung vượt ngưỡng, công tắc sẽ đóng hoặc mở tiếp điểm để kích hoạt cảnh báo hoặc gửi tín hiệu đến mạch điều khiển dừng máy. Tùy model, ngưỡng rung có thể được cài đặt trước hoặc điều chỉnh trong quá trình sử dụng.

Công tắc rung có cấu tạo và cách sử dụng tương đối đơn giản, dễ tích hợp vào mạch bảo vệ máy. Thiết bị phù hợp khi mục tiêu chính là ngăn máy tiếp tục hoạt động trong điều kiện rung quá mức.

→ Công tắc rung thường được dùng để bảo vệ quạt công nghiệp, quạt tháp giải nhiệt, máy bơm phụ trợ và các thiết bị quay không yêu cầu phân tích rung chuyên sâu.

Ví dụ, khi quạt tháp giải nhiệt bị mất cân bằng nghiêm trọng hoặc xuất hiện rung bất thường do hư hỏng cơ khí, công tắc rung có thể kích hoạt tín hiệu dừng động cơ để hạn chế nguy cơ hư hỏng lan rộng.

Xem thêm: Cảm biến rung 4-20ma: giải pháp giám sát độ rung máy móc liên tục

NÊN CHỌN LOẠI CẢM BIẾN RUNG NÀO?

Việc lựa chọn phụ thuộc vào thiết bị cần giám sát và mục tiêu sử dụng:

• Chọn cảm biến gia tốc nếu cần phát hiện sớm các dấu hiệu hư hỏng, đặc biệt ở ổ bi, và phân tích rung chuyên sâu.
• Chọn cảm biến vận tốc nếu cần theo dõi mức rung tổng thể của động cơ, máy bơm hoặc quạt.
• Chọn cảm biến dịch chuyển nếu cần đo trực tiếp chuyển động của trục, đặc biệt trên máy lớn sử dụng ổ trượt.
• Chọn công tắc rung nếu mục tiêu chính là cảnh báo hoặc dừng máy khi độ rung vượt ngưỡng cho phép.

Với các hệ thống quan trọng, có thể kết hợp nhiều loại cảm biến để vừa theo dõi tình trạng máy, vừa bảo vệ thiết bị khi xảy ra sự cố.

CÂU HỎI THƯỜNG GẶP VỀ CẢM BIẾN RUNG (FAQ)

1/ Cảm biến rung gia tốc, vận tốc và dịch chuyển khác nhau như thế nào?

Cảm biến gia tốc đo gia tốc rung, phù hợp để phân tích rung tần số cao và phát hiện dấu hiệu hỏng ổ bi. Cảm biến vận tốc đo tốc độ dao động, thường dùng để theo dõi mức rung tổng thể. Cảm biến dịch chuyển đo chuyển động của trục quay, đặc biệt phù hợp với máy sử dụng ổ trượt.

2/ Cảm biến rung động cơ nên chọn loại nào?

Với động cơ dùng ổ bi lăn, cảm biến gia tốc phù hợp khi cần phân tích rung chuyên sâu, còn cảm biến vận tốc phù hợp để theo dõi mức rung tổng thể. Với máy lớn sử dụng ổ trượt, nên cân nhắc cảm biến dịch chuyển để giám sát chuyển động của trục.

3/ Công tắc rung có thay thế được cảm biến rung liên tục không?

Không. Công tắc rung chỉ cảnh báo hoặc dừng máy khi rung vượt ngưỡng cài đặt, không cung cấp dữ liệu để phân tích nguyên nhân hay theo dõi xu hướng rung theo thời gian.

4/ Cảm biến rung kết nối với PLC như thế nào?

Tùy tín hiệu đầu ra, cảm biến có thể kết nối qua ngõ vào analog 4-20 mA, module thu thập dữ liệu chuyên dụng hoặc bộ điều hòa tín hiệu. Công tắc rung thường kết nối qua tiếp điểm rơ le. Cần kiểm tra datasheet để chọn đúng thiết bị kết nối.

5/ Nên lắp cảm biến rung ở vị trí nào trên máy?

Thông thường, cảm biến được lắp trên bề mặt cứng của vỏ máy, gần ổ trục. Vị trí và hướng lắp cụ thể phụ thuộc vào loại máy, mục tiêu đo và hướng dẫn của nhà sản xuất.

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.