giám sát độ rung và nhiệt độ

Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Lời mở đầu
Bảo dưỡng đã xuất hiện kể từ khi con người biết sử dụng các loại dụng
cụ, đặc biệt là từ khi bánh xe được phát minh. Nhưng chỉ hơn mười lăm năm
qua bảo dưỡng mới được coi trọng đúng mức khi có sự gia tăng khổng lồ về
số lượng và chủng loại của các tài sản cố định như máy móc, hiết bị, nhà
xưởng trong sản xuất công nghiệp.
Ở bất kỳ nơi nào trên thế giới người ta đã tính trung bình rằng khoảng từ
4 đến 40 lần chi phí mua sắm sản phẩm và thiết bị để dùng để duy trì chúng
vận hành đạt yêu cầu bằng các hoạt động bảo dưỡng phòng ngừa và phục hồi
trong suốt tuổi đời của chúng. Theo tạp chí Control Magazine( October,1996)
các nhà sản xuất trên toàn thế giới chi 69 tỉ USD cho bảo trì mỗi năm và con
số này sẽ không ngừng gia tăng .
Giám sát độ rung và nhiệt độ trong công nghiệp là một phương pháp đo
lường được dùng để xác định, tiên đoán, và ngăn ngừa hư hỏng đối với máy
móc có thiết bị xoay. Thực hiện giám sát độ rung và nhiệt độ của máy móc sẽ
cải thiện được độ tin cậy của máy móc và dẫn đến hiệu quả máy móc cao
hơn và giảm thiểu hư hỏng về điện hay cơ khí. Chương trình giám sát độ rung
và nhiệt độ được dùng khắp nơi trên thế giới trong lĩnh vực công nghiệp để
phát hiện lỗi trong máy, lên kế hoạch sửa chữa máy móc, và giữ cho máy
móc chạy đúng chức năng, không hư hỏng trong thời gian lâu nhất.
Nắm được tầm quan trọng của vấn đề nên chúng em đã tiến hành nghiên
cứu “ Giám sát độ rung và nhiệt độ” thông qua những kiến thức đã học
của môn bảo dưỡng công nghiêp và sự hướng dẫn của thầy. Do thời gian
nghiên cứu và làm đồ án không dài và do kiến thức của em còn hạn hẹp nên
không thể tránh khỏi những thiếu xót chúng em rất mong thầy thông cảm .
Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy và các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
1
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
2

Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Chương I: Giám sát nhiệt độ.
I. CÁC HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ TRONG CÔNG
NGHIỆP.
Nhiệt độ là tính chất vật lý của vật chất hay nói cách khác là thang đo
nhiệt độ nóng và lạnh. Nhiệt độ hiện diện khắp nơi và trong nhiều lĩnh vực,
trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt. Nhiệt độ trở nên là mối quan
tâm hàng đầu cho các nhà thiết kế máy và nhiệt độ cũng trở thành mục tiêu
của ngành điều khiển tự động.
Giám sát nhiệt độ là một kỹ thuật không thể thiếu của giám sát tình trạng.
đối với mỗi chi tiết , nhiệt độ thay đổi có thể là biểu hiện của những hư hỏng
ban đầu. Nếu không được giám sát và hiệu chỉnh kịp thời thì đôi khi chỉ cần
một hư hỏng nhỏ ban đầu. Nếu không được giám sát phát hiện và hiệu chỉnh
kịp thời thì đôi khi chỉ cần một hư hỏng nhỏ của những chi tiết này cũng có
thể làm một thiết bị hoặc cả hệ thống nhà máy ngừng hoạt động.
Trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế, vấn đề giám sát nhiệt độ (đo, kiểm
soát) là quá trình không thể thiếu được nhất là trong công nghiệp. Giám sát
nhiệt độ trong công nghiệp luôn gắn liền với quy trình công nghệ sản xuất,
việc giám sát nhiệt độ tốt quyết định rất nhiều đến chất lượng sản phẩm
trong cách nghành công nghiệp, thực phẩm, xi măng,…
Đo là phạm trù khoa học. Nó là quá trình xác định giá trị của một đại
lượng bằng cách so sánh giá trị đó với giá trị chuẩn được gọi là đơn vị đo, để
xác định chỉ số đo theo công thức:
n= Trong đó : Q -là giá trị cần đo
q -là giá trị đơn vị đo
3
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
n- là chỉ số đo
Do vậy chỉ số đo n không chỉ phụ thuộc vào giá trị cần đo Q mà còn phụ
thuộc vào giá trị đơn vị đo q . Trên thế giới đơn vị đo chuẩn được sử dụng

rộng rãi nhất hiện nay là hệ SI.
Do bản chất của quá trình đo là xác định bản chất giá trị của một đại
lượng.Tuy nhiên, bất cứ kết quả đo nào cũng chỉ là tương đối. Độ chính xác
của phép đo được đánh giá thông qua giá trị được gọi là sai số đo. Nó là giá
trị thể hiện sự sai lệch giữa giá trị đo được và giá trị chuẩn của đại lượng cần
đo.Sai số đo thường có dưới hai dạng là :sai số tương đối và sai số tuyệt đối.
Sai số tuyệt đối ∆n là hiệu số giữa giá trị thực N và giá trị đo được n của đại
lượng cần đo được xác định theo công thức:
∆n = N- n (1.2)
Sai số tương đối là tỷ số giữa giá trị sai số tuyệt đối ∆n so với giá trị thực
N biểu diễn dưới dạng :

(1.3)
Giá trị sai số tương đối thường được biểu diễn dưới dạng tỉ số phần trăm:
δ%=δn.100% (1.4)
I. Các phương pháp giám sát nhiệt độ.
Ngày nay có rất nhiều phương pháp giám sát nhiệt độ khác nhau tùy
thuộc vào tình trạng của thiết bị cần giám sát như: đang đứng yên, đang
chuyển động, khó tiếp xúc hay không thể tiếp xúc, mà từ đó sử dụng những
phương pháp giám sát nhiệt độ thích hợp. Sau đây là một vài phương pháp cơ
bản trong bảo dưỡng, bảo trì và trong sản xuất.
4
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
1. Phương pháp giám sát trực tiếp.
Phương pháp giám sát trực tiếp chủ yếu là các giác quan như: thị giác,
xúc giác và khứu giác, để kiểm tra sơ bộ nên thường kém chính xác. Tuy
nhiên trong một vài trường hợp phương pháp này là duy nhât. Ví dụ người
thợ rèn không thể dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ vật nung vì làm như thế
thường mất thời gian và kém hiệu quả. Mặt khác bằng thị giác người thợ rèn
chỉ cần quan sát màu của vật nung là có thể biết vật nung đã đạt đến nhiệm

vụ yêu cầu chưa.
Khi nhiệt độ 60
o
C, da người bắt đầu phảm ứng và đau. Nghĩa là giới
hạn đau đối với nhiệt của con người là 60
o
C . chính vì vậy xúc giác có thể
giúp cho con người nhận biết nhiệt độ của chi tiết máy, hoặc thiết bị nhưng bị
giới hạn, nghĩa là chỉ nhận biết được máy móc có vấn đề hay không mà thôi.
Khứu giác cũng có thể giúp người vận hành máy phát hiện vấn đề,. Ví dụ
mùi khét bất thường có thể là do hiện tượng quá nhiệt trong động cơ hay một
trục trặc nào khác vì nhiệt độ tăng quá cao.
2. Phương pháp giám sát gián tiếp.
Trong kỹ thuật giám sát nhiệt độ, phương pháp gián tiếp được áp dụng cho
hầu hết các thiết bị, hay các hệ thống điều khiển quá trình. Có 2 phương pháp trong
giám sát nhiệt độ gián tiếp: phương pháp tiếp xúc và phương pháp không tiếp xúc.
a) Phương pháp tiếp xúc.
Phương pháp tiếp xúc khá phổ biến trong giám sát nhiệt độ, Những thiết
bị của phương pháp này hầu hết sử dụng khá đơn giản, cho kết quả chính xác
và tin cậy. Có thể dùng nhiều loại cảm biến khác nhau để nối với dụng cụ đo
tùy theo hình dáng tính chất của môi trường đo. Ví dụ như bộ cảm biên
chuyên dùng cho ống trụ mặt phẳng, chuyển động tịnh tiến….
b) Phương pháp không tiếp xúc
5
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Trong công nghiệp thì thường sử dụng phương pháp đo gián tiếp. Trong
phương pháp này giá trị đại lượng cần đo không được so sánh trực tiếp với
đơn vị đo mà chuyển sang dạng tín hiệu khác. Thiết bị thực hiện chức năng
chuyển đổi này được gọi là là cảm biến đo (CBĐ).Tín hiệu ra của cảm biến
đo được truyền đến thiết bị thứ cấp để gia công so sánh với tín hiệu đơn vị và

xác định chỉ số đo n. Thiết bị thứ cấp thứ cấp thực hiện công đoạn này được
gọi là thiết bị chỉ thị đo (CTĐ). Như vậy hệ thống đo công nghiệp tối thiểu
gồm 2 thành phần CBĐ và CTĐ có sơ đồ được mô tả trong hình 1.1:
Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống đo công nghiệp( yq – tín hiệu đơn vị đo)

Phương pháp đo nhiệt độ không tiếp xúc tiến bộ nhất hiện nay là kỹ thuật
sử dụng tia hồng ngoại mọi vật liệu đi qua điểm không tuyệt đối sẽ phát xạ
một trường điện từ tùy theo nhiệt độ, được gọi là tia hồng ngoại. thiết bị dùng
tia hồng ngoại sẽ rò tìm các tia hồng ngoại phát ra từ đối tượng và chuyển
thành tín hiệu cần xử lý, như đưa ra nhiệt độ của thiết bị, thông báo mức cảnh
báo về nhiệt độ của thiết bị….
Kỹ thuật tia hồng ngoại dùng để đo nhiệt độ mà không cần tiếp xúc với
đối tượng. kỹ thuật đo này được ứng dụng rất hiệu quả trong công tác bảo trì
thiết bị điện, dùng để đo nhiệt độ của các đối tượng di động, các đường ống
hơi hay nồi hơi ở trên cao , những bộ phận có nhiệt độ cao trong trạm phát
điện…. Bằng phương pháp này có thể đo được, hiển thị được tình trạng của
thiết bị mà không cần phải ngừng máy.
II. Các loại cảm biến nhiệt độ.
6
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
1. Cảm biến tiếp xúc thuỷ ngân (nhiệt kế công tắc).
- Cấu tạo:
Trong đó: 1 - bầu thuỷ ngân
2 - cột cho thuỷ ngân dâng lên
3 - dây bạch kim
4 - gối vít vô tận và cầu nối tiếp điểm động
5 - trục vít vô tận
6 - bảng đặt nhiệt độ trên
7 - vỏ ngoài
8 - lõi sắt non

7
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
9 - nam châm vĩnh cửu
10 - vít định vị nhiệt độ
11 - ổ cắm nhiệt kế
12 - gá nhựa lõi nhiệt kế
13 - êcu đặt t
0
c và có gắn tiếp điểm động
14 - bảng xem nhiệt độ dưới.
Hoạt động của nhiệt kế công tắc: khi ta xoay nam châm vĩnh cửu 9 thì
sắt non cũng chuyển động theo là cho êcu chỉ nhiệt độ cũng chạy trên trục vít,
đồng thời thay đổi khoảng cách cặp tiếp điểm mà một má chính là sự lên
xuống của thuỷ ngân, một má là dây bạc nhỏ cũng chuyển động lên xuống.
khi thuỷ ngân dâng lên chạm dây bạc thì ở mạch ngoài đóng mạch cắt điện
cho kháng đốt. bảng chỉ thị phía dưới là chỉ để chỉ nhiệt độ thật của tủ.
2. Cặp nhiệt điện.
- Cấu Tạo: cặp nhiệt điện có cấu tạo gồm hai dây kim loại khác nhau
được nối với nhau bởi hai mối hàn.suất điện động e phụ thuộc vào bản chất
vật liệu làm các dây dẫn.
8
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
-Nguyên lí làm việc: cặp nhiệt điện là cảm biến đo nhiệt độ, chuyển tín
hiệu nhiệt độ sang tín hiệu điện áp dựa trên hiện tượng nhiệt điện. hiện tượng
này như sau: nếu lấy hai dây dẫn có bản chất kim loại khác nhau nối chặt lại
với nhau ở hai đầu rồi đốt nóng một đầu thì trong vòng dây sẽ xuất hiện dòng
điện. dòng điện này được gọi là dòng điện nhiệt. sự xuất hiện dòng nhiệt điện
này có thể giải thích bằng hiện tượng khuếch tán điện tử tự do. ở đây tồn tại
hai hiện tượng: hiện tượng khuếch tán điện tử tự do giữa hai dây dẫn tại điểm
tiếp xúc và hiện tượng khuếch tán điện tử trong mỗi dây dẫn khi có sự chênh

lệch nhiệt độ ở hai đầu dây.
3. Nhiệt kế điện trở.
- Cấu tạo: nhiệt điện trở bán dẫn còn gọi là thermistor được chế tạo từ
một số oxit bán dẫn đa tinh thể khác nhau như: mgo, mn2o3, nio …được trộn
lẫn với nhau theo tỉ lệ thích hợp, sau đó được nén định dạng và được đốt ở
nhiệt độ 10000
0
c. khi nhiệt độ tác động làm ảnh hưởng đến nồng độ điện tích
tự do, dẫn đến nội trở thay đổi theo. lợi dụng tính chất này người ta đã chế
tạo ra loại cảm biến này.
- Nguyên lí làm việc: nhiệt kế điện trở là cảm biến đo nhiệt độ có thể sử
dụng để đo nhiệt độ trong khoảng từ -260 đến 750
0
c. trong những trường
hợp riêng có thể lên tới 1000
0
c. nguyên lí hoạt động của nhiệt kế điện trở dựa
vào sự phụ thuộc điện trở của vật dẫn hay bán dẫn vào nhiệt độ của nó theo
công thức:
r
t
= f(r
0
,t) (1.9)
trong đó: r
0
: là điện trở ở 0
0
c
rt : là điện trở ở t

0
c
4. Cảm biến nhiệt độ vi mạch điện tử.
9
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Đây là sự kết hợp của cảm biến nhiệt độ và các mạch điện tử tạo lên những
vi mạch điện tử để làm cảm biến nhiệt độ. ưu điểm của các cảm biến loại này
là có đặc tính tuyến tính và có độ nhạy rất lớn. nhược điểm là giới hạn đo
không cao.
III. Một số ứng dụng của giám sát nhiệt
độ :
1. Đo nhiệt độ trục bằng tia hồng ngoại: Cảnh báo sớm sự cố
toa xe
Hệ thống thiết bị đo nhiệt độ trục toa xe bằng tia hồng ngoại (HKT)
ngoài tính năng tự động nhận biết toa xe khách, toa xe hàng, loại trừ đầu
máy, lưu trữ thông tin để theo dõi, quản lý toa xe còn có khả năng cảnh báo
sớm nguy cơ toa xe sẽ bị xảy ra sự cố theo từng cấp độ để kịp thời có biện
pháp xử lý, khắc phục, hạn chế tai nạn.
Hệ thống thiết bị đo nhiệt độ trục toa xe bằng tia hồng ngoại (hệ thống
HKT) là mạng máy tính thời gian thực được điều khiển từ xa. Hệ thống đo
nhiệt độ trục toa xe bằng tia hồng ngoại gồm 2 phần: Trạm đo nhiệt độ trục
toa xe ở ngoài trời (thiết bị đo nhiệt độ lắp đặt cạnh đường ray) và trung tâm
giám sát, xử lý thông tin (đặt trong phòng). Hệ thống HKT là hệ thống thiết
bị kiểm tra, đo động thái an toàn vận hành đoàn tàu.
a) Cảnh báo sớm sự cố theo từng cấp độ
Hệ thống thiết bị lắp đặt ngoài trời (đặt cạnh đường ray) gồm bộ cảm
biến tín hiệu bánh xe (bằng thép từ), hộp đầu dò và card, đầu dò nhiệt độ, bộ
cảm biến nhiệt độ, quạt gió Hệ thống ngoài trời có thể đo, cung cấp tức thời
về nhiệt độ trục toa xe, nhiệt độ bánh xe của đoàn tàu đang vận hành khai
thác. Hệ thống HKT ngoài trời sử dụng kỹ thuật xác định (đo) nhiệt độ bằng

tia hồng ngoại để đo nhiệt độ ổ trục toa xe, bánh xe thông qua môi trường phi
tiếp xúc (tận dụng luồng bức xạ hồng ngoại sinh ra từ bản thân vật thể theo
nguyên lý năng lượng bức xạ tỷ lệ thuận với nhiệt độ của vật thể). Khi toa xe
đang vận hành, hệ thống HKT sẽ thực hiện thu nhận tức thời nhiệt độ của mỗi
ổ trục toa xe, nhiệt độ bánh xe.
10
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Ngoài ra, hệ thống HKT còn có tính năng tự động thực hiện tự động đo
tốc độ toa xe, đếm số trục; tự động phân biệt tàu khách, tàu hàng; tự động
nhận biết và loại trừ đầu máy, tự động nhận biết trục bánh toa xe là loại ổ lăn
hay ổ trượt, tự động kiểm tra sự cố nguồn điện cấp, thép từ, đầu dò, cổng bảo
vệ trạm đo, nhiệt độ vòng hộp Trạm đo HKT có thể cùng một lúc lưu trữ tất
cả các thông tin, dữ liệu đo được của 120 đoàn tàu đã đi qua thiết bị; đồng
thời truyền thông tin, dữ liệu về trung tâm theo dõi, giám sát, xử lý trong thời
gian 60 giây. Với trạm HKT liên kết trực tiếp với trung tâm giám sát, xử lý;
thời gian chuyển dự liệu chỉ hết 30 giây. Hệ thống HKT hoạt động và truyền
thông tin, dữ liệu về trung tâm xử lý liên tục 24/24 giờ. Hệ thống HKT tận
dụng nguyên lý bức xạ nhiệt của toa xe khi vận dụng để xây dựng mô hình
phân biệt thông tin, dữ liệu; đồng thời thông qua các bước so sánh dữ liệu để
có thể đưa ra các cảnh báo nhiệt độ trục toa xe ở 3 cấp (hơi nóng - nóng - rất
nóng) để phân mức các sự cố.
Hệ thống HKT dùng phương thức: Đo phân tán - cảnh báo tập trung -
vận hành liên mạng - chia sẻ thông tin.Trạm đo HKT lắp dọc theo tuyến ĐS
có nhiệm vụ thu thập các dữ liệu ban đầu như: Nhiệt độ tức thời ổ trục toa xe,
đếm trục toa xe, tự động đo khoảng cách trục, đọc số hiệu toa xe, định vị số
11
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
xe sau đó chuyển các dữ liệu đã thu thập được về trung tâm giám sát xử lý
(đặt trong phòng).
Căn cứ các dữ liệu được trạm HKT cung cấp; trung tâm giám sát, xử lý

sẽ phân tích các thông tin, dữ liệu; đồng thời có các cảnh báo (bằng ánh sáng
và âm thanh) khi thấy có nguy cơ tiềm ẩn sự cố toa xe theo từng cấp độ và đề
xuất cấp độ (mức) xử lý, đảm bảo an toàn toa xe, đoàn tàu, không để xảy ra
sự cố. Trung tâm giám sát, xử lý cũng áp dụng phương thức: Đo phân tán -
cảnh báo tập trung - vận hành liên mạng - chia sẻ thông tin trong toàn hệ
thống bằng tia hồng ngoại. Giữa trung tâm giám sát, xử lý và các trạm HKT
kết nội thông qua kênh chuyên dùng kết nối mạng máy tính.
b) HKT hoạt động ổn định, chính xác, hiệu quả
Việc truyền dẫn thông tin của trạm đo có thể dùng phương thức truyền
dẫn 2 đường âm tần hữu tuyến hoặc truyền dẫn thông tin mạng lưới. Phạm vi
đo nhiệt độ từ âm (-) 40oC tới dương (+) 165oC, tính chính xác 0,1oC; đo
nhiệt độ chính xác khi tốc độ đoàn tàu tới 160 km/giờ.
Thiết bị có hệ thống tự động bù đắp hiệu chỉnh tốc độ tăng và độ nhạy
của thiết bị để phù hợp với thay đổi của khí hậu và tốc độ toa xe. Hệ thống
thiết bị HKT có khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt (mưa, bão,
cát, tuyết ) và có hệ thống bảo vệ; thiết bị chống sét ngoài trời, trong
phòng
Hiện nay, hệ thống đo nhiệt độ trục toa xe bằng tia hồng ngoại (hệ thống
HKT) đã được lắp đặt, sử dụng tại 17 Cục ĐS Trung Quốc. 3.000 bộ thiết bị
ngoài trời với 60 trung tâm giám sát, xử lý đã được lắp đặt, khai thác trên
mạng của ĐS Trung Quốc. Hệ thống HKT được đánh giá hoạt động ổn định,
chính xác, hiệu quả. Được biết, hiện đã có 2 bộ hệ thống thiết bị HKT đã
được lắp đặt thử nghiệm tại ga Bỉm Sơn (km 141+500) trên tuyến ĐS Bắc -
Nam của ĐSVN
2. Hệ thống giám sát cảnh báo nhiệt độ cho các tủ lạnh chứa
thuốc của Bênh Viện
Giải pháp giám sát nhiệt độ được xây dựng trên cơ sở yêu cầu kỹ thuật
của các tủ lạnh lưu trữ dược phẩm nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về các
thông số như: ổn định nhiệt độ từ 2 – 8 °C, theo dõi và có cảnh báo trực tiếp
bằng đèn báo và qua tin nhắn SMS và Email.

12
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Sơ đồ:
a) Tủ trung tâm giám sát ECA-GPIs4.1EL
Thông số về quy mô:
• Mỗi tủ trung tâm có khả năng quản lý 10 đầu đo nhiệt độ và 10 đèn báo
sự cố tương ứng với các đầu đo nhiệt độ đó.
• Giải pháp giám sát nhiệt độ bao gồm 03 tủ trung tâm và 18 tủ lạnh 500
lít được bố trí trong các phòng khác nhau.
• Dải nhiệt độ Của các cảm biến từ -50 đến 85 ° C
b) Cài đặt các thông số cho Tủ trung tâm giám sát:
13
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
• Cài đặt ngưỡng nhiệt độ thấp là 02°C và ngưỡng nhiệt độ Cao là 08°C.
• Cài đặt số điện thoại phân quyền điều khiển với số điện thoại đầu tiên
có quyền cao nhất và 4 số điện thoại tiếp theo đóng vai trò nhận thông
tin.
• Cài đặt Email nhận thông tin với 3 email có quyền như nhau.
• Cài đặt Password cho phép cài đặt và điều khiển trên giao diện web.
c) Nguyên lý hoạt động
Tại mỗi tủ lạnh sẽ lắp một thiết bị đo nhiệt và một đèn báo sự cố, ngõ
ra điều khiển sẽ được đưa về một cổng tín hiệu của hộp đấu nối tín hiệu
sau đó được đưa về tủ trung tâm bằng dây tín hiệu chống nhiễu đảm bảo
tín hiệu được đưa về chuẩn xác và nhanh nhất.
Các đèn báo sự cố được lắp trên tường cạnh các tủ lạnh với chiều cao
2.5m để dễ dàng quan sát và không bị tủ lạnh che khuất. Các tín hiệu sẽ
được truyền qua cáp tín hiệu và được đưa ra bộ xử lý tín hiệu đầu đo nhiệt
độ lắp bên ngoài cạnh tủ. Lúc này tín hiệu sẽ được xử lý và được đưa ra
ngõ ra tín hiệu và đưa về hộp đấu nối dây tín hiệu sau đó đưa về bộ trung
tâm để xử lý

14
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Chương II: Độ rung
I. Độ rung và giám sát độ rung.
1. Bản chất của rung động.
Độ rung của một đối tượng là một trạng thái chuyển động qua lại của
đối tượng đó quanh một vị trí cân bằng . Trong công nghiệp quan tâm đến độ
rung để kiểm tra tính ổn định máy.
Giám sát độ rung là một phần quan trọng trong kỹ thuật giám sát tình
trạng thiết bị rung động mang tính dây chuyền. Ta có thể nói rằng “sự rung
động này chính là nguyên nhân dẫn đến sự rung động khác”.Chính vì vậy
việc phát hiện và ngăn ngừa rung động là một công việc hết sức quan trọng
và có ý nghĩa vô cùng to lớn trong công tác chẩn đoán và ngừa phòng hư
hỏng.
Thông thường độ rung động của một chi tiết , một bộ phận cơ khí mang
tính lũy tiến.Do vậy việc giám sát , theo dõi sự tiến triển của rung động là
hoàn toàn có thể nếu như chúng ta có đủ thiết bị và thực hiện đúng phương
pháp.
Áp dụng kỹ thuật giám sát rung động sẽ giúp cho ta xác định một các
khá chính xác thời điểm xảy ra hư hỏng , hay nói một cách khác là thời điểm
mà chi tiết hoặc thiết bị mất khả năng làm việc.Để từ đó chúng ta sẽ tránh
được các hư hỏng ngẫu nhiên , các hư hỏng ngoài ý muốn.Vì thông thường
các hư hỏng loại này sẽ phải trả một chi phí rất lớn , nhất là đối với các chi
tiết , các cụm máy quan trọng đối với sản xuất.
Ngoài ra , kỹ thuật giám sát rung động sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của thiết
bị như : ổ trục, roto, …. Và các chi tiết có chuyển động quay khác.
15
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Trong kỹ thuật đo độ rung, người ta dùng 3 loại đại lượng rung: biên độ

rung, tốc độ rung và gia tốc rung.

 Biên độ rung được tính = đơn vị đo chiều dài, và thường rất nhỏ,
thường tính bằng Micro mét (theo hệ mét) hay Mill (theo hệ Anh).
Biên độ rung nguy hiểm tùy thuộc vào tốc độ quay. Tốc độ càng cao
biên độ rung cho phép càng nhỏ.
 Tốc độ rung tính bằng mm/giây hay inch/ giây. Tốc độ rung nguy
hiểm không phu thuộc tốc độ quay. Thường trị số nguy hiểm nằm
trong khoảng 25 mm/s hay 1"/s.

 Các thiết bị quay thường được thiết kế sao cho tần số cộng hưởng
ứng với tốc độ bằng khoảng 80% tốc độ định mức. Nếu thiết kế tần
số rung cao quá, cũng có nghĩa là thiết bị thanh mảnh hơn và không
đủ chịu lực. Nếu thiết kế tần số rung thấp quá sẽ hao tổn vật liệu,
quán tính lớn và tón nhiều công suất để tăng tốc hơn. Khi muốn thay
đổi tốc độ làm việc mà không rơi vào vùng rung cao, có thể sử dụng
các biện pháp sau:
1/. Thử cân bằng động lại Rotor để có độ rung cơ bản ban đầu
xuống thấp nhất.
2/. Giảm tần số cộng hưởng xuống bằng cách gia tăng khối
lượng của vật cộng hưởng. Thường sẽ có 2 hoặc 3 tần số cộng
hưởng. Một của bản thân Rotor, một hoặc 2 tần số khác của khung
giàn hoặc sàn nhà Của bản thân Rotor thì khó sử lý hơn. Ta có thể
phải lắp đặt thêm một số gia trọng đối xứng để tăng quán tính của
Rotor nhưng phải bảo đảm không gây mất cân bằng. Đối với khung
giàn hay hệ thống giá đỡ, đường ống thì dễ dàng hơn. Chỉ cần gia
cố thêm, một vài cây chống ở điểm xác định có thể làm thay đổi hẳn
tần số cộng hưởng.
2 . Nguyên nhân gây ra rung động máy là gì ?
Hầu hết các rung động máy là do một nhiều nguyên nhân sau:

- Có các lực tác động lặp đi lặp lại
- Sự lỏng
16
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
- Sự cộng hưởng
Hình ảnh một chiếc thuyền đang neo ở một vịnh. Sóng đánh bên mạn
tàu, và những cơn song dài liên tục đánh vào mạn thuyền, thuyền lắc lư
mạnh. huyền lắc lư lư mạnh là do sóng tác động một lực lặp đi lặp lại nhiều
lần vào thuyền.
Hầu hết rung động máy là do các lực lặp lại giống như nguyên nhân gây
ra lắc lư mạnh cho thuyền. Các lực mà lặp lại như thế sẽ tác động lên các
thành phần của máy và gây cho máy rung động.
2.1. Có các lực tác động lặp đi lặp lại :
 Sự mất cân bằng động: Các bô phận máy bị mất cân bằng động do
chứa một điểm nặng “heavy spots” dẫn đến khi quay xuất hiện một lực
tác động lặp lại trên máy. Sự mất cân bằng này thường gây ra do mật
độ vật liệu phân bố không đều, sự thay đổi kích cỡ bulong, sự xâm thực
bên trong, m ất cân bằng về trọng lượng, cân bằng sai, cánh mô tơ điện
không đồng đều, bị gẫy, bị biến dạng, ăn mòn hoặc các cánh qu ạt bị
đóng bẩn.
17
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
 Mất đồng tâm trục : Các thành phần của máy không đồng tâm dẫn
đến tạo các lực tác động lặp lại trên máy khi quay. Sự mất đồng tâm
thường do lắp ráp sai, do sàn bệ đặt máy không phẳng, do sự dãn nở
nhiệt, tạo sự xoắn do xiết quá chặt và do gắn khớp nối sai.
 Sự mài mòn : Sự mài mòn gây ra một lực lặp lại trên máy bởi sự cọ
xát của các bề mặt bị mài mòn. Sự mài mòn của vòng bi, các bánh răng,
dây đai thường do sự lắp ráp không đúng, bôi trơn kém, khuyết tật
trong quá tr ình sản xuất và do quá tải.

Điều này gây ra một lực lặp lại trên máy do sự cung cấp năng lượng
gián đoạn. Ví dụ bơm hút không khí theo từng xung, động cơ đốt trong
mất đánh lửa, sự gián đoạn tiếp xúc của chổi chuyển mạch trong động
cơ điện một chiều.
18
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
2.2. Sự lỏng
SỰ LỎNG của các chi tiết máy gây ra rung động máy. Nếu các các chi
tiết máy trở nên lỏng, sự rung động đang đang ở mức cho phép có thể trở nên
quá mức và không thể kiểm soát.
SỰ LỎNG có thể gây ra rung ở máy quay và cả máy không quay.
Nguyên nhân thường là do khe hở vòng bi quá lớn, lỏng bulong móng, sự
tách rời của các chi tiết lắp ghép, sự ăn mòn và sự nứt của các kết cấu kim
loại.
2.3. Sự cổng hưởng.
Hình ảnh một em bé đang đánh đu tự do trên một cái đu mà không có sự
đẩy của ai đó. Nếu chúng ta quan sát gần, chúng ta sẽ thấy cậu bé đang đu với
một tốc độ riêng. Qua ví dụ, chúng ta có thể thấy rằng cậu bé mất 3 giây mới
hoàn thành một chu kỳ đu.
19
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Vận tốc đu của cậu bé th ực tế là một tính chất vật lý của hệ đu của cậu
bé, nhiều như chính trọng lượng của cậu bé, là một đặc tính vật lý của cậu bé.
Đó là tốc độ mà lúc đó cậu bé có khuynh hướng đu qua lại khi đang ngồi trên
chiếc đu đó. Đó là vận tốc đu riêng (hay tự nhiên) c ủa cậu bé trên cái đu này
và chỉ có một cách duy nhất để cậu ta có thể thay đổi nó là giao thoa với sự
đu tự nhiên bằng cách tự cậu ta đẩy bằng chân để thay đổi tình trạng, hay trà
xát chân cậu ta trên mặt đất hay bằng cách khác nào đó. Máy cũng có
khuynh hư ớng rung ở các vận tốc dao động xác định. Vận tốc dao động khi
một máy có khuynh hướng rung được gọi là vận tốc dao động riêng. Vận tốc

dao động riêng của một máy là vận tốc rung động của các dao động tự nhiên
của máy. Đó là vận tốc để máy có rung động. Một máy duy trì rung động tự
do sẽ có khuynh hướng rung ở vận tốc riêng dao động tự nhiên. Hầu hết các
máy đều có từ hai vận tốc dao động riêng trở lên. Ví dụ một máy bao gồm 2
nền móng với các vận tốc dao động riêng khác nhau sẽ có ít nhất hai vận tốc
dao động riêng. Nói chung, máy càng nhiều thành phần tổ hợp thì càng có
nhiều vận tốc dao động riêng. Bây giờ xem xét lại trường hợp cậu bé đang
đu. Nếu chúng ta tác động lực đẩy lặp lại vào cậu bé nhằm cho cậu ta đu qua
thời gian cao hơn và cao hơn nữa.
Tuy nhiên chúng ta ch ỉ làm cho cậu bé đu ngày một cao hơn nếu chúng ta
đẩy cùng với nhịp đu. Nếu nhịp đẩy của chúng ta không đúng, tức là khi cậu ta đi
lên ta lại đẩy xuống, cậu bé sẽ không đu như ta mong muốn. Để đạt được điều đó
nhịp đẩy của chúng ta ph ải hòa cùng nhịp vận tốc dao động riêng của cậu bé. Ví
dụ chúng ta đẩy vào thời gian mà cậu bé đạt đến điểm cao nhất, như th ế cậu bé sẽ
đu nhanh hơn và cao hơn.
Điều gì sẽ xảy ra nếu máy của chúng ta, “bị đẩy” bởi một lực lặp lại với nhịp
điệu trùng với vận tốc dao động riêng của máy?
20
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Máy sẽ rung động ngày một tăng do lực lặp lại kích thích máy rung ở một vận
tốc gần với vận tốc riêng. Rung động máy sẽ ngày càng mãnh liệt và quá mức cho
phép. Một máy rung động theo cách thức trên được cho là đã bị cộng hưởng. Một
lực lặp lại gây ra sự cộng hưởng có thể nhỏ và có thể do xuất phát từ một chuyển
động của một thành phần tốt của m áy. Một lực lặp lại nhỏ có thể sẽ không gây một
vấn đề gì cho đến khi bắt đầu gây ra sự cộng hưởng. Tuy nhiên sự cộng hưởng nên
luôn tránh khi nó gây ra phá hủy nhanh chóng và khốc liệt. Ví dụ toàn bộ cầu sẽ
sụp đổ do vận tốc dao động riêng bị kích thích v à hài hòa với nhịp điệu diễu binh
của tốp lính.
3. Ảnh hưởng của sự rung động
Ảnh hưởng của sự rung động thường nghiêm trọng. Nó cần phải loại bỏ

trong lúc máy vận hành, trong quá trình truyền động tự động hoặc lái máy
bay vv. Trong một vài trường hợp tần số và mức độ của sự rung động có thể
làm thiệt hại bên trong vật thể. Máy móc có thể bị thiệt hại bởi sự rung động.
Nếu sự rung động xảy ra khi có sự công hưởng tần số thì nó có thể làm nứt
hoặc gẫy một vài phần như là đai ốc, bulông bởi do mỏi. Trong một vài
trường hợp này có thể gây ra tay hại cho máy bay. Tiếng ồn chính là là kết
quả từ sự rung động, thường vấn đề này rất nghiêm trọng và có thể nguy
hiểm đến người chịu tác dụng từ nó trong chu kỳ dài. Đối với con người, nếu
bị chấn động như vậy trong một thời gian dài sẽ có thể bị mờ mắt, mất cân
bằng, ù tai và làm việc kém hiệu quả. Và sẽ rất nghiêm trọng nếu điều này
xảy ra đối với người vận hành máy, tài xế, phi công.
Sự rung động không được cách ly thì nó truyền qua bất kỳ vật rắn nào
tiếp xúc với nó như là sàn nhà, tường, ống, ống dẫn điện, và bất kỳ cơ cấu
thanh có trong máy. Đây có lẽ là nguyên nhân bất kỳ vật nào tiếp xúc với nó
đều gây ra rung động. Nó có thể là nguyên nhân nghiêm trọng gây ra thiệt hại
đến ổ tr5c trong vùng lân cận ,vì vậy nó rất là quan trọng nên chúng ta phải
đo và kiểm tra sự rung động.
4. Chuẩn đoán và ngăn ngừa các hỏng hóc
Một vài máy móc hỏng hóc là kết quả của sự va đập hoặc do sự cố
.Thông thường các hư hỏng loại này xảy ra đột ngột , diễn ra trong một
khoảng thời gian ngắn.Nhưng phần lớn các hư hỏng đều diễn ra từ từ . Có thể
21
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
nhận thấy rằng đến 80% hỏng hóc của máy là do phần quay bị thay đổi các
tính chất vật lý trong quá trình rung động.
Bằng sự quan sát chúng ta có thể chia ra mức động rung động là:
+ Mức thấp - Máy chạy êm.
+ Mức tăng dần - Có một số thay đổi trong tình trạng cơ khí
của máy.
+ Mức cao – Có một số vấn đề về cấu trúc hoặc kỹ thuật

của máy đang trong tình trạng xấu đi .
Theo dõi sự rung động là công việc thực hiện trong lúc các điều kiện
vận hành không được thay đổi, khi sự rung động gia tăng thì chỉ ra được
những hỏng hóc sắp xảy ra. Gia tăng mức độ rung động lớn thì hư hỏng cũng
tăng lên. Khi cơ cấu có khối lượng và đàn hồi bị rung động thì tạo nên lực.
Lực này có thể tạo thành bởi thành phần tác động trực tiếp lên cơ cấu; nó có
thể được khai triển bởi phản lực hoặc truyền đến cơ cấu từ rotor qua ổ trục.
Lực ly tâm có thể được truyền từ chuyển động quay do sự không cân bằng
hoặc có thể là lực đẩy bởi sự ăn khớp trong truyền động bánh răng hoặc bởi
sự va đập chất lỏng trong bánh công tác. Những thông số như là tốc độ quay
của trục, số răng của bánh răng, số lượng bánh công tác v v …đều có thể tính
toán được tần số của nó khi có rung động .Bằng sự so sánh giá trị của các tấn
số này với tấn số khi mà sự rung động bị tăng lên thì nó có thể xác định được
nguồn gốc của sự gia tăng đó.
Nếu sự thay đổi trong rung động có thể được phát hiện sớm hơn và được
phân tích, thì chúng ta có thể can thiệp bảo trì sửa chữa trước khi hỏng hóc
xảy ra. Vả lại, việc ngừng máy có thể được hoạch định tại một thời điểm
thích hợp. Như vậy đo và phân tích rung động định kỳ liên tục có thể là nền
tảng cho việc giám sát tình trạng của máy có chuyển động quay.Do đó mà hệ
thống giám sát rung động cần cung cấp :
 Đo mức gia tăng rung động để chỉ ra nhu cầu khẩn thiết cần quan tâm.
 (b) Đo tần số tại bất kỳ sự gia tăng nào xảy ra và cho phép chẩn đoán
được vấn đề.
22
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Do đó, giám sát rung động là một công cụ hữu ích để phát hiện ra sự
hiện diện của vấn đề về máy trong thời điểm sớm hơn. Những vấn đề khác
nhau gây ra rung động trong những cách thức khác nhau
Đo sự rung động là dùng dụng cụ tìm ra sự hiện diện những hư hỏng
của máy để sớm sắp xếp cải tiến. Có nhiều vấn đề khác nhau về nguyên nhân

sinh ra rung động trong đó duy nhất chỉ có hướng quay là khác với những vấn
đề ở trên. Vấn đề này sớm chỉ ra được những ký hiệu để nhận dạng trong
rung động
III. Các phương pháp tiến hành giám sát
rung động.
1. Phương pháp giám sát sự thay đổi âm thanh
Đây là phương pháp đơn giản và cổ điển nhất để phát hiện hư hỏng trong
các ổ bi, chủ yếu là lắng nghe âm thanh phát ra từ ổ bi.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản và có chi phí đầu tư thấp. Tuy
nhiên phương pháp có một số nhược điểm như: mang tính chủ quan, phân
tích không chính xác do không có một bộ đọc và ghi nhận sự thay đổi rung
động, phát hiện những ổ bi hư hỏng thường quá trễ,
2. Phương pháp giám sát rung động có tần số siêu âm
Phương pháp này thường được dùng để phát hiện các hư hỏng của bạc lót
chống ma sát, sử dụng đầu dò áp điện để đo rung động có tần số trong phạm
vi từ 36 - 44kHz. Tín hiệu rung động thường được thể hiện bằng tai nghe
hoặc bộ ghi số và có thể được khuếch đại thông qua bộ khuếch đại.
Phương pháp này có một số nhược điểm sau đây:
- Giá trị rung động thể hiện ở tai nghe hoặc bộ ghi số phụ thuộc vào độ
lợi của bộ khuếch đại.
- Hiện nay không có một tiêu chuẩn nào được xây dựng đối với phương
pháp này nên dễ gặp khó khăn khi phân tích các thông số đo được.
23
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
- Thiết bị đo siêu âm không thể hiện giá trị chuyển vị, vận tốc, gia tốc của
rung động.
3. Phương pháp giám sát xung va đập
Đo xung va đập là một phương pháp đặc biệt để giám sát tình trạng của
các ổ bi. Hư hỏng thường gặp ở các ổ bi là các vòng cách hoặc các con lăn
của ổ bi vỡ do mỏi. Khi các con lăn qua những vùng có mảnh vụn gây ra

xung va đập tần số cao và truyền ra toàn ổ bi. Thiết bị đo thu được các xung
va đập này thông qua đầu dò gia tốc áp điện có tần số cộng hưởng riêng là
32kHz, vì vậy rung động bình thường do máy tạo ra không được tiếp nhận.
Phương pháp đo xung va đập rất hiệu quả trong việc xác định trạng thái
của ổ bi được áp dụng rất phổ biến trong giám sát tình trạng ổ bi. Báo cáo từ
các nhà máy ở Thụy Sĩ cho thấy trong khoảng thời gian 5 năm có 67 % các
hư hỏng ổ bi được xác định bởi phương pháp này.
4. Phương pháp Kurtosis
Về bản chất tín hiệu rung động được xem là biến thống kê. Từ các tín
hiệu gia tốc có thể xác định được mật độ của các biên độ tức thời. Giá trị mât
độ này cho biết xác suất xuất hiện một gia tốc của một biên độ cụ thể. Tốt
hơn là xác định đường cong mật độ xác suất thực tế bởi vì có nhiều thông tin
hơn để xác định những thời điểm thống kê dữ liệu để từ đó có thể đánh giá
dạng phân bố rung động.
Tương ứng với những thời điểm thống kê là một bộ các dữ liệu X
i
. Từ
các dữ liệu này có thể xác định hệ số lệch b
1
và giá trị Kurtosis b
2
.
Độ lệch thể hiện bậc của đường cong mật độ xác suất.
24
Bảo dưỡng công nghiêp: “ Giám sát nhiệt độ và độ rung”
Kurtosis chỉ độ nhọn của dữ liệu. Các giá trị Kurtosis cho những dạng
sóng với độ lệch bằng 0 là:
Nói chung các tín hiệu rung động từ ổ bi ở tình trạng tốt có phân bố
chuẩn và vì vậy có giá trị Kurtosis là 3. Giá trị này độc lập với kích thước và
tốc độ của các ổ bi.

Kurtosis thì khá nhạy với tính chất đỉnh nhọn của các tín hiệu rung động
và có thể được dùng để giám sát tình trạng ổ bi.
Hình 1.2 cho thấy tình trạng của một ổ bi điển hình theo giá trị Kurtosis.
Hình 1.2: Biểu đồ giá trị Kurtosis cho ổ bi
5. Phương pháp giám sát rung động bằng tín hiệu âm
Phương pháp này thường dùng để phát hiện những rạn nứt ban đầu của
các bộ phận máy. Khi có vết nứt phát sinh và lan ra, một xung có cường độ
cao sẽ xuất hiện và truyền qua vật liệu như một dạng sóng áp suất. Đầu dò
được gắn trên bề mặt rung động để tiếp nhận sóng do hư hỏng phát sinh và
chuyển đổi thành tín hiệu điện. Nguồn của sóng hoặc vị trí vết nứt được phát
hiện bằng cách sử dụng ba hoặc nhiều hơn nữa các đầu dò.
25