حساس الاهتزاز: أنواعه ومبدأ عمله

ما هو حسّاس الاهتزاز؟

في هذا المقال، ستتعرّف على الأنواع المختلفة من حسّاسات الاهتزاز، وكيفيّة اختيارها استنادًا إلى بارامترات الآلة.

من الضروريّ مراقبة البارامترات، مثل: السرعة ودرجة الحرارة والضغط والاهتزاز، باستمرار للحصول على الأداء الأمثل للآلات. يمكن أن تؤدّي مراقبة التغييرات في أي بارامتر إلى تجنّب أي وقت توقّف عن العمل و/أو تلف للآلة ينتج عنه خسائر ماليّة.

يعدّ الاهتزاز أحد أفضل بارامترات التشغيل للحكم على الحالات الديناميكيّة.

أنواع الاهتزاز وتعاريف:

أولاً، يجب أن يكون لدينا تعريف للاهتزاز قبل أن نبدأ في مناقشتنا.

يمكن تعريف الاهتزاز على أنّه التأرجح الميكانيكيّ حول موضع توازن الآلة أو العنصر، أو أنّه حركة الآلة أو العنصر إلى الأمام والخلف. يشكّل الاهتزاز في المعدّات الصناعيّة أحياناً جزءاً من التشغيل العاديّ، ولكنّه قد يدلّ أحياناً على وجود مشكلة في تشغيل الآلة. نتعامل مع نوعين من الاهتزاز:

– الاهتزاز المحوريّ (الدفع).

– الاهتزاز النصف قطريّ.

 

الاهتزاز المحوري ــ الاهتزاز النصف قطري
الاهتزاز المحوري ــ الاهتزاز النصف قطري (مصدر الصورة: موقع realpars)
الاهتزاز المحوريّ (الدفع):

الاهتزاز المحوريّ هو اهتزاز متراوح طوليٌّ أو موازٍ لمحور المحرّك. على سبيل المثال، قد يتسبّب عدم اتّساق محاذاة المحاور في اهتزاز محوريّ.

الاهتزاز المحوريّ
الاهتزاز المحوريّ (مصدر الصورة: موقع realpars)

الاهتزاز النصف قطري:

يحدث هذا الاهتزاز كقوّة يخرج شعاعها مبتعداً عن مركز محور المحرّك. يحدث الاهتزاز النصف قطري في حالة وجود بقعة ثقيلة في المحرّك أثناء دورانه.

إذا كانت هناك شفرة مروحة مشوّهة، أثناء دوران المروحة، فإنّ شفرة المروحة المشوّهة ستقوم بشدّ عمود المحرّك نحو الخارج ممّا يتسبّب في اهتزاز نصف قطريّ.

الاهتزاز النصف قطري
الاهتزاز النصف قطري (مصدر الصورة: موقع realpars)

أنواع حسّاسات الاهتزاز:

والآن بعد أن عرّفنا الاهتزاز، فلنلقِ نظرة على الأنواع المختلفة من الحسّاسات لمراقبة الاهتزاز.

أولاً، سوف نتحدّث عن مقياس التسارع.

  1. مقاييس التسارع:

مقاييس التسارع هي أجهزة تقيس الاهتزاز أو تسارع حركة البنية، وتحتوي على محوّل يحوّل القوّة الميكانيكيّة الناتجة عن الاهتزاز أو تغيّر الحركة إلى تيّار كهربائيّ باستخدام التأثير الكهروضغطيّ.

مقاييس التسارع
مقاييس التسارع (مصدر الصورة: موقع realpars)

هناك نوعان من مقاييس التسارع الكهروضغطي:

– ذو مقاومة عالية.

– ذو مقاومة منخفضة.

1.1. مقاييس التسارع عالية المقاومة:

تنتِج مقاييس التسارع شحنة كهربائيّة متّصلة مباشرة بأدوات القياس، وتتطلّب ظروفاً وأجهزة خاصّة، ولذلك تستخدَم في المؤسّسات البحثيّة أو التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.

مقياس التسارع عالي المقاومة
مقياس التسارع عالي المقاومة (مصدر الصورة: موقع realpars)

1.2. مقياس التسارع منخفض المقاومة:

تحتوي مقاييس التسارع ذات المقاومة المنخفضة على مقياس تسارع ينتِج شحنة كهربائيّة متعلّقة باهتزاز الجسم الذي يتّصل معه مباشرة، بالإضافة إلى دارة صغيرة مدمجة، وترانزستور يحوّل هذه الشحنة إلى جهد بمقاومة منخفضة. يسهُل وصل مقياس التسارع هذا مع أجهزة القياس القياسيّة، لذا يُستخدم بشكل شائع في الصناعة.

مقياس التسارع منخفض المقاومة
مقياس التسارع منخفض المقاومة (مصدر الصورة: موقع realpars)
  1. مقياس الانفعال:

فلنتحدث عن استخدام مقياس الانفعال كحسّاس اهتزاز.

يُستخدَم مقياس الانفعال لقياس بشكل أحد عناصر الآلة نتيجة الإجهاد المطبّق عليه.

مقياس الانفعال هو حسّاس تختلف مقاومته حسب القوّة المطبَّقة؛ فهو يحوّل القوّة والضغط والشدّ والوزن… إلخ، إلى تغيّر في المقاومة الكهربائيّة يمكن قياسه بعد ذلك. ينتج الإجهاد والانفعال نتيجة تطبيق قوّة خارجيّة على جسم ثابت. عند انفعال أي سلك معدنيّ يزداد طوله وينقص قطره، وهذه الزيادة في الطول والانخفاض في القطر سوف تغيّر مقاومة السلك الذي سيعطينا قياس الانفعال في عنصر الآلة.

مقياس الإجهاد
مقياس الإجهاد (مصدر الصورة: موقع realpars)
  1. حسّاس التيّار الدواميّ:

آخر نوع سنناقشه من حسّاسات الاهتزاز هو حسّاس التيّار الدواميّ أو الإزاحة السعويّة.

حسّاسات التيّار الدواميّ هي أجهزة لا تلامس الجسم الذي يتمّ قياسه، وتقوم بقياس موضع و/أو تغيير موضع عنصر موصل للتيّار الكهربائيّ، وتعمل هذه الحسّاسات مع الحقول المغناطيسيّة. يحتوي الحسّاس على مسبار ينتِج تيّار متناوب في نهايته، ويؤدّي التيّار المتناوب إلى تكوين تيّارات صغيرة في العنصر الذي نراقبه تسمّى بالتيّارات الدواميّة، ويراقب الحسّاس التفاعل بين الحقلين المغناطيسيّين الناتجين، وينتِج جهداً متناسباً مع تغيّر هذا التفاعل.

عند استخدام حسّاسات التيّار الدواميّ، من المهمّ أن يكون العنصر المقاس أكبر بثلاث مرّات على الأقل من قطر الحسّاس ليعمل بشكل عادي، وإلّا سيتطلّب الأمر معايرة متقدّمة.

التيّارات الدواميّة
التيّارات الدواميّة (مصدر الصورة: موقع realpars)

كيفيّة اختيار حسّاس الاهتزاز:

عند اختيار حسّاس اهتزاز لتطبيقك، من المهمّ النظر إلى عوامل مثل:

– المدى والدقّة.

– ظروف البيئة.

– شكل سطح القياس.

يعدّ مقياس التسارع الأكثر شيوعاً بين الحسّاسات التي ناقشناها بسبب مجال تردّداته الجيّد، ممّا يعني أنّه يمكن أن يستشعر التطبيقات البطيئة والسريعة. وبالإضافة إلى المدى الجيّد، يعتبر مقياس التسارع ميناً وذا سعر معقول، كما يجب أن يُرَكَّب بشكل مباشر على الآلة، وهو شائع ضمن حسّاسات الاهتزاز.

تتميّز الحسّاسات الدواميّة أو السعويّة بدقّتها المتوسّطة، وليست مثاليّة للتطبيقات عالية الدقّة، وهي متينة جدّاً ممّا يجعلها خياراً جيّداً للبيئات المتّسخة، وكما هو الحال مع مقاييس التسارع، يجب تثبيتها مباشرة على الآلة التي تتمّ مراقبتها.

وأخيراً، تتميّز مقاييس الانفعال بأنّها متعدّدة الاستخدامات ودقيقة في الوقت نفسه، كما أنّها مناسبة للاستعمال في البيئات الخطرة، ولكن قد يصعب تركيبها بشكل صحيح وتحتاج إلى مضخّمات للحصول على البيانات بشكل مفهوم ممّا يزيد من ثمن التركيب.

مقاييس الشدّ
مقاييس الشدّ (مصدر الصورة: موقع realpars)

الخلاصة:

في الختام، ناقشنا الاختلافات في الاهتزاز المحوريّ والنصف قطريّ وأثرها على الآلات.

كما حدّدنا ثلاثة أنواع مختلفة من حسّاسات الاهتزاز:

– مقياس التسارع.

– حسّاس التيّار الدواميّ أو السعويّ.

– مقياس الإجهاد.

هذه الحسّاسات هي أكثر أجهزة تحسّس الاهتزاز شيوعاً، ولكنّها ليست الخيار الوحيد لتطبيقك.

عند تحديد حسّاس الاهتزاز الصحيح لتطبيقك، من المهم مراعاة:

– المدى والدقة.

– ظروف البيئة.

– شكل سطح القياس.

بحيث يعمل الحسّاس بأفضل أداء في التطبيق.


المصدر: هنا

ترجمة:عبود الحمادي, مراجعة: عدي ناصر, تدقيق لغوي: سلام أحمد, تصميم: علي العلي, تحرير:قحطان غانم.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.