Bảo vệ máy móc: Lắp đặt cảm biến rung và thiết lập vòng lặp

4-20mA, API 670, Bently Nevada, DCS, Industrial Automation, Machinery Protection, PLC, Proximity Probe, Rotating Equipment, Vibration Probe, Woodward
Tháng 6 03, 2026

Machinery Protection: Vibration Probe Installation and Loop Setup

Hướng dẫn kỹ sư hiện trường về hệ thống cảm biến tiếp cận Bently Nevada — bao gồm thiết lập điện áp khe hở, cấu hình vòng 4–20 mA và chẩn đoán lỗi cho thiết bị quay.

Tại sao bảo vệ máy móc cần một hệ thống chuyên dụng

Hệ thống điều khiển quy trình giám sát lưu lượng và áp suất. Chúng phản ứng với sự cố quy trình. Hệ thống bảo vệ máy móc phản ứng với sự cố cơ khí trước khi xảy ra hư hỏng. Trước tiên, hãy hiểu sự khác biệt này. Các nền tảng DCS và PLC quét quá chậm cho bảo vệ máy móc. Chúng chia sẻ nguồn điện và truyền thông với các hệ thống không quan trọng. Một ngắt rung động phải thực hiện trong vòng 50 mili giây. Chỉ có hệ thống chuyên dụng mới đảm bảo được tốc độ đó.

Bently Nevada 3500 và Woodward 9905 là hai nền tảng được triển khai rộng rãi nhất. Cả hai đều nhận tín hiệu cảm biến tiếp cận cho rung động hướng kính, lực đẩy trục và giãn nở khác biệt. Việc lắp đặt cảm biến chính xác và thiết lập điện áp khe hở là nền tảng của bảo vệ đáng tin cậy. Sai số 0,5 V DC trong điện áp khe hở có thể làm lệch chỉ số tới 25 micron.

Điện áp khe hở cảm biến tiếp cận

Cảm biến tiếp cận đo độ dịch chuyển trục bằng cách sử dụng cảm ứng dòng điện xoáy. Đầu cảm biến chứa một cuộn dây hoạt động ở tần số 2 MHz. Khi đối diện với mục tiêu dẫn điện, dòng điện xoáy làm giảm trở kháng cuộn dây. Bộ điều khiển cảm biến chuyển đổi điều này thành điện áp DC tỷ lệ với khoảng cách khe hở.

Thiết lập khe hở ở điểm giữa của dải tuyến tính. Cảm biến Bently Nevada 3300 loại 8 mm có dải tuyến tính 8 mm. Điện áp đầu ra danh định tại khe hở bằng 0 là -24 V DC. Điện áp khe hở tối ưu là -12 V DC, cho phép khoảng cách chuyển động trục cân bằng ở cả hai hướng. Luôn kiểm tra số hiệu cảm biến trước khi thiết lập khe hở.

Các bước lắp đặt cảm biến

Bước 1: Kiểm tra điện trở và cách điện của cảm biến. Đo điện trở cuộn dây bằng đồng hồ đo điện trở bốn dây. Cảm biến Bently Nevada 3300 loại 8 mm có điện trở khoảng 6,8 ohm ở 20°C. Đo điện trở cách điện bằng đồng hồ megohm 500 V. Giá trị phải lớn hơn 50 MΩ.

Bước 2: Lắp cảm biến với lực siết đúng. Sử dụng vòng đệm đồng để đảm bảo tiếp xúc điện. Siết quá chặt sẽ làm nứt cách điện gốm. Siết quá lỏng sẽ làm cảm biến bị lỏng khi rung động.

Bước 3: Thiết lập điện áp khe hở. Cấp -24 V DC cho bộ cảm biến. Nới lỏng đai ốc khóa. Điều chỉnh đến khi điện áp khe hở đọc được -12 V DC. Siết chặt đai ốc khóa mà không xoay cảm biến. Kiểm tra lại điện áp. Điện áp không được thay đổi quá 0,05 V.

Bước 4: Kiểm tra dải tuyến tính. Đẩy trục theo bước 0,25 mm. Điện áp phải giảm theo tuyến tính. Hệ số tỉ lệ đo được phải khớp với chứng chỉ trong phạm vi ±5%.

Bước 5: Dẫn cáp nối dài trong ống riêng biệt. Nối đất lớp chắn chỉ ở đầu bộ cảm biến. Nối đất ở cả hai đầu sẽ tạo vòng lặp đất.

Cấu hình bộ truyền rung động

Cấu hình điểm báo động theo API 670. Đặt cảnh báo ở 50% điểm ngắt. Cấu hình độ trễ cảnh báo 3 giây và độ trễ ngắt 1 giây. Cấu hình tỷ lệ 4–20 mA: đặt 4 mA tương ứng 0 micron và 20 mA tương ứng điểm ngắt. Lập trình đầu vào analog DCS với tỷ lệ tương tự. Sai lệch sẽ gây lỗi bù trừ liên tục.

Dẫn tín hiệu 4–20 mA trên cáp xoắn đôi có lớp chắn. Cung cấp nguồn vòng với 24 V DC và dòng tối thiểu 30 mA cho mỗi bộ truyền. Với cáp dài trên 500 mét, dùng nguồn 36 V DC để bù điện áp rơi.

Khắc phục sự cố phổ biến

Điện áp khe hở ngoài phạm vi: Đọc giá trị ngoài khoảng -4 V đến -20 V cho thấy cảm biến bị tiếp xúc, mất cảm biến hoặc chập mạch. Tiếp xúc cảm biến nghĩa là trục chạm vào cảm biến — phải dừng máy ngay lập tức. Mất cảm biến đọc -24 V; kiểm tra tính liên tục cáp nối dài.

Nhiễu trên tín hiệu 4–20 mA: Sóng sin 50 Hz cho thấy nhiễu tần số điện — kiểm tra nối đất lớp chắn. Sóng răng cưa ở tần số biến tần cho thấy nhiễu điện từ — đi lại cáp hoặc lắp lõi ferrite.

Kiểm tra rơ le ngắt: Tiêm tín hiệu bằng máy phát Bently Nevada 130773-1 trong kiểm tra hàng năm. Ngắt phải xảy ra trong phạm vi ±5% điểm đặt. Nếu không, kiểm tra điện áp nguồn giá đỡ. Thay thế nếu điện áp giảm dưới 20 V DC khi tải.

Kết luận và lời khuyên hành động

Bảo vệ máy móc giúp tiết kiệm hàng triệu đồng chi phí sửa chữa, nhưng chỉ khi cảm biến được lắp đúng cách. Dùng đồng hồ vôn kế đã hiệu chuẩn để thiết lập khe hở. Kiểm tra hệ số tỉ lệ cảm biến. Dẫn cáp riêng biệt với nguồn điện. Kiểm tra rơ le ngắt hàng năm. Luôn có cảm biến dự phòng cho mỗi máy quan trọng. Rung động không báo trước — hãy sẵn sàng ngay từ lần đầu tiên.