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

4-20mA loop configuration, API 670 vibration monitoring, Bently Nevada proximity probe, gap voltage setup, machinery protection vibration, proximity probe installation, rotating equipment protection, vibration trip relay testing
Tháng 6 18, 2026

Machinery Protection: Vibration Probe Installation and Loop Setup

Tại sao Bảo vệ Máy móc Cần một Hệ thống Riêng Biệt

Hệ thống điều khiển quy trình giám sát lưu lượng và áp suất và phản ứng với các sự cố quy trình. Hệ thống bảo vệ máy móc phản ứng với sự cố cơ khí trước khi xảy ra hư hỏng. Nền tảng DCS và PLC quét quá chậm cho việc 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 các nền tảng được triển khai rộng rãi nhất. Cả hai đều chấp nhận đầu vào cảm biến tiếp cận cho rung động hướng kính, lực đẩy trục và giãn nở khác biệt. Mô-đun Giám sát Proximitor GE Bently Nevada 3500/40 và Mô-đun Giám sát Proximitor Địa chấn Bently Nevada 3500/42M là các mô-đun chuẩn cho đầu vào cảm biến tiếp cận và rung động địa chấn trong hệ thống bảo vệ máy móc tuân thủ API 670. 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 lên đến 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.

Đặt khe hở ở điểm giữa của phạm vi tuyến tính. Cảm biến Bently Nevada 3300 8 mm có phạm vi tuyến tính 8 mm. 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 trống bằng nhau cho chuyển động trục theo 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 8 mm có điện trở khoảng 6,8 ohm ở 20°C. Đo điện trở cách điện bằng đồng hồ megohm 500 V. 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 proximitor. 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 — không được thay đổi quá 0,05 V.
Bước 4: Xác minh phạm vi tuyến tính. Đẩy trục vào từng bước 0,25 mm. Điện áp phải giảm theo tuyến tính. Hệ số tỷ lệ đo được phải khớp với chứng chỉ trong khoảng ±5%.
Bước 5: Dẫn cáp nối dài trong ống riêng biệt. Nối đất lớp chắn chỉ ở đầu proximitor. Nối đất ở cả hai đầu sẽ tạo vòng đất.

Cấu Hình Bộ Phát 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 liên tục.

Dẫn tín hiệu 4–20 mA trên cáp xoắn đôi có lớp chắn. Cung cấp nguồn vòng với 24 V DC, tối thiểu 30 mA cho mỗi bộ phát. Với cáp dài trên 500 mét, dùng nguồn 36 V DC để bù điện áp rơi. Bently Nevada 3500/70M Recip Impulse Velocity Monitor cung cấp giao diện đầu ra 4–20 mA cho vòng bảo vệ máy móc piston cần tích hợp DCS. Bently Nevada 84152-01 XDUCR I/O và Mô-đun Rơ-le Tứ cung cấp giao diện đầu ra rơ-le cho việc điều khiển tín hiệu ngắt và cảnh báo đến hệ thống an toàn nhà máy.

Khắc Phục Sự Cố Thường Gặp

Lỗi điện áp khe hở: Đọc điện áp 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 đang cọ xát cảm biến — phải dừng máy ngay lập tức. Mất cảm biến đọc −24 V — kiểm tra tính liên tục cáp nối dài.
Nhiễu 50 Hz 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 VFD 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. Ngắt phải xảy ra trong ±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 Khuyến Nghị Hành Động

Bảo vệ máy móc giúp tiết kiệm hàng triệu đồng thiệt hại, nhưng chỉ khi cảm biến được lắp đặt đúng cách. Sử dụng đồng hồ vạn năng đã hiệu chuẩn để thiết lập khe hở. Xác minh hệ số tỷ lệ cảm biến. Dẫn cáp riêng biệt với nguồn điện. Kiểm tra rơ-le ngắt hàng năm. Giữ sẵn cảm biến dự phòng cho mỗi máy quan trọng. Rung động không báo trước — hãy sẵn sàng ngay từ lần đầu tiên.

Tác giả: Weijie Chen là kỹ sư tự động hóa công nghiệp với hơn 10 năm kinh nghiệm về PLC, DCS và hệ thống điều khiển.