برج خنک کننده یا کولینگ تاور یک جز مهم برای پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌های تولید برق و بسیاری دیگر از امکانات فرآیند صنعتی می‌باشد. نظارت بر وضعیت کارکرد این دستگاه و انجام کنترل مناسب ماشین آلات مزایای بسیار زیادی را برای تولید فراهم می‌کند. لرزش یکی از پارامترهای کلیدی است که برای ارائه هشدار زود هنگام خرابی دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در این مقاله، در مورد لرزش به طور خلاصه توضیحاتی ارائه خواهد شد. سپس مطالبی در مورد الزامات نظارت بر لرزش برای کاربردهای برج خنک کننده داده می‌شود. در پایان، یک راه حل بهینه برای تشخیص و کنترل لرزش برای برج های خنک کننده مورد بررسی قرار می‌گیرد.
لرزش کولینگ تاور
لرزش ها و ارتعاشات به دلیل مختل شدن تعادل به عنوان “حرکت دوره‌ای” تعریف شده است.
ارتعاش را می‌توان با موارد زیر مشخص نمود:
- فرکانس: تعداد نوسانات در یک بازه زمانی
- دامنه: شدت لرزش چقدر بزرگ است
- زاویه فاز: زمان و مکانی که لرزش اتفاق می‌افتد
نمودار زیر یک شفت موتور نامتعادل را در سرعت کاری 1200 دور در دقیقه، با لرزش در 1200 دور در دقیقه یا 20 سیکل در ثانیه را نمایش می‌دهد.
از لرزشی که صحبت می‌کنیم با سرعت X1 جریان می یابد. فن 4 پره‌ای که توسط موتور هدایت می‌شود با سرعت CPM4800 ارتعاش کرده و شبکه دنده‌ای 12 دندان با همان موتور با CPM14400 ارتعاش می‌کند. این سه فرکانس فرکانس‌های ارتعاشی مشخص شده در سیستم می‌باشند.
وقتی در مورد ارتعاش صحبت می‌شود، با توجه به دستورات پویا صحبت به میان می‌آید. سرعت (به عنوان مثال X1 ، X2، / 2X2، nX و…)، چرخه در ثانیه (cps) یا هرتز و دور در دقیقه فقط مربوط به سرعت کارکرد دستگاه است. اگر از شتاب سنج برای اندازه‌گیری لرزش استفاده شود (به ویژه زمانی که روی جعبه دنده نصب شده است)، خروجی کلی از شتاب سنج یک سیگنال مخلوط است که فرکانس‌های لرزش روی هم قرار گرفته‌اند.
برای اینکه بفهمید وقتی ماشین چرخشی در حال لرزش است چه اتفاقی می افتد، لازم است سیگنال لرزش خام را از سنسور لرزش بازیابی کرده و سپس از یک الگوریتم پیشرفته مانند FFT (تبدیل فوریه سریع) برای انتقال شکل موج زمان استفاده نمایید و سپس به دامنه فرکانس وارد شوید. در نتیجه، عناصر ارتعاش به مقادیر گسسته تبدیل شده و سپس می‌توان ماهیت ارتعاش را به روشی قابل درک بررسی نمود.
منابع ارتعاش در کولینگ تاورها
از فن یک موتور برای عبور هوای اجباری در برج خنک کننده استفاده می‌شود. بر اساس مکانیسم محرک، دو نوع فن به طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرند که عبارتند از فن محرک گیربکس و فن تسمه محور. یک فن محرک گیربکس، موتور در کنار سلول فن نصب شده و فن موتور توسط شفت هدایت می‌شود.
در حالت تسمه محور، موتور فن توسط یک تسمه هدایت می‌شود. فن‌های گیربکس‌دار غالباً در برج‌های بزرگتر و فن‌های تسمه‌دار معمولاً در برج‌های کوچکتر بکار برده می‌شوند. این دو نوع فن در زیر نشان داده شده است.
علل خرابی در برج های خنک کننده
ارتعاش بیش از حد، بیشتر به دلیل عدم انطباق یا عدم تعادل، می‌تواند باعث خرابی سریع و در نتیجه خرابی فاجعه بار شود. فن، موتور و چرخ دنده‌ها سه جز اصلی چرخان در برج خنک کننده می‌باشند. این 3 بخش همچنین منبع ارتعاشات در سیستم می‌باشند. خرابی‌های یک موتور می‌تواند ناشی از عدم تعادل موتور، عدم تغییر جهت شفت، نقص میله روتور، نقص تحمل و مشکلات پایه باشد.
گیربکس ممکن است به دلیل استرس ناشی از جریان هوا، عدم انطباق نامناسب دنده با موتور، ترک خوردگی دنده‌ها، عدم روغنکاری و فرسودگی یاتاقان‌ها، خراب شود. پره‌های فن نامتعادل یا خطا در پیچ تیغه از دلایل خرابی پره فن می‌باشد.
کنترل ارتعاشات و مانیتورینگ کولینگ تاور
در برج های خنک کننده برای جلوگیری از خرابی فاجعه بار در اثر لرزش، به طور معمول از یک سنسور ارتعاش برای اندازه‌گیری شدت ارتعاش دستگاه استفاده می‌شود. خروجی دستگاه ارتعاش اغلب برای تحریک بیش از حد سیستم کاربرد دارد.
خروجی 4-20 میلی آمپر از یک فرستنده لرزش به یک سیستم کنترل، کنترل کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) یا سیستم SCADA (کنترل نظارت و دستیابی به داده) و یا یک رله باز / بسته از یک سوئیچ ارتعاش اغلب در برج خنک کننده برای دستیابی به اهداف ایمنی سازمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.. برای حفظ برج خنک کننده در شرایط عملیاتی مناسب، از نظارت بر ارتعاشات معمولاً برای ارائه هشدارهای اولیه حیاتی در مورد مشکلات و فعال کردن سرویس برنامه ریزی شده قبل از هرگونه صدمه اساسی کاربرد دارد.
نظارت بر ماشین آلات مبتنی بر شرایط لرزش برای عملکرد برج خنک کننده بسیار مهم است. نظارت بر ارتعاش نه تنها به سالم نگه داشتن سیستم مکانیکی، بلکه با حفظ یا افزایش سود تولید از طریق یک استراتژی تعمیر و نگهداری و خدماتی موثر، سطح دیگری از بهره‌وری را با خود به همراه خواهد داشت.
ضرورت استفاده از دستگاه ارتعاش در کولینگ تاورها
محققین توصیه می‌کنند که حداقل یک سنسور لرزش، روی جعبه دنده و یا بلبرینگ فن نصب شود. موقعیت‌های نصب سنسور در نمودارهای زیر نشان داده شده است.
در فن‌های محرک گیربکس‌دار، جمع آوری داده‌های ارتعاش از موتور و گیربکس ترجیح داده می‌شود. در یک فن محرک با تسمه، مکان‌های جمع آوری اطلاعات ارتعاشات بر روی یاتاقان بلوک بالش داخل فن کولینگ تاور، یاتاقان داخلی موتور و یاتاقان‌های واسطه بر روی شفت فن قرار دارد. برج های خنک کننده معمولاً در محیط های سخت کار می کنند. شرایط سخت نیاز به دستگاه های ارتعاشی قابل اطمینان دارد تا عملکرد عملیاتی حیاتی آنها را تضمین کند. برای تضمین دقت برتر و کیفیت بالا در خروجی سیگنال لرزش، یک طراحی و مونتاژ قوی نیز لازم است.
علاوه بر خروجی 4-20 میلی آمپر، سوئیچ برای هشدار و خاموش شدن خودکار و سیگنال خام برای نظارت، دستگاه لرزش لازم است تا بسیاری از ویژگی های مناسب در یک برج برج خنک کننده را در خود داشته باشد:
- مقاومت آب
- مقاومت در برابر خوردگی
- دامنه فرکانس گسترده
- دامنه دمایی
- مصوبات منطقه پرخطر
- آستانه های لرزش قابل تنظیم
سوئیچ ارتعاشی با قابلیت تنظیم آسان
در برنامه های برج خنک کننده، داشتن یک دستگاه ارتعاش شامل تمام توابع و ویژگی های مورد نیاز در یک بسته مطلوب است. در دسترس بودن بسیاری از گزینه های دیگر باعث می شود که این محصول حتی برای کاربران برج خنک کننده بسیار متنوع، موثر و جذاب باشد.
- 4-20 میلی آمپر خروجی ، برای روند و هشدار سریع
- سوئیچ های دو کانال، برای زنگ هشدار و خاموش شدن
- خروجی سیگنال ارتعاش خام، برای تجزیه و تحلیل سیگنال
- قابلیت تنظیم نرم افزار برای سوئیچ
- تأخیر راه اندازی
- سطح و تأخیر کانال مستقل
- عملکرد سوئیچ اتصال دهنده و غیر قفل شونده
- زبان انگلیسی و واحد انتخاب متریک
- متریال فولاد ضد زنگ 316، برای دوام
- تطبیق پذیری سفارش کارخانه
- دامنه مقیاس کامل
- سایز داربست
- فیلتر عبور کم و زیاد
- گواهینامه منطقه خطرناک
- نوع اتصال
لرزش یک پدیده مشترک در هر ماشین چرخشی است. اندازه گیری ارتعاش بهترین روش برای محافظت از دستگاه در بسیاری از صنایع است. یک سوئیچ لرزش جمع و جور با یک فرستنده 4-20 میلی آمپر و قابلیت داده پویا یک راه حل انعطاف پذیر و اقتصادی را فراهم می کند تا متناسب با کاربردهای متنوعی در صنعت برج خنک کننده باشد.
