การวัดการสั่นสะเทือนของเครื่องมือ สามารถช่วยลดต้นทุนได้อย่างไร (Vibration meter)

การสั่นสะเทือนของเครื่องจักรหรือมอเตอร์ในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ สามารถบ่งบอกถึงสภาพของเครื่องจักรที่ใช้งานกันอยู่ประจำได้ ถ้าการวัดค่าความสั่นสะเทือนออกมาแล้วมีค่าที่สูง อาจมีสาเหตุมาจากเครื่องจักรเกิดความผิดปกติทำงานไม่สมดุล หรือมีชิ้นส่วนใดส่วนหนึ่งเคลื่อนที่หรือหลุดไปจากตำแหน่งเดิม หากปล่อยไว้นานให้เกิดการสั่นสะเทือนรุนแรงอย่างต่อเนื่อง อาจทำให้เครื่องจักรเกิดความเสียหายได้และพังในที่สุด ซึ่งจะทำให้มีค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงเกิดขึ้น เราจะเห็นได้ว่าการตรวจสอบค่าความสั่นสะเทือนของเครื่องจักรนั้น มีประโยชน์ต่อการวางแผนต้นทุนในการซ่อมบำรุงรักษาตามสภาพการเสื่อมของเครื่องจักร เพื่อยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ให้ยาวนานขึ้น ได้ผลผลิตเพิ่มขึ้นจากการทำงานของเครื่องจักรที่ประสิทธิภาพสูงขึ้น และยังช่วยลดภาระค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงหรือซื้อเครื่องมือใหม่ได้ แล้วเครื่องมืออะไรที่จะช่วยตรวจสอบการสั่นสะเทือนได้ล่ะ??? วันนี้เรามาแนะนำผู้ช่วยนั้นคือ…  

Vibration Meter เครื่องวัดแรงสั่นสะเทือน

เครื่องวัดแรงสั่นสะเทือนหรือ Vibration meter นั้นเป็นเครื่องมือตรวจวัดแรงสั่นสะเทือนของเครื่องจักร ชิ้นงานหรือชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่ติดตั้งทำงานอยู่ในโรงงานทั่วๆไป การสั่นสะเทือน คือ การเคลื่อนที่ของวัตถุในทิศทางซ้ำๆ เช่น จากข้างหน้าไปข้างหลัง จากซ้ายไปขวาหรือจากบนลงล่าง ยกตัวอย่างเช่น ตุ้มน้ำหนักและสปริงเมื่อดึงตุ้ม น้ำหนักลงและปล่อยทิศทางการเคลื่อนที่เป็นแบบขึ้นและลงซ้ำไปซ้ำมา การเคลื่อนที่ดังกล่าวจะทำให้เกิด Waveform

Vibration Meter คือ เครื่องมือที่ใช้วัดระยะทางของการสั่นสะเทือน (Displacement), ความเร็ว (Velocity), ความเร่ง (Acceleration) ของวัตถุที่สั่นสะเทือน โดยทั่วไปการทดสอบการสั่นสะเทือนจะตรวจสอบชิ้นงานภายใต้สภาวะการสั่นสะเทือนที่ถูกกำหนดไว้ เพื่อตรวจสอบให้แน่ใจว่า ชิ้นงานสามารถทนต่อการขนส่งและการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายได้ หรือเครื่องจักรที่ใช้งานโดยการวัดมีวิธีการหลักๆอยู่ดังนี้

การวัดระยะทางของการสั่นสะเทือน (Displacement) คือ การเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุ เส้นตรงที่ลากจากจุดเริ่มต้นไปหาจุดสุดท้าย ใช้สัญลักษณ์ตัว  S  เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็น ไมโครเมตร ( µm )

ความเร่ง (Acceleration) คืออัตราความเร็วของวัตถุที่แตกต่างกันจากศูนย์ถึงจุดสูงสุดในแต่ละรอบของการสั่นสะเทือน มีหน่วยเป็นเมตร/วินาที² ( m/s2)

ความเร็ว (Velocity) คืออัตราการเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งในหนึ่งหน่วยเวลา ความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็นมิลลิเมตรต่อวินาที ( mm/s )

ความถี่ (Frequency) คือความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนรอบของการเคลื่อนที่หรือรอบของการหมุนต่อหน่วยเวลารอบต่อวินาที มีหน่วยเป็น Hz ตัวอย่างเช่นถ้าหากเพลาหมุนด้วยความเร็ว 1,200 รอบต่อนาที (rpm) ความถี่ในการหมุนก็จะเท่ากับ 1,200/60 = 20 รอบต่อวินาทีหรือ 20 Hz (หน่วยเป็น Hz, kHz)

ทำไมเราถึงต้องใช้เครื่องวัดความสั่นสะเทือน

โดยทั่วไปแล้วเครื่องจักรทุกชนิดที่เป็นเครื่องใหม่ก็จะมีค่าความสั่นอยู่แล้วในระดับหนึ่งซึ่งจะไม่สูงมากนัก แต่หลังจากใช้งานไปสักพักอย่างต่อเนื่องแล้ว ค่าความสั่นของเครื่องจักรก็จะเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ และถ้ายิ่งไม่มีการบำรุงรักษาเลยหรือไม่มีการตรวจสอบเลย ก็จะทำให้เกิดความเสียหายของเครื่องจักรโดยไม่รู้ตัวได้ ซึ่งมารู้ภายหลังก็จะสายเกินแก้ได้ ผลลัพธ์จากการปล่อยให้เครื่องจักรเสื่อมสภาพ โดยไม่มีการตรวจเช็คสภาพจนต้องหยุดเครื่องจักรซึ่งส่งผลต่อการผลิต ด้วยค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมที่สูงกว่าต้องเสียเวลาในการซ่อมแซม หรือถึงขั้นต้องซื้อเครื่องจักรใหม่ สูญเสียรายได้จากการหยุดเครื่องจักรปัญหาทั้งหมดไปหรือลดน้อยลง หากใช้เครื่องวัดความสั่นสะเทือน เข้ามาช่วยกับงานซ่อมบำรุงตรวจสอบ และ เปรียบเทียบเพื่อให้ทราบว่าเมื่อไหร่ควรจะซ่อมแซม วิธีดังกล่าวนี้เรียกว่าวิธีการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ (Predictive Maintenance) จะใช้เครื่องมือเข้ามาช่วยในการตรวจสอบสภาพของเครื่องจักรโดยมีเครื่องวัดความสั่นสะเทือนเป็นหนึ่งในนั้น หากตรวจพบก็จะทำการวางแผนเพื่อเตรียมอะไหล่ และ เวลาในการซ่อมแซมเครื่องจักร เมื่อมีการซ่อมบำรุงอย่างต่อเนื่อง ทำให้ประหยัดเงิน ประหยัดเวลาและช่วยยืดระยะการใช้งานของเครื่องจักรได้อีกด้วย

การวัดความสั่นสะเทือน โดยปกติเราจะวัดความสั่นสะเทือน 3 แกนดังรูป

รูปแนวการวัดความสั่นสะเทือน 1.1

A คือ วัดในแนวแกนเพลา

H คือ วัดในแนวรัศมีแนวนอน

V คือ วัดในแนวรัศมีแกนตั้ง

ตำแหน่งการวัดแรงสั่นสะเทือนที่เหมาะสม

1. จุดที่ใกล้ลูกปืนมากที่สุด
2. จุดที่ตรงเข้าสู่ศูนย์กลางลูกปืน
3. จุดที่รับภาระ (Load) มากที่สุด
4. จุดที่เป็นเนื้อเดียวกันกับ Bearing Housing ถ้ามีฝาครอบ Bearing ควรเจาะเข้าไปวัดให้ใกล้ Bearing ที่สุด

การวัดแรงสั่นสะเทือนและวิเคราะห์ตามแนวแกนจะบอกถึงปัญหาที่เกิดขึ้นได้ดังนี้

แนวดิ่ง หรือแนว V (Vertical)

• การหลุดหลวม
• แบริ่งสึกหรอชำรุด
• แท่นฐานไม่แข็งแรง
• ยึดสกรูไม่แน่น

แนวราบ หรือแนว H (Horizontal)

• Unbalance หรือไม่สมดุล
• การแกว่งของเพลา

แนวแกนเพลา หรือแนว A (Axial)

• เพลาไม่ตรงแนวศูนย์
• เพลาคดงอ

มาตรฐานการวัดความสั่นสะเทือน

ตามมาตรฐาน ISO 10816 ได้ระบุระดับความรุนแรงของการสั่นสะเทือนที่จำเป็นต้องทำการซ่อมบำรุงไว้ เมื่อเราวัดได้ค่าความสั่นและทราบถึงประเภทของเครื่องจักรของเราแล้ว จะจำแนกเครื่องจักรตาม กำลัง (Power, kW) ของเครื่องจักร โดยแบ่งเป็น 4 class ดังนี้

• Class I   : สำหรับเครื่องจักรที่มี กำลัง ไม่เกิน 15 kW
• Class II  : สำหรับเครื่องจักรขนาดกลางที่มี กำลัง ตั้งแต่ 15 kW ถึง 75 kW
• Class III : สำหรับเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่มีฐานแบบ rigid มี กำลัง ไม่เกิน 300 kW
• Class IIII: สำหรับเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ฐานเป็นแบบ soft อาทิ gas turbine, turbo generator ที่มีกำลัง ไม่เกิน 10MW

       มาตรฐานโดยทั่วไปที่นิยมใช้ในการวัดความสั่นสะเทือนกันอย่างแพร่หลาย และใช้เป็นตารางสำหรับการอ้างอิงเพื่อเปรียบเทียบการออกแบบและผลิตเครื่องจักร โดยจะใช้การวัดค่าการสั่นสะเทือนแบบโดยรวม ระหว่าง 10-1000 Hz ตามมาตรฐาน ISO 2372-1974 E

โดยมี Criteria ดังนี้

A	เครื่องจักรใหม่เพิ่งใช้งาน
B	เครื่องจักรเริ่มมีการสั่นสะเทือน จะส่งผลเสียระยะยาว
C	เครื่องจักรมีการสั่นสะเทือนรุนแรง ถ้าปล่อยไว้จะมีผลเสียกับเครื่องจักรในระยะสั้น
D	เครื่องมีการสั่นสะเทือนรุนแรงมากอาจทำให้เครื่องจักรเสียหายฉุกเฉิน

ส่วนประกอบของเครื่องวัดแรงสั่นสะเทือน

หลักการทำงานมี 2 แบบ คือ

1. แบบมีตัวรับแรงสั่นสะเทือนที่เราสามารถอ่านค่าได้จากตัวอ่าน (Indicator) โดยวัดประจุไฟฟ้าแล้วแปลงเป็นค่าแรงดันไฟฟ้า จากนั้นแสดงผลมายังหน้าจอ
2. แบบมีตัวรับแรงสั่นสะเทือน โดยตัวอ่านแปลงค่าเป็น Volt แล้วส่งผลค่าที่วัดได้แสดงผลมายังหน้าจอ

การใช้งานเครื่องวัดแรงสั่นสะเทือน

1. เสียบปลายขั้วต่อของสายโพรบเข้ากับขั้วต่อตัวเครื่องมือ
2. กดปุ่ม POWER เพื่อเปิดมิเตอร์ หากมิเตอร์ไม่เปิดขึ้น ให้ตรวจสอบถ่านแบตเตอรี่ 9V ว่าแบตหมดหรือไม่
3. หน่วยวัดที่เลือกในปัจจุบันจะแสดงบนจอ LCD ของมิเตอร์ การเปลี่ยนหน่วยการวัดให้กดปุ่ม UNIT ค้างไว้จนได้หน่วยวัดที่ต้องการแล้วปล่อยปุ่ม UNIT มิเตอร์จะเริ่มเลื่อนผ่านหน่วยวัดที่มีอยู่
4. วางโพรบลงบนเครื่องจักรตรงบริเวณที่ต้องการวัดแล้วเก็บค่าที่ได้จากการวัด
5. ในการปิดมิเตอร์ ให้กดปุ่ม POWER ค้างไว้จนกว่ามิเตอร์จะส่งเสียงบี๊บ

คำแนะนำและข้อควรระวังในการใช้งาน

1. ก่อนการใช้งานเครื่องมือ ควรเช็ดทำความสะอาดหัวเซนเซอร์ให้เรียบร้อย
2. ควรเช็ดทำความสะอาดพื้นผิวงานที่ต้องการวัด เพื่อป้องกันความคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้นได้
3. ขณะใช้งาน หัวเซนเซอร์ควรแนบชิดสนิทกับเครื่องจักรที่ต้องการวัด
4. ควรคำนึงถึงสภาพแวดล้อมไม่ให้มีแรงสั่นสะเทือนจากภายนอก ในระหว่างการใช้งานหรือทดสอบ
5. ทำความสะอาดเครื่องมือทุกครั้งหลังใช้งาน โดยใช้ผ้าหรือทิชชูสะอาดชุบแอลกอฮอล์เช็ดทำความสะอาด
6. ควรหลีกเลี่ยงการใช้งานในบริเวณที่มีน้ำหรือความชื้น เพราะอาจทำให้หัวเซ็นเซอร์เสียหายจากการเกิดสนิมได้
7. การใช้สายเครื่องมือวัด ควรเลือกสายให้ตรงกับรุ่นเครื่องมือที่ใช้งาน เนื่องจากอาจส่งผลให้ค่าที่วัดได้ไม่ตรงกับค่าจริง
8. การเคลื่อนย้ายอุปกรณ์ ควรจับบริเวณหัวเซ็นเซอร์หลีกเลี่ยงการจับที่สายของเครื่องมือ เพราะสายอาจจะหักหรือขาดได้
9. เนื่องจากหัวเซนเซอร์มีราคาสูงมากๆ ควรระมัดระวังอย่าทำให้เครื่องมือตกหล่น อาจจะแตกหักเสียหายได้
10. หมั่น สอบเทียบเครื่องมือวัด อยู่เป็นประจำ เพื่อป้องกันการให้ค่าที่ไม่ถูกต้อง

การสอบเทียบเครื่องมือวัดแรงสั่นสะเทือน

ในการ สอบเทียบเครื่องมือ วัดแรงสั่นสะเทือนจะทำการสอบเทียบโดยวิธี Back to Back ซึ่งทาง CLC มีการตรวจสอบครอบคลุมทุกฟังก์ชั่น ตามมาตราฐาน ISO 5347-3 โดยเราให้บริการสอบเทียบได้ทั้ง Accuracy test, Functional test, Linearity test และ Frequency response

SCOPE ที่ได้รับการรับรอง (Accredited17025)

ทางบริษัท แคริเบรชั่น แลบอราทอรี จำกัด สามารถสอบเทียบเครื่องมือวัดแรงสั่นสะเทือน และได้รับการรับรอง
Accredited ISO/IEC 17025:2017 ของ Scope ภายในประเทศจาก สมอ. และต่างประเทศ ANAB จากอเมริกา Range ที่ได้รับการรับรองสามารถดูรายละเอียดได้ที่นี่  SCOPE ที่ได้รับการรับรอง (Accredited17025)

 

ผู้เขียน Timnorton