Machine Monitoring System (MMS)

ความรู้เกี่ยวกับระบบการวัด เครื่องมือวัด ได้แก่ เครื่องมือวัดความดัน เครื่องมือวัดอุณหภูมิ เครื่องมือวัดอัตราการไหล เครื่องมือวัดระดับ ระบบควบคุมกระบวนการ นอกจากนี้ยังมีเรื่องของระบบท่อ เกลียวท่อ การวัดขนาดท่อ การเรียกชื่อของท่อ การใช้งานท่อ เกลียว รวมทั้งวาล์วควบคุม เรียกได้ว่าเป็นเรื่องที่เกี่ยวกับระบบเครื่องมือวัดและระบบควบคุมนั่นเอง

Machine Monitoring System (MMS)

ในอุตสาหกรรมที่มีเครื่องจักรแบบหมุน (Rotation Machine) ติดตั้งใช้งานและต้องทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาติดต่อกันยาวนาน การตรวจสอบดูแลการทำงานของเครื่องจักรเหล่านี้มีความจำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อให้การผลิตเป็นไปอย่างต่อเนื่อง การตรวจสอบดูแลการทำงานของเครื่องจักรหรือเรียกว่า Machine Monitoring จำเป็นต้องใช้เครื่องมือวัด (Instrument) ประเภทต่าง ๆ ในการตรวจวัดและรายงานผลตลอดจนสามารถวิเคราะห์ผลจากสภาวะการทำงานของเครื่องจักรให้ได้ด้วย

Rotation Machine ที่สำคัญได้แก่ Motor, Fan, Turbine และเครื่องจักรด้านกำลังขนาดใหญ่ต่าง ๆ เครื่องจักรเหล่านี้มีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องออกแบบให้มีระบบตรวจสอบและวิเคราะห์การทำงาน เพื่อป้องกันความเสียหาย ที่อาจส่งผลเสียหายได้ดังต่อไปนี้

ü ต้องหยุดขบวนการผลิต เพื่อตรวจสอบสภาพเครื่องจักร หรือต้องหยุดเป็นเวลานานเพื่อซ่อมแซม

ü ต้องสั่งซื้อมาติดตั้งใหม่ หากเกิดความเสียหายมาก ทำให้ขบวนการผลิตต้องหยุดชะงัก ธุรกิจเสียหายและที่สำคัญคือ Machine เหล่านี้มักมีราคาแพงและใช้เวลาในการผลิตค่อนข้างนาน

ü บางครั้งอาจเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานหรือเครื่องจักรอื่น ๆ ตลอดจนสภาพแวดล้อมใกล้เคียงด้วย

1. จุดประสงค์การใช้ Machine Monitoring System

ในขบวนการผลิตแบบต่อเนื่อง (Continuous Production) เครื่องจักรจะต้องทำงานต่อเนื่องตลอดเวลา เครื่องจักรบางประเภทมีความสลับซับซ้อนมาก เช่น Steam Turbine โดยการทำงานมีหลายส่วนประกอบกันและต้องสอดคล้องกันด้วย การทำงานที่ผิดปกติของ Machine เหล่านี้อาจส่งผลให้การผลิตหยุดชะงักหรือประสิทธิภาพลดลงได้ และความปลอดภัยของขบวนการผลิตก็เป็นสิ่งสำคัญอย่างหนึ่งพอ ๆ กับผลิตภาพเช่นกัน หากมีผลกระทบต่อเครื่องจักรและบุคลากร ดังนั้น จุดประสงค์ของระบบ MMS ในพื้นฐานคือ

Ø เพื่อให้เกิดความปลอดภัยต่อเครื่องจักรและผู้ปฏิบัติงาน (Safety for Machine and Operator)

Ø เพื่อควบคุมและลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเครื่องจักร (Safe Maintenance Cost)

Ø เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพในการใช้งานของเครื่องจักร (Maximize Machine Capacity)

Ø เพื่อพัฒนาศักยภาพเทคโนโลยีให้สูงขึ้น (Improvement Technology)

ภาพแสดงความเสียหาย จากความผิดปกติของเครื่องจักร เช่น misalignment

ที่มา The practical vibration primer ,Jackson Charles , Gulf publishing company Texas USA , 1979 , ISBN:087-2018911

ICEBERGE

ที่มา เอกสารประกอบการอบรม หลักสูตร advance control (PID Control) กองศูนย์ฝึกอบรมแม่เมาะ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย , 14-6-48

จาก Iceberge จะเห็นว่า Maintenance cost เป็นส่วนล่างที่จมอยู่ในน้ำ ซึ่งหมายความว่า เป็นปัจจัยที่ควบคุมได้ยากและบางครั้งก็ไม่สามารถคาดการณ์หรือประมาณการณ์ได้เลย ดังนั้นการมี monitoring ที่ดีจึงเป็นทางเลือกที่ดีประการหนึ่งที่จะสามารถลด cost ในส่วนนี้ได้

2. ระบบการวัดแบบต่อเนื่อง (Continuous Monitoring System)

ระบบเฝ้าติดตามการทำงานของเครื่องจักร เพื่อให้ Machineสามารถทำงานได้ตามเป้าหมายการผลิต มีอายุการใช้งานยืนยาว ตลอดจนลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา ดังนั้นการออกแบบและการนำเข้าใช้งานอุปกรณ์วัดต้องให้มีความเหมาะสมเป็นไปตามจุดประสงค์ โดยต้องคำนึงถึงระบบการวัดและลักษณะการวัด การทำงานของเครื่องจักรตามสภาวะต่าง ๆ เช่น การทำงานในช่วง Transient State การทำงานสภาวะคงที่ (Steady State) คุณสมบัติของเครื่องจักร (Characteristics That Fully Define Mechanical Condition) เป็นต้น

3. การจำแนกกลุ่มของเครื่องจักร ( Machine Classification )

ในระบบการผลิตต่าง ๆ ไม่ว่าขนาดเล็ก กลาง หรือใหญ่ ล้วนจำเป็นต้องมีระบบการจำแนกกลุ่ม เพื่อให้สามารถตรวจวัด และติดตามการทำงานในส่วนต่าง ๆ ตามความเหมาะสมและสอดคล้องตามหลักวิศวกรรม เนื่องจากระบบ Monitoring เป็นระบบซึ่งใช้ตรวจวัดและช่วยในการวิเคราะห์การทำงานและความเสียหายของเครื่องจักร การจำแนกกลุ่มของเครื่องจักรจึงถูกประเมินโดยความสำคัญของเครื่องจักรในขบวนการผลิตนั้น ๆ โดยแบ่งเป็น 3 กลุ่ม ดังนี้

3.1 เครื่องจักรที่มีความสำคัญต่อขบวนการผลิตมากที่สุด (Critical Machines)

ตัวอย่างเครื่องจักรในขบวนการผลิตไฟฟ้าและอุตสาหกรรมบางประเภท เช่น เครื่องกังหันไอน้ำ(Steam turbine) , เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator) เป็นต้น เมื่อเครื่องจักรเหล่านี้เกิดการชำรุดเสียหายจากการใช้งาน อาจก่อให้เกิดผลกระทบร้ายแรง เช่น

o ทำให้ขบวนการผลิตต้องหยุดชะงักธุรกิจเสียหาย เสียโอกาสในการผลิต

o ใช้เวลา แรงงาน และค่าใช้จ่ายค่อนข้างมากในการตรวจสอบและแก้ไข

o มีค่าใช้จ่ายสูงในการสำรองเครื่องจักร (Spare Part) หรือใช้เวลานานในการจัดหา โดยปกติเครื่องจักรเหล่านี้ มักมีราคาแพง รวมทั้งอาจต้องใช้เวลาในการผลิตขึ้นมาเป็นพิเศษ (Made to Order)

o ทำให้เกิดอันตรายต่อ Machine อื่น ๆและ ผู้ปฏิบัติงาน

3.2 เครื่องจักรที่มีความสำคัญอันดับรอง (Essential Machines)

เช่น Boiler Feed Pumps , Air Compressors , Condensate Pump เป็นต้น กลุ่มนี้ถ้าเกิดการชำรุดเสียหาย (Failure) แล้วทำให้เกิดผลกระทบต่อขบวนการดังนี้

§ ทำให้ขบวนการผลิตหยุดชั่วคราว หรือลดกำลังการผลิตลง

§ ใช้เวลาไม่มากและค่าใช้จ่ายไม่สูงนักในการตรวจสอบแก้ไข

§ เครื่องจักรเหล่านี้สามารถจัดหา Spare Part ไว้ได้หรือมีอุปกรณ์ไว้สำรองพร้อมใช้งานได้ทันที (Stand By) หมายความว่า machine นี้มักจะมีการติดตั้งไว้มากกว่า 1 ตัว เมื่อตัวใดตัวหนึ่งหยุดเดินเครื่องก็มีอีกตัวที่ stand by อยู่เดินเครื่องทำงานต่อได้ทันที

3.3 เครื่องจักรทั่ว ๆ ไป (General Purpose Machines)

เช่น ปั๊มหรือมอเตอร์ขนาดเล็ก, พัดลมขนาดต่าง ๆ รวมไปจนถึง Turbine Pump ทั่วไป ถ้าเกิดการชำรุดเสียหาย (Failure) แล้วทำให้เกิดผลกระทบดังนี้

· ไม่มีผลกระทบต่อกำลังการผลิตของส่วนใหญ่

· สูญเสียระบบการสนับสนุน (Backup) บางส่วนหรือทั้งหมด

· ทำให้ค่าความเชื่อมั่นต่อการผลิตลดลง (Reliability ลดลง)

· ใช้เวลาในการตรวจสอบแก้ไขน้อย สามารถทำได้ทันที

· ระบบการตรวจสอบไม่ยุ่งยาก จัดหาอุปกรณ์ได้ง่าย มีอะไหล่ใช้งานได้ทันที

· เครื่องจักรเหล่านี้สามารถสำรองอุปกรณ์ไว้ได้ทุกชิ้นส่วน เนื่องจากราคาไม่แพง ดังนั้นจึงสามารถแก้ไขหรือเปลี่ยนใหม่ได้ทั้งชุด

ความต้องการข้อมูลเพื่อใช้ในขบวนการติดตามการทำงาน (monitoring) ของเครื่องจักรกลุ่มต่าง ๆ

Machine Information Requirement

Operant หมายถึง ขบวนการวัดประกอบด้วย

- Process Variable ต่าง ๆ ที่สำคัญ

- การบันทึกข้อมูลจากการวัด (Recording Data )

- การรวบรวมข้อมูล (Gathering Date)

โดยต้องพิจารณาตามความเหมาะสมของเครื่องจักรนั้น ๆ ตามหลักวิศวกรรม เช่น Steam Turbine ซึ่งมักนิยมเรียกระบบนี้ว่า Turbine Supervisory System ประกอบด้วยระบบย่อย ดังนี้

1. Vibration Monitoring System

2. Shaft Position Measurement System

o Radial

o Axial

3. Machine Temperature Measurement System

§ Bearing

§ Casing

4. Process Variable Measurement System

o Steam Flow Rate

o Steam Pressure

o Output ซึ่งก็คือ ค่ากำลังการผลิตไฟฟ้า (MW)

5. Expert System หรือระบบวิเคราะห์และแปรผล โดยใช้ Data Base ที่มีอยู่เปรียบเทียบและแสดงผลเชิงวิศวกรรม+ทางสถิติของค่า Input จาก MMS ทั้งนี้ต้องพิจารณาจากCharacteristic ของ Machine หรือระบบนั้น ๆ ด้วย

ดังนั้น Machine Monitoring จึงหมายถึง การนำข้อมูลจาก Operant มาแปรผลทางวิศวกรรมและทางสถิติ ทำให้สามารถวิเคราะห์ สภาพการทำงานของเครื่องจักร ตลอดจนประเมินแนวโน้ม (Trend) ของเครื่องจักรได้ ประโยชน์ที่ได้รับคือ

§ ทำให้ผู้ควบคุมเครื่องจักร (Operator) สามารถใช้เป็นข้อมูลในการตัดสินใจเดินเครื่องอย่างถูกวิธี และปลอดภัย

§ เป็นข้อมูลสำหรับผู้วิเคราะห์ระบบ ทำให้รู้ปัญหาได้เร็วขึ้นและแก้ปัญหาได้ตรงจุด ไม่เสียเวลา

§ สามารถพยากรณ์ความเสียหายล่วงหน้าได้ ซึ่งสนับสนุนการ Maintenance แบบ Predictive Maintenance

§ สามารถนำไปประยุกต์ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการควบคุมเครื่องจักรได้

Typical parameter ของ turbine supervisory system

ที่มา เอกสารประกอบการฝึกอบรม turbine supervisory ศูนย์ฝึกอบรมบางปะกง(www.energythai.net)การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

4. ระบบแสดงผลของ MMS

MMS ต้องทำงานอย่างต่อเนื่องตามการใช้งานของเครื่องจักร และมีการแสดงผลในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อให้ง่ายในการวิเคราะห์ สามารถตรวจสอบข้อมูลย้อนหลังได้ ที่สำคัญต้องแสดงผลอย่างถูกต้องตลอดเวลา

การเลือกใช้ระบบตรวจสอบติดตามการทำงานของเครื่องจักรและการกำหนดจุดวัดเป็นสิ่งที่สำคัญ ต้องเป็นไปตามหลักการที่ถูกต้อง หรือสามารถพิสูจน์ได้ในทางวิศวกรรมว่าเหมาะสม

การเลือกใช้ต้องคำนึงถึงสิ่งต่าง ๆ เหล่านี้ เช่น

- เป็นไปตามหลักวิศวกรรมและมีมาตรฐานรองรับ

- เหมาะสมหรือลงตัวพอดีกับเครื่องจักรที่ออกแบบไว้และติดตั้งได้ง่าย

- มีประวัติการใช้งานมาแล้วในอุตสาหกรรมต่าง ๆ และเป็นที่ยอมรับ เช่น ยี่ห้อ Bently Nevada เป็นยี่ห้อที่มีความน่าเชื่อถือและเป็นที่ยอมรับกันมากรายหนึ่ง

- มีการบริหารหลังการขายที่ดีทั้งทางด้านวิศวกรรมและด้านอื่น ๆ

- ราคาเหมาะสมกับคุณสมบัติและคุณภาพ

- Low Cost Maintenance

- มีความถูกต้องแม่นยำสูง และทนต่อสภาวะสิ่งแวดล้อมได้ดี

- ราคาโดยรวมทั้งระบบไม่สูงจนเกินไป

- มีอายุการใช้งานยาวนาน โดยค่า Accuracy ยังอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้

- มีความทนทาน

5. ตำแหน่งที่ต้องการวัดและแสดงผล

สิ่งที่สำคัญต้องคำนึงถึงคือ จุดวัดหรือจุดติดตั้ง Sensor จะต้องได้รับการออกแบบให้ถูกต้องเหมาะสม เพื่อให้ผลการวัดมีความแม่นยำและเป็นไปตามที่ต้องการ ส่วนประกอบที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องทั้งหมด ดังนั้นต้องเลือกให้เหมาะสม ดังรายการต่อไปนี้

- Sensor และ Transducers ต้องเลือกใช้ชนิดที่เหมาะสม โดยพิจารณาปัจจัยในข้อ 4 ข้างต้น

- Monitoring System

- Location of Monitor

- Signal Processing สามารถใช้ร่วมกับระบบอื่น ๆ ได้หรือไม่

6. Parameter for MMS

ในระบบนี้ได้แบ่งอุปกรณ์การตรวจวัดตามลักษณะของเครื่องจักรและการทำงานของมันตามจุดต่าง ๆ ถ้าเป็นเครื่องกังหันไอน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า( Steam turbine and generator )โดยทั่วไปผู้ออกแบบได้กำหนดให้มีจุดวัดต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง ดังนี้

6.1 Temperature Monitor

Sensor ที่ใช้โดยมากเป็น RTD, Thermocouple โดยติดตั้งไว้ตามจุดต่าง ๆ ที่สำคัญของเครื่องจักร ได้แก่

- Thrust Bearing Temperature

- Bearing Metal Temperature

- Bearing Drain Temperature

- Drive End and Non Drive End Bearing Temperature

- Casing Temperature เช่น Turbine Casing Temperature

- Steam Temperature or Fluid Temperature

- Exhaust Temperature (กรณีเป็น Steam Turbine)

- Generator Stator Temperature (เป็นกรณีโรงงานผลิตไฟฟ้า)

- Generator Winding Temperature (เป็นกรณีโรงงานผลิตไฟฟ้า)

- Etc.

6.2 Rotor Speed Monitor

เป็นการวัดค่าความเร็วรอบของเครื่องจักรในสภาวะต่าง ๆ ของการเดินเครื่อง โดยใช้ Sensor ประเภทต่าง ๆ เช่น

- Proximity Sensor ใช้ติดตั้งแบบถาวร

- Magnetic Sensor ใช้ติดตั้งแบบถาวร

- Infrared Sensor ใช้วัดค่าเป็นครั้งคราว เพื่อตรวจวิเคราะห์สภาพการทำงานเบื้องต้น ในกรณีที่ไม่มี Sensor ติดตั้งแบบถาวร

ที่มา เอกสารประกอบการฝึกอบรม turbine supervisory ศูนย์ฝึกอบรมบางปะกง(www.energythai.net)การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

6.3 Keyphaser Monitor

เป็นการวัความเร็วรอบ โดยมีจุดประสงค์ในการวิเคราะห์โดยเฉพาะ เช่นใช้พิจารณาตำแหน่งมุมของ Rotor หรือ Shaft ในกรณีเกิด Vibration สูง ๆ ในค่ามุมต่าง ๆ โดยต้องนำค่าที่ได้ไปทำการประมวลผลเชิงวิศวกรรม ร่วมกับเครื่องมือวัดพิเศษอื่น ๆ เช่น Vibration Monitor

ถ้ามีเฉพาะ keyphaser ก็วัดได้เพียงค่า speed เพราะใช้หลักการเดียวกัน

ส่วนมาก Sensor ที่ใช้คือ Proximity Sensor ( sensor แบบไม่สัมผัส หรือ non-contact sensor )

ที่มา เอกสารประกอบการฝึกอบรม turbine supervisory ที่มา Application note , the key phasor ,BENTLY NEVADA,USA

ศูนย์ฝึกอบรมบางปะกง(www.energythai.net)การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

6.4 Rotor Position Monitor/Shaft Axial Position

ในขณะที่เพลาเกิดการหมุนจะมีแรงเกิดขึ้นในแนวแกน (Axial Force) เรียกว่า Thrust Force การเคลื่อนที่ในแนวแกนนี้จะถูกควบคุมให้เครื่อนที่ได้ในระยะที่จำกัดไว้เท่านั้น โดย Thrust Bearing ดังนั้นจึงต้องมีการตรวจวัดระยะการเคลื่อนที่นี้ไว้ด้วย เพื่อตรวจสอบสถานะการทำงานของ Machine เช่่นเดียวกับการ Monitor ชนิดอื่น ๆ

Sensor ที่นิยมใช้คือ Proximity Sensor โดยปกติจะติดตั้ง Sensor วัดที่ Thrust Collar หรือ Rotor End แล้วแต่กรณี ลักษณะการเคลื่อนที่ของ Rotor ในแนวแกนมี 2 ลักษณะ คือ

- Short Expansion หมายถึง เคลื่อนที่หรือขยายตัวได้น้อย เป็นด้านตรงกันข้ามกับ long expansion

- Long Expansion หมายถึง เคลื่อนที่หรือขยายตัวได้มาก มีทิศทางเดียวกับแรงภายนอกที่มากระทำ เช่นแรงจากความดันของไอน้ำ

ที่มา Operation manual 330525, velometor piezo-velocity sensor , BENTLY NEVADA ,USA

ที่มา เอกสารประกอบการฝึกอบรม turbine supervisory ศูนย์ฝึกอบรมบางปะกง(www.energythai.net)การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

6.5 Differential Expansion Monitor

เป็นการวัดค่าการขยายตัวของ Rotor เทียบกับ Casing โดยปกติเมื่อโลหะได้รับความร้อนก็จะเกิดการขยายตัว ซึ่งมีค่ามากน้อยแล้วแต่สัมประสิทธิ์การขยายตัวของโลหะนั้น ๆ และอุณหภูมิที่ได้รับ ยกตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดคือ Steam Turbine ซึ่งได้รับความร้อนจาก Steam ที่ไหลผ่าน Turbine Blade ใน Stage ต่าง ๆ ซึ่งทำให้เกิดการขยายตัวของโลหะระหว่าง Rotor (Shaft)กับ Casing ไม่่เท่ากัน เนื่องจากมีค่าของ Gradient ของอุณหภูมิเกิดขึ้น หากการขยายตัวของ Rotor และ Casing ไม่สัมพันธ์กัน หมายความว่า rotor อาจขยายตัวมากกว่า casing จนเกินค่าพิกัด ก็จะเกิดการเสียดสีระหว่าง Stationary Blade และ Rotation Blade ทำให้เกิดความเสียหายที่รุนแรงได้และเป็นความเสียหายที่น่ากลัวมากที่สุดประการหนึ่ง

การออกแบบที่ดีจะต้องกำหนดทิศทางการขยายตัวที่มีแนวโน้มจะเกิดขึ้นมาก (Long Expansion คือการขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูงทางด้าน main steam inlet) ไว้อย่างชัดเจนและต้อง Monitor ค่านี้ไว้ด้วย

Sensor โดยมากนิยมใช้ Proximity Sensor ติดตั้งไว้คอยตรวจจับค่า Differential Expansion ที่เกิดขึ้นดังรูป

ที่มา เอกสารประกอบการฝึกอบรม turbine supervisory ศูนย์ฝึกอบรมบางปะกง(www.energythai.net)การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

ลักษณะการเกิด Differential Expansion มี 2 รูปแบบ คือ

- Normal Shaft Direction ตามรูป

- Ramp Shaft Direction ตามรูป

ที่มา Operation manual 330525, velometor piezo-velocity sensor , BENTLY NEVADA

6.6 Casing Expansion Monitor (Absolute Expansion)

ทุก ๆ ส่วนของเครื่องจักรเมื่อได้รับความร้อน ย่อมเกิดการขยายตัว ในส่วนของ Casing ก็เช่นกัน การวัดการขยายตัวของ Casing เทียบกับ Fixed Reference หรือ Foundation เป็นสิ่งที่ต้อง Monitor ไว้ด้วยเช่นกัน

Sensor ที่นิยมใช้มี 2 ประเภท คือ

- LVDT (Linear Variable Differential Transformer)

- Proximity Sensor

ที่มา เอกสารประกอบการฝึกอบรม turbine supervisory ศูนย์ฝึกอบรมบางปะกง(www.energythai.net)การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

6.7 Eccentricity Monitor

เป็นการวัดการหมุนของเพลาในกรณีที่เกิดการเยื้องศูนย์ขึ้นคือ การเกิดการหมุน โดยมีเส้นศูนย์กลางการหมุนคนละเส้นกับแนวเดิมของเพลา สาเหตุของการเกิดลักษณะนี้มาจากหลาย ๆ ประการได้แก่

- เกิดจากน้ำหนักของ Shaft (Rotor) เช่น Steam Turbine Rotor ซึ่งมีน้ำหนักมาก และได้หยุดการ Operate เป็นเวลานาน ๆ ทำให้เกิดการ Sack หรือภาษาพูดเรียกว่าการตกท้องช้าง

- การ Unbalance of Weight ของ Rotor ทั้งหมด

Sensor ที่ใช้เป็น Proximity Sensor

Eccentric from weight

ที่มา เอกสารประกอบการฝึกอบรม turbine supervisory ศูนย์ฝึกอบรมบางปะกง(www.energythai.net)การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

ที่มา The practical vibration primer ,Jackson Charles , Gulf publishing company Texas USA , 1979 , ISBN:087-2018911

6.8 Vibration Monitor

โดยปกติเครื่องจักรทุกชนิดที่ Operate อยู่จะเกิดค่าการสั่นสะเทือนอยู่ค่าหนึ่ง ๆ เสมอ เรียกได้ว่าเป็นอาการปกติของ Machine นั่นเอง แต่ค่าการสั่นสะเทือนนี้ต้องอยู่ในค่าที่ยอมรับได้ โดยไม่เป็นอันตรายต่อเครื่องจักร ผู้ปฏิบัติงานและขบวนการผลิต

การวัด Vibration เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งและเป็น Monitor ที่สำคัญมากประการหนึ่ง เนื่องจากสามารถนำค่านี้ไป Analysis สภาพการทำงานของ Machine ได้อย่างดียิ่ง (วิศวกรหรือช่างเทคนิค ควรศึกษาเรื่อง Vibration ให้เกิดความเข้าใจอย่างถ่องแท้อีกครั้ง จากตำราอื่น ๆ เนื่องจากมีความสำคัญในอันดับต้นๆ )

โดยปกติจุดวัด Vibration ที่ดีจะอยู่บริเวณ Bearing เนื่องจากสามารถแสดงผลของ Vibration ได้้ดีที่สุด เพราะเป็นการวัดจากต้นกำเนิดที่แท้จริง

การวัด Vibration มี 3 วิธีที่สำคัญคือ

- Displacement Measurement

- Velocity Measurement

- Acceleration Measurement

โดยแต่ละวิธีนั้นมีความเหมาะสมในการใช้งานแตกต่างกันไป ดังนี้

ü ลักษณะของเครื่องจักร เช่น Vertical Pump, Boiler Feed Pump , Steam Turbine , Fan , Motor เป็นต้น ซึ่งเครื่องจักรแต่ละชนิดมี Ccharacteristics แตกต่างกันไป

ü ขนาดของเครื่องจักร หมายถึง ขนาดกำลังขับเคลื่อนเพลา เครื่องจักรขนาดใหญ่นั้นมีลักษณะ Vibration ที่แตกต่างกันไป

ü ประเภทของเครื่องจักร

ü อื่น ๆ เช่น ความเร็วรอบการหมุน

การพิจารณาเลือกใช้วิธีการแบบใดให้เหมาะสม จึงเป็นสิ่งสำคัญ มิฉะนั้นทำให้การวัดค่าผิดพลาดหรือเกิด Deviate ขึ้นได้

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน Vibration Sensor กับ Steam Turbine ในโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าเป็นดังนี้

Ø Casing Vibration Monitor ใช้การวัดเชิงความเร็ว : Velocity หรือความเร่ง : Acceleration

Ø Shaft Vibration Monitor ใช้การวัดเชิงระยะทาง : Displacement โดยเป็น Sensor แบบ proximity sensor ที่ใช้หลักการของ Eddy Current

6.9 Sound Monitor

การวัดระดับความดังของเสียงที่เกิดจากการทำงานของเครื่องจักร มีวัตถุประสงค์เพื่อต้องการทราบความผิดปกติของการทำงาน ในกรณีที่อาจเกิดการเสียดสีของชิ้นส่วนเครื่องจักรตามจุดต่าง ๆ ได้ แต่ในปัจจุบันไม่พบการติดตั้ง Sensor วัดระดับความดังของเสียงแบบถาวรให้กับ Machine แต่อาจจะใช้วิธีการวัดเป็นครั้งคราว เช่น กรณีเริ่มต้นของการเดินเครื่อง ( commissioning period )เป็นต้น สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้วัดเรียกว่า Sound Level Meter ีมีลักษณะเป็น Portable คล้าย ๆ กับ Multi Meter

sound pressure level

ที่มา Random vibration in perspective ,Wayne Tustin and Robert Mercado , Tustin Institute of Technology , Santa Barbara , California, 1984 ,ISBN-0918247004

ที่มา The practical vibration primer ,Jackson Charles , Gulf publishing company Texas USA , 1979 , ISBN:087-2018911

โดยปกติหากเครื่องจักรมีปัญหา มักจะส่งเสียงดังผิดปกติออกมาด้วยเสมอ โดยมีความสัมพันธ์กันดังกราฟ IFD ( Incipient Failure Detection or high frequency monitoring method ) อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์นั้นกระทำได้ค่อนข้างยาก จึงไม่นิยมใช้ แต่ก็สามารถใช้เป็นดัชนีตัวหนึ่งได้เนื่องจากว่าระดับความดังของเสียงนั้นเป็นตัวแทนค่า vibration intensity or power ratio ดังตารางข้างต้น